Одиниці вимірювання радіоактивного випромінювання та апаратура для його реєстрації
Розрізняють такі одиниці радіоактивного випромінювання:
Поглинута доза випромінювання – фізична величина, що дорівнює відношенню енергії поглинутого випромінювання до маси опромінюваної речовини. Одиниця поглинутої дози випромінювання – грей (Гр): 1Гр=1 – доза випромінювання, при якій опромінюваній речовині масою 1 кг передається енергія довільного іонізуючого випромінювання 1 Дж.
Експозиційна доза випромінювання – фізична величина, що дорівнює відношенню суми електричних зарядів всіх іонів одного знака, створених електронами, звільненими в опромінюваному повітрі (при повному використанні іонізуючої здатності електронів), до маси цього повітря.
Одиниця експозиційної дози випромінювання – кулон, поділений на кілограм , часто користуються позасистемною одиницею – рентген (Р):
.
При експозиційній дозі, яка дорівнює одному рентгену, в сухого повітря при нормальному атмосферному тиску виникає сумарний заряд іонів одного знака величиною Кл.
Біологічна доза – величина, яка вказує вплив випромінювання на організм.
Одиниця біологічної дози – біологічний еквівалент рентгена (бер): 1бер – доза довільного виду іонізуючого випромінювання, яка здійснює таку саму біологічну дію, яку здійснює доза рентгенівського або g– випромінювання в 1Р:
.
Потужність дози випромінювання – величина, яка дорівнює відношенню дози випромінювання до часу опромінювання.
Всю апаратуру для радіаційного контролю можна поділити на такі групи:
- Дозиметричні прилади для встановлення рівня радіації. До них належать також індикатори-сигналізатори.
- Радіометричні прилади для вимірювання рівня радіоактивного забруднення середовища.
- Портативні пристрої індивідуального дозиметричного контролю.
- Спектрометричне обладнання для встановлення спектру радіонуклідів у забрудненому середовищі.
До основних методів індикації радіоактивних випромінювань належать:
1. Іонізаційний – вимірюється іонізаційний струм, який виникає в іонізаційній або газорозрядній камерах, куди проникають радіоактивні частки.
2. Сцинтиляційний – за допомогою фотоелектронного помножувача реєструються світлові спалахи сцинтилятора під дією іонізуючого випромінювання;
3. Фотографічний – в якому за допомогою стопи фотографічних пластин фіксується ступінь їх затемнення під дією радіоактивних променів.
4. Хімічний – вимірюється вихід радіаційно–хімічних реакцій під дією іонізуючих випромінювань.
5. Калориметричний – фіксується тепло, що виділяється у детекторі підчас опромінення його радіацією.
- Біологічний – базується на здатності радіації викликати зміни у біологічних тканинах.
Найбільш поширеним лічильником потоку іонізуючих частинок або жорсткого випромінювання є газовий лічильник Гейгера-Мюллера (рис. 5.2). Це заповнений сумішшю газів при зниженому тиску (~100 мм. рт. ст.) циліндр 1, в якому вмонтоване вікно 4, що здатне пропускати потік частинок або жорсткого випромінювання. Зовнішнім електродом такого газового лічильника (катодом) є корпус циліндра, а центральним збираючим електродом (анодом) є тонка металева нитка 2 , яка натягнута вздовж осі циліндра та старанно ізольована ізоляторами 3, 5 від корпуса.
При створенні достатньої різниці потенціалів між електродами лічильника в ньому під дією зовнішнього потоку іонізуючих частинок або жорсткого випромінювання буде спостерігатися явище вторинної (ударної) іонізації газу. В результаті цього, в об’ємі лічильника виникає значна кількість позитивних іонів та електронів, які рухаються відповідно до катода та анода лічильника (розрядний струм). Увімкнення в електричне коло лічильника великого опору і спеціально підібрана газова суміш сприяють швидкому загасанню розряду (~10-9 с), тобто формуванню дуже короткочасному імпульсу струму. Щоб запобігти появі випадкових імпульсів або неперервного розряду в газ, яким заповнений лічильник, додають до 10% парів етилового спирту або ефіру, іонізаційний потенціал яких набагато менший, ніж іонізаційний потенціал одноатомного газу (аргону), що складає основу газової суміші. У цьому випадку, позитивні іони одноатомного газу за час руху до катода встигають або нейтралізуватися, вириваючи електрони з багатоатомних молекул, або витратити свою енергію на дисоціацію цих молекул на радикали. Цей фізичний процес одержав назву гасіння газового розряду і лічильники, що працюють за цим принципом, носять назву самогасних.
Рекомендована література до Розділу V
1. І.Р. Зачек, І.М. Кравчук, Б.М. Романишин, В.М. Габа, Ф.М. Гончар. Курс фізики: Навчальний підручник/ За ред. І.Е. Лопатинського. – Львів: Бескид–Біт, 2002. 376 с.
2. Б.М. Яворський, А.А. Детлаф. Курс фізики ІІІ, – К.: Вища школа, 1973. 499 с.
3. Т.И. Трофимова. Курс физики. – М.: Высш шк., 1990. 478 с.
4. И.В. Савельев. Курс общей физики, т. ІІІ - М.: Наука, 1986. 318 с.
5. І.Р. Зачек, І.Е. Лопатинський, Й.Я. Хром´як. Висвітлення досягнень українських фізиків у курсі фізики: Методичний посібник/ За ред. Ю.К. Руданського. – Львів: Видавництво національного університету „Львівська політехніка”, 2003. 84 с