Як працює персональний дозиметр радіації?

Як працює персональний вимірювач радіації?

 

     З тих самих пір, як людина почала використовувати енергію, укладену в атомі, для всього людства, особливо в населених і розвинених країнах, існує небезпека радіаційного зараження. І далеко за прикладами ходити не треба, це і чорнобильська катастрофа, і нещодавня подія на японській атомній станції Фукусіма, і різні аварії на підприємствах, що працюють із радіоактивними матеріалами, а також радіоактивні відходи, військові випробування та інше. У зв'язку з цим для звичайних громадян виникає необхідність мати можливість самим визначити радіаційну обстановку та прийняти правильне рішення у разі екстреної ситуації. І тут вам дуже допоможе спеціальний пристрій - побутовий дозиметр радіації. Але для його коректного та правильного застосування необхідно розуміти принципи роботи дозиметра та методики проведення вимірювань.

 

     Вперше побутові дозиметри радіації з'явилися тільки в 1989 році, їх стали виробляти за рішенням національної комісії з радіаційного захисту, до цього моменту вся інформація з радіаційної обстановки в тому чи іншому регіоні була засекречена. Поштовхом до ухвалення такого рішення послужили події в Чорнобилі.

 

     Перші дозиметри були виготовлені на основі дискретних логічні мікросхеми та аналоговий інтерфейс. Сучасні радіометри вже використовують мікропроцесорні технології та застосовують спеціалізовані контролери, а також рідкокристалічні дисплеї. Однак в основі і тих і інших лежить використання лічильника Гейгера - Мюллера, і про те, що він являє собою мова піде нижче.

 

     Лічильник Гейгера - це герметична камера, виготовлена з металу або скла і наповнена інертним газом, як правило, аргоном або неоном, і знаходиться під низьким тиском (будівля та принцип роботи). У камеру вбудовано два електроди (анод і катод). Для більшості вітчизняних дозиметрів, заснованих на лічильнику типу СБМ – 20, катод являє собою практично весь кожух чутливого датчика, а анод лише тонкий тяганина всередині нього. випромінювання Для таких лічильників характерна товщина робочого вікна (площі попадання радіації, заснованої на альфа і бета-частинках), близько 12 мкм. , для цього слід проводити замір не далі ніж на 1 – 2 мм від джерела радіації альфа-випромінювання.

 

     Щоб датчик дозиметра міг реєструвати радіоактивні частинки або кванти гама випромінювання, електроди подається висока напруга від 350 до 475 вольт. У стані спокою між катодом і анодом немає розряду, оскільки інертний газ служить діелектриком. Однак ситуація змінюється, якщо в камеру потрапляє радіоактивна частка, у цьому випадку вона вибиває вільний електрон з катода або поверхні кожуха лічильника, який продовжує рухатися та вибиває електрони з газу, що викликає іонізацію та відбувається електричний розряд між катодом та анодом. Такий розряд фіксує електроніка приладу, а також веде облік усіх радіоактивних частинок, що пройшли через робочу камеру. Якщо потрібно зафіксувати і визначити альфа-частинки і бета-частинки малих енергій, то в цьому допомагає тонке робоче вікно зі слюдяної плівки, через нього в камеру потрапляє радіація цього типу і викликає іонізацію. Читайте також: як доопрацювати дозиметр радіації.

 

     Щоб простіше зареєструвати радіоактивну через лічильник частинку, в ланцюг живлення дозиметра включений спеціальний навантажувальний резистор, за допомогою якого реєструються зміни в ланцюгу між катодом і анодом. Щоб іонізація в камері швидко припинилася після розряду, і була готова зафіксувати нову частинку, є два способи досягнення цього. Перший заснований на припиненні подачі напруги на електроди на дуже короткий проміжок часу, що гальмує подальшу іонізацію, другий, заснований на додаванні спирту або йоду в інертний газ, а також ряду інших матеріалів. У цьому випадку така домішка, відразу після розряду, сприяє різкому зниженню напруги на катоді та аноді, менше 300 вольт, що також різко припиняє іонізацію і лічильник стає готовим до реєстрації наступної частки або кванту випромінювання. Для подачі високої напруги на електроди використовується спеціальний перетворювач з помножувачем, що працює від простої акумуляторної батареї 3 – 12 вольт, і здатний видати напругу 380 – 420 вольт.

 

     Про визначення рівня радіації є фізичним підрахунком мікроелектронікою приладу всіх радіоактивних частинок, що проходять через реєстраційну камеру, бета-частки або гамма-випромінювання. Підрахунок таких частинок за певну одиницю часу і призводить до результату, який ми можемо бачити на дисплеї приладу.

 

     Персональні дозиметри мають наступні варіанти обчислення радіації , а саме зіверти на годину (Зв/год) або рентгени на годину (Р/год). На практиці найчастіше використовуються дані зафіксовані в мікрорентгенах і мікроЗівертах (мкР/год, мкЗв/год), оскільки саме такі одиниці виміру відповідають . Нормальним значенням вважається величина радіоактивного фону 0,2 мкЗв/год або 20 мкР/год. Зіверти та Рентгени пов'язані між собою наступним співвідношенням 1мкЗв = 100 мкР.

 

     Для вимірювання бета-часток, деякі сучасні лічильники, такі як професійний радіометр Дозиметр МКС-05 Терра або Дозиметр МКС-05 Терра-Н визначає величину бета потоку по тому, скільки бета-часток проходить через вікно в 1 квадратний сантиметр за одну хвилину.

 

     Це зазначити, що точність вимірювань безпосередньо залежить від тривалості проведення виміру, проте тривалий час проведення визначення радіоактивності, суттєво утруднить використання приладу, а у разі знаходження в зоні з підвищеним радіаційним фоном, небезпека перебування там заміру. Тому багато сучасних побутових дозиметрів мають кілька часових режимів проведення вимірювань радіації. Щоб суттєво зменшити час виміру без втрати точності, у деяких дозиметрах застосовуються одразу кілька лічильників Гейгера, наприклад, до 4 штук. Найбільший вибір часових інтервалів у дозиметрі SMG-2.

 

     Щоб правильно використовувати побутовий лічильник Гейгера і дозиметр, викладеного цілком достатньо, проте варто цікавитися цією темою, для того, щоб більш професійно підходити в інтерпретації показань і правильності проведення вимірів. Хоча, навіть повне не розуміння процесів, якщо ви виявляєте радіоактивний фон значно вище норми, повинен викликати у вас тривогу, з виробленням подальших екстрених заходів.