Как работает персональный дозиметр радиации?

Как работает персональный измеритель радиации?

 

     С тех самых пор, как человек начал использовать энергию, заключенную в атоме, для всего человечества, особенно в крупно населенных и развитых странах, существует опасность радиационного заражения. И далеко за примерами ходить не надо, это и чернобыльская катастрофа, и недавнее происшествие на японской атомной станции Фукусима, и различные аварии на предприятиях, работающих с радиоактивными материалами, а также радиоактивные отходы, военные испытания и прочее. В связи с этим, для обычных граждан возникает необходимость иметь возможность самим определить радиационную обстановку и принять правильное решение в случае экстренной ситуации. И здесь вам очень может помочь специальное устройство – бытовой дозиметр радиации. Но для его корректного и правильного применения необходимо понимать принципы работы дозиметра и методики проведения измерений.

 

     Впервые бытовые дозиметры радиации появились только в 1989 году, их стали производить по решению национальной комиссии по радиационной защите, до этого момента вся информация по радиационной обстановке в том или ином регионе была засекречена. Толчком к принятию подобного решения послужили события в Чернобыле.

 

     Первые дозиметры были изготовлены на основе дискретных логических микросхемах и аналоговом интерфейсе. Современные радиометры уже используют микропроцессорные технологии и применяют специализированные контролеры, а также жидкокристаллические дисплеи. Однако в основе и тех и других лежит использование счетчика Гейгера – Мюллера, и о том, что он собой представляет речь пойдет ниже.

 

     Счетчик Гейгера – это герметичная камера, изготовленная из металла или стекла и наполненная инертным газом, как правило, аргоном или неоном, и находящегося под низким давлением (строение и принцип работы). В камеру встроены два электрода (анод и катод). Для большинства отечественных дозиметров, основанных на счетчике типа СБМ – 20, катод представляет собой практически весь кожух чувствительного датчика, а анод лишь тонкая проволочка внутри него. А для счетчиков типа Бета – 1 или Бета – 2, характерна многосекционная система электродов и более сложное строение, это позволяет регистрировать самые различные типы радиационного излучения. Для таких счетчиков характерна толщина рабочего окна (площади попадания радиации, основанной на альфа и бета частицах), около 12 мкм. Поэтому такие дозиметры торцевого типа в состоянии регистрировать слабоэнергетические бета-частицы, а при правильно проведенных замерах и альфа-частицы высоких энергий, для этого следует проводить замер не далее чем на 1 – 2 мм от источника радиации альфа-излучения.

 

     Чтобы датчик дозиметра мог регистрировать радиоактивные частицы или кванты гамма излучения, на электроды подается высокое напряжение от 350 до 475 вольт. В состоянии покоя между катодом и анодом не происходит разряда, так как инертный газ служит диэлектриком. Однако ситуация меняется, если в камеру попадает радиоактивная частица, в этом случае она выбивает свободный электрон из катода или поверхности кожуха счетчика, который продолжает двигаться и выбивает электроны из газа, что вызывает ионизацию и происходит электрический разряд между катодом и анодом. Такой разряд и фиксирует электроника прибора, а также ведет учет всех радиоактивных частиц, прошедших через рабочую камеру. В случае, если требуется зафиксировать и определить альфа-частицы и бета-частицы малых энергий, то в этом помогает тонкое рабочее окно из слюдяной пленки, через него в камеру попадает радиация этого типа и вызывает ионизацию. Читайте также: как доработать дозиметр радиации.

 

     Чтобы проще зарегистрировать прошедшую через счетчик радиоактивную частицу, в цепь питания дозиметра включен специальный нагрузочный резистор, посредством которого и  регистрируются изменения в цепи между катодом и анодом. Чтобы ионизация в камере быстро прекратилась после разряда, и была готова зафиксировать новую частицу, существует два способа достижения этого. Первый основан на прекращении подачи напряжения на электроды на очень короткий промежуток времени, что тормозит дальнейшую ионизацию, второй, основан на добавлении в инертный газ спирта или йода, а также ряда других материалов. В этом случае такая примесь, сразу после разряда, способствует резкому снижению напряжения на катоде и аноде, меньше 300 вольт, что также резко прекращает ионизацию и счетчик становится готовым к регистрации следующей частицы или кванта излучения. Для подачи высокого напряжения на электроды, используется специальный преобразователь с умножителем, работающий от простой аккумуляторной батареи 3 – 12 вольт, и способный выдать напряжение в 380 – 420 вольт.

 

     Определение уровня радиации представляет собой физический подсчет микроэлектроникой прибора всех радиоактивных частиц, проходящих через регистрационную камеру, будь-то бета-частицы или гамма-излучение. Подсчет таких частиц за определенную единицу времени и приводит к тому результату, который мы можем видеть на дисплее прибора.

 

     Персональные дозиметры имеют следующие варианты исчисления радиации, а именно зиверты в час (Зв/ч) или рентгены в час (Р/ч). На практике чаще всего используются данные зафиксированные в микрорентгенах и микроЗивертах (мкР/ч, мкЗв/ч), так как именно такие единицы измерения соответствуют нормальному радиационному фону. Нормальным значением считается величина радиоактивного фона в 0,2 мкЗв/ч или 20 мкР/ч. Зиверты и Рентгены связаны между собой следующим соотношением 1мкЗв = 100 мкР.

 

     Для измерения бета-частиц, некоторые современные счетчики, такие как профессиональный радиометр Дозиметр МКС-05 Терра или Дозиметр МКС-05 Терра-Н, определяют величину бета потока по тому, сколько бета-частиц проходит через окно в 1 квадратный сантиметр за одну минуту.

 

     Стоит отметить, что точность измерений напрямую зависит от продолжительности проведения замера, однако длительное время проведения определения радиоактивности, существенно затруднит использование прибора, а в случае нахождения в зоне с повышенным радиационным фоном, опасность нахождения там делающего замер. Поэтому многие современные бытовые дозиметры имеют несколько временных режимов проведения измерений радиации. Чтобы существенно уменьшить время замера без потери точности, в некоторых дозиметрах применяются сразу несколько счетчиков Гейгера, например, до 4 штук. Самый большой выбор временных интервалов в дозиметре SMG-2.

 

     Чтобы правильно использовать бытовой счетчик Гейгера и дозиметр, вышеизложенного вполне достаточно, однако стоит интересоваться данной темой, для того, чтобы более профессионально подходить в интерпретации показаний и правильности проведения замеров. Хотя, даже полное не понимание процессов, в случае если вы обнаруживаете радиоактивный фон существенно выше нормы, должен вызывать у вас тревогу, с выработкой дальнейших экстренных мер.