Методы дозиметрии

Для измерения доз излучения и их мощностей используются стандартные приборы промышленного производства. С помощью дозиметров решаются задачи осуществления контроля радиационной обстановки в помещениях предприятий и на их территории, контроля радиационно-технологических процессов; индивидуального дозиметрического контроля и др.

В настоящее время выпускаются разнообразные дозиметрические приборы. Тип дозиметра определяют по измеряемой (контролируемой) величине, виду регистрируемого ионизирующего излучения, области применения, способу обработки и накопления данных. В зависимости от назначения дозиметрическую аппаратуру подразделяют на приборы для измерения: дозы внешнего излучения, загрязненности воздуха радиоактивными газами и аэрозолями, радиоактивности проб воды и пищевых продуктов, потоков a- и b-частиц с загрязненных поверхностей и др.

Обязательные функциональные части дозиметра – блок детектирования и измерительный блок. Во многих дозиметрах используются детекторы, принцип действия которых основан на ионизации или люминесценции: ионизационные камеры непрерывного действия, газоразрядные, полупроводниковые и сцинтилляционные счётчики. Применяются также дозиметрические приборы, основанные на фотографическом, химическом и тепловом действиях ионизирующих излучений.

Фотографический метод используется в дозиметрии для индивидуального контроля дозы рентгеновского, g-, b- и нейтронного излучений. Метод фотодозиметрии основан на том, что степень почернения фотопленки после облучения в некотором диапазоне почернений пропорциональна дозе излучения:

S = lg (I ₀/ I),

где S – оптическая плотность почернения; I ₀ и I – интенсивность излучения, падающего на пленку и прошедшего через неё. Сравнивая почернение пленки от измеряемого излучения с эталонной или контрольной, находят дозу излучения. Измерение оптической плотности почернения производится с помощью денситометров.

Преимущества фотографического метода: возможность массового применения, документальная регистрация дозы излучения, невосприимчивость к температурным изменениям. Недостатки: невозможность определения дозы в процессе облучения, сложность обработки пленки, малая чувствительность.

Химический метод дозиметрии получил широкое распространение в области радиационной технологии. Метод основан на зависимости выхода химических реакций в веществе (числа образующихся молекул или ионов), происходящих под действием ионизирующих излучений, от поглощённой дозы излучения:

D = KC / G r,

где D – доза излучения; K – коэффициент пропорциональности; С – концентрация продукта радиационно-химической реакции; G – выход одного из продуктов реакции; r – плотность вещества, подвершегоcя облучению.

Химические детекторы могут быть газовыми, жидкостными (наиболее распространены цериевые и ферросульфатный) и твердотельными (стекло, тонкие полифинилхлоридные пленки с красителями). В результате химических реакций изменяются физические свойства рабочего тела детектора, например, цвет, прозрачность. Поэтому радиационно-химический выход определяют как непосредственно, так и косвенно (спектрофотометрией, измерением электропроводимости и т.д.).

Вся энергия, поглощённая при взаимодействии излучения с веществом, преобразуется в конечном счёте в тепловую энергию, если не происходят необратимые химические реакции. Тот факт, что нагрев тела пропорционален дозе излучения, лежит в основе теплового (калориметрического) метода дозиметрии. Технически метод реализуется помещением поглотителя излучения в калориметр (изотермический или адиабатический) и определением температуры поглощения до и после облучения. Если полного поглощения не происходит, вносят поправки на унос энергии из поглотителя.

Чувствительность приборов, действующих на тепловом принципе измерения доз излучения, низка (сотни рентген). Однако калориметрический метод – единственный абсолютный метод дозиметрии, так как основан на непосредственном измерении поглощённой дозы в отличие от других методов (ионизационного, фотографического и т.п.), в которых измеряют косвенные эффекты. Поэтому калориметрический метод используют для градуировки дозиметров, основанных на других методах определения поглощенных доз.