Методы обнаружения и измерения радиоактивных излучений

Методы обнаружения и измерения радиоактивных излучений. Радиоактивные вещества и их излучения, обладая значительными поражающими свойствами, не имеют ни запаха, ни цвета.

Обнаружение радиоактивных веществ основывается на способности их излучений ионизировать вещество среды, в которой эти излучения распространяются. Для обнаружения и измерения радиоактивных излучений используют следующие методы фотографический, химический, сцинтилляционный и ионизационный. Фотографический метод основан на измерении степени почернения фотоэмульсии под воздействием радиоактивных излучений.

Гамма-лучи, воздействуя на молекулы бромистого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, выбивают из них электроны связи. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявлении. Сравнивая почернение пленки с эталоном, можно определить полученную пленкой дозу облучения, так как интенсивность почернения пропорциональна дозе облучения. Химический метод основан на определении изменений цвета некоторых химических веществ под воздействием радиоактивных излучений.

Так, например, хлороформ при облучении распадается с образованием соляной кислоты, которая, накопившись в определенном количестве, воздействует на индикатор, добавленный к хлороформу. Интенсивность окрашивания индикатора зависит от количества соляной кислоты, образовавшейся под воздействием радиоактивного излучения, а количество образовавшейся соляной кислоты пропорционально дозе радиоактивного облучения.

Сравнивая окраску раствора с имеющимися эталонами, можно определить дозу радиоактивных излучений, воздействовавших на раствор. Сцинтилляционный метод основан на том, что под воздействием радиоактивных излучений некоторые вещества испускают фотоны видимого света. Возникшие при этом вспышки света сцинтилляции могут быть зарегистрированы. Сущность ионизационного метода заключается в том, что под воздействием радиоактивных излучений в изолированном объеме происходит ионизация газов при этом нейтральные молекулы и атомы газа разделяются на пары положительные ионы и электроны.

Если в облучаемом объеме создать электрическое поле, то под воздействием сил электрического поля электроны, имеющие отрицательный заряд, будут перемещаться к аноду, а положительно заряженные ионы - к катоду, т. е. между электродами будет проходить электрический ток, называемый ионизационным током. Чем больше интенсивность, а следовательно, и ионизирующая способность радиоактивных излучений, тем выше сила ионизационного тока. Это дает возможность, измеряя силу ионизационного тока, определять интенсивность радиоактивных излучений. 2.3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ. Все дозиметрические приборы подразделяются на стационарные и полевые.

Полевее дозиметрические приборы применяются в гражданской обороне. В современных полевых дозиметрических приборах наиболее распространен ионизационный метод обнаружения и измерения радиоактивных излучений. Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство и включают воспринимающее устройство ионизационную камеру или газоразрядный счетчик электрическую схему усилитель ионизационных токов регистрирующее устройство микроамперметр источник питания сухие элементы.

Ионизационная камера представляет собой конденсатор, к пластинам которого приложено постоянное напряжение от батареи. Пространство между пластинами, называемое рабочим объемом камеры, обычно заполняется воздухом.

При отсутствии радиоактивных излучений воздух в камере не ионизирован и электрического тока не проводит. При воздействии радиоактивных излучений воздух в камере ионизируется и через камеру проходит ионизационный ток, величина которого пропорциональна мощности дозы радиоактивных излучений, воздействующей на камеру. Измеряя ионизационный ток или падение напряжения, можно определить мощность или дозу радиоактивного излучения, воздействующего на камеру. Газоразрядный счетчик представляет собой устройство, состоящее из двух электродов, имеющих постоянное напряжение от источника питания.

Одним электродом является металлический цилиндр, который соединяется с отрицательным полюсом батареи, вторым электродом служит тонкая металлическая проволока - нить, натянутая вдоль оси цилиндра и соединенная через сопротивление с положительным полюсом батареи. Металлический цилиндр одновременно является корпусом счетчика. Имеются также газоразрядные счетчики со стеклянным корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем токопроводящего материала меди и служит отрицательным электродом.

Газоразрядные счетчики герметичны. Пространство между электродами заполняется разреженной смесью инертных газов аргона и неона с некоторыми добавками, улучшающими работу счетчика. Газоразрядные счетчики применяют для измерения ионизирующего действия ядерных излучений и степени заражения альфа бета- и гамма-активными веществами различных объектов, предметов, продовольствия и т. д. Высокая чувствительность счетчиков позволяет измерять очень малую интенсивность излучения.

Поэтому они могут использоваться как в приборах для измерения уровней радиации на местности рентгенометрах, так и в приборах для измерения степени заражения различных предметов радиометрах. 3. ПРИБОРЫ РАДИАЦИОННОЙ РАЗВЕДКИ МЕСТНОСТИ К приборам, предназначенным для радиационной разведки местности, относятся индикатор радиоактивности ДП-63-А, рентгенометры ДП-2 и ДП-ЗБ, радиометр-рентгенометр ДП-5А, ДП-5Б, а для постоянного наблюдения - индикатор-сигнализатор ДП-64. 3.1. ИНДИКАТОР РАДИОАКТИВНОСТИ ДП-63-А. Индикатор радиоактивности ДП-63-А предназначается для измерения небольших уровней радиации и определения бета- и гамма-заражения местности.

Прибор ДП-63-А состоит из полупроводникового преобразователя напряжения ПЗВ двух газоразрядных счетчиков, один из которых предназначен для измерения уровней радиации до 1,5 Рч, второй - для измерения уровней радиации до 50 Рч микроамперметра М-130 источников питания два элемента типа 1,6-ПМЦ-Х-1,05. Диапазон измерения прибором гамма-излучения - от 0,1 до 50 Рч. Этот диапазон для повышения точности измерений разбит на два поддиапазона I - от 0,1 до 1,5 Рч, II - от 13 до 50 Рч. Наличие бета-излучений определяется на первом поддиапазоне.

Газоразрядные счетчики обоих поддиапазонов прибора включены в цепь и при нажатии кнопки одного из поддиапазонов происходит включение питания и отключение от измерительной цепи газоразрядного счетчика другого поддиапазона.

Один комплект питания обеспечивает непрерывную работу прибора в течение 50 ч. Для проверки работоспособности прибора под счетчиком на 1,5 рч помещен контрольный препарат бета-активный. Масса прибора 1,2 кг. Прибор смонтирован в пластмассовом корпусе. П о д г о т о в к а и п о р я д о к п о л ь з о в а н и я п р и б о р о м. При подготовке прибора необходимо произвести внешний осмотр прибора, вставить в отсек питания два элемента типа 1,6-ПМЦ-Х-1,05 и плотно закрыть крышку винтами проверить работоспособность питания прибора, нажав одновременно кнопки 1,5 рч и 50 рч при этом стрелка прибора должна находиться правее деления 10 рч нижней шкалы микроамперметра если стрелка находится левее деления 10 рч, то необходимо заменить элементы питания при новых элементах стрелка отклонится до конца нижней шкалы проверить работоспособность прибора, нажав кнопку 1,5 Рч, при этом стрелка микроамперметра должна стать на 0 верхней шкалы.

Работоспособность прибора проверять при отсутствии фона гамма-излучения.

При измерении уровней радиации на местности прибор необходимо держать на высоте 0,7-1,0 м от поверхности земли. Для измерения следует нажать кнопку 50 Рч и, не отпуская ее, произвести отсчет по нижней шкале прибора. В том случае, если стрелка не отклоняется или отклоняется очень мало, необходимо, отпустив кнопку 50 Рч, нажать кнопку 1,5 Рч и произвести отсчет по верхней шкале прибора. Для индикации бета-излучений делаются два замера. При первом замере определяют уровень радиации в последовательности, указанной выше. Для второго замера необходимо одновременно с нажатием кнопки с надписью 1,5 рч нажать на кнопку, расположенную на передней стенке корпуса прибора, и поднести прибор на расстояние 5-10 см от зараженной поверхности.

Если при этом замере показания прибора увеличатся, то это будет свидетельствовать о наличии бета-излучений, а следовательно, и о наличии радиоактивного заражения в месте нахождения прибора. 3.2. ИНДИКАТОР-СИГНАЛИЗАТОР ДП-64. Индикатор-сигнализатор ДП-64 предназначен для постоянного наблюдения и обнаружения начала радиоактивного заражения.

Он состоит из пульта сигнализации, датчика, соединенного с пультом сигнализации кабелем, и кабеля питания, с помощью которого пульт присоединяется к источнику питания. Пульт сигнализации состоит из корпуса и крышки. На лицевой стороне корпуса находятся звуковой сигнал динамик типа ДЭМ-4М тумблер работа - контроль тумблер Вкл - Выкл держатель предохранителя.

Слева размещены световой сигнал неоновая лампа ТН-0,2 и краткая инструкция. На нижней стенке находится плата для присоединения датчика и укреплен кабель питания с вилкой и двумя наконечниками для подключения к источникам питания. Датчик прибора герметичен. В его корпусе, связанном кабелем с источником питания, установлены газоразрядный счетчик СТЗ-5 и контрольный бета-источник. В блок-схему ДП-64 помимо датчика, служащего для регистрации гамма-излучения, входят пороговое устройство для включения световой и звуковой сигнализации, преобразователь напряжения для преобразования низкого постоянного напряжения в высокое, необходимое для питания счетчика и порогового устройства и блок питания где происходит выпрямление переменного напряжения в постоянное.

Прибор ДП-64 работает в следящем режиме и обеспечивает звуковую и световую сигнализацию через 3 с по достижении уровней радиации гамма-излучения 0,2 рч. На наличие гамма-излучения указывают вспышка неоновой лампы и синхронные щелчки динамика.

Пульт сигнализации устанавливается внутри помещения, а датчик - снаружи в таком месте, где ему не угрожают удары и повреждения. Кабель питания подключается в сеть переменного тока напряжением 220127 в или к аккумулятору постоянного тока напряжением 6 в. При подготовке прибора необходимо включить прибор и проверить его работоспособность с помощью контрольного препарата. Для этого следует установить переключатель Работа - Контроль в положение Контроль и убедиться в наличии светового и звукового сигнала, после чего установить переключатель в положение Работа прибор готов к работе и начнет работать через 30 с после включения тумблером Вкл-Выкл. После появления сигнала о радиоактивном заражении прибор следует выключить и дальнейший контроль за наличием радиоактивного заражения осуществлять кратковременным включением прибора. 3.3. РЕНТГЕНОМЕТР ДП-2. Рентгенометр ДП-2 предназначен для измерения уровней радиации гамма-излучения на местности.

Диапазон измерений разбит на три поддиапазона I - от 0 до 2 рч II - от 0 до 20 рч III - от 0 до 200 рч. Измерительный прибор рентгенометра имеет сменные шкалы, которые переключаются с одного поддиапазона на другой поворотом ручки переключателя поддиапазонов. Отсчет измеряемых уровней радиации производится непосредственно по шкале измерительного прибора.

Питание прибора осуществляется от одного сухого элемента типа 1,6-ПМЦ-У-8, который обеспечивает непрерывную работу прибора при температуре 20 С в течение 60 ч. Контроль работоспособности прибора производится с помощью радиоактивного препарата, имеющегося внутри прибора.

Для подсвета шкалы прибора при работе в ночных условиях имеется лампочка. Масса прибора около 3,5 кг. При подготовке рентгенометра ДП-2 к работе необходимо установить переключатель поддиапазонов в положение Выключено открыть крышку отсека питания, вставить в отсек элемент 1,6-ПМЦ-У-8,подключить его к клеммам, закрыть крышку и закрепить ее винтом установить переключатель поддиапазонов в положение Контроль нуля и ручкой Установка нуля совместить стрелку с нулевым делением на шкале установить переключатель поддиапазонов в положение 2 и нажать кнопку Препарат, при этом стрелка прибора должна отклониться до контрольного деления, указанного в паспорте.

При включении прибора для обнаружения радиоактивного заражения сначала устанавливают первый поддиапазон 2 рч. При наличии излучений стрелка прибора должна отклониться и показать измеряемую мощность дозы излучения, т. е. уровень радиации.

Если стрелка зашкаливает, то нужно переключать прибор на следующие поддиапазоны 20 и 200 рч в соответствии с показаниями прибора. При измерении уровней радиации пешим разведчиком прибор крепится у пояса на высоте 0,7-1 м от земли. При измерении уровней радиации с автомобиля показания прибора необходимо умножить на коэффициент ослабления излучения корпусом машины, который в среднем для автомобиля равен 2. В ходе работы с рентгенометром необходимо в первые полчаса проверять установку 0 через каждые 10 мин, а в дальнейшем - через каждые 30 мин. 3.4. РЕНТГЕНОМЕТР ДП-3Б. Рентгенометр ДП-ЗБ предназначен для измерения уровней радиации на местности, зараженной радиоактивными веществами.

Он является основным прибором ведения радиационной разведки на подвижных механизированных транспортных средствах, имеющих бортовую сеть постоянного тока напряжением 12 или 26 В. Диапазон измерений уровней радиации прибором - от 0,1 до 500 рч. Для повышения точности отсчета показаний диапазон разбит на четыре поддиапазона I - от 0,1 до 1,0 рч II - от 1,0 до 10 III - от 10 до 100 IV - от 50 до 500 Рч. Масса прибора 3 кг. В комплект прибора входят измерительный пульт, выносной блок, кабель питания с прямым разъемом, кабель с угловым разъемом для соединения пульта с выносным блоком, крепежные скобы, техническое описание, формуляр, запасные и вспомогательные принадлежности.

На передней панели измерительного пульта находятся микроамперметр с двухрядной шкалой цена деления верхней шкалы 0,05 Рч, нижней - 50 Рч, лампа световой индикации, патрон с лампой подсвета шкалы микроамперметра и указателя подднапазонов, предохранителя, кнопка Проверка, краткая инструкция по подготовке прибора к работе, переключатель поддиапазонов на шесть положений Выключено, Включено, Х 1 , Х 10 , Х 100 и 500 . Подготовка прибора к работе слагается из внешнего осмотра, проверки комплектности и работоспособности прибора. При внешнем осмотре проверяются наличие и исправность всех принадлежностей, входящих в комплект прибора проверяются герметичность крышек корпуса, защитного стекла микроамперметра и корпуса выносного блока, четкость фиксации положений переключателя, соответствие показаний ручки переключателя обозначенным положениям прибора.

Выявленные неисправности устраняются.

Для проверки работоспособности прибора переключатель переводится в положение Включено. При этом загорается лампочка подсвета шкалы и указателя поддиапазонов. Через 5 мин нажимается кнопка Проверка при этом в исправном приборе стрелка микроамперметра устанавливается в пределах делений 0,4-0,8 шкалы и вспыхивает с большой частотой или горят непрерывно лампочка световой индикации, слышен звук высокого тона, характерный для работающего преобразователя.

При отпущенной кнопке Проверка лампочка световой индикации не горит и стрелка микроамперметра находится в пределах черного сектора шкалы, слышен звук высокого тона. На местности, зараженной радиоактивными веществами, в положении Включено прибор регистрирует излучение при нажатии кнопки Проверка стрелка микроамперметра может отклониться за деление 0,8 шкалы, горит лампочка световой индикации и слышен звук высокого тона. Измерение уровней радиации производится на одном из четырех поддиапазонов. Верхняя шкала предназначена для отсчета показани на поддиапазонах Х 1, X 10 и Х 100, а нижняя - на поддиапазоне 500. Для определения уровней радиации по верхней шкале показания стрелки микроамперметра умножаются на цифру, соответствующую положению переключателя, на котором производится измерение, и на коэффициент ослабления излучения транспортным средством, с которого производится измерение. Для определения уровня радиации по нижней шкале показания стрелки микро-амперметра умножаются только на коэффициент ослабления излучения данным транспортным средством, если выносной блок находится внутри транспорта. 3.5. РАДИОМЕТР-РЕНТГЕНОМЕТР ДП-5А. Радиометр-рентгенометр ДП-5А предназначен для измерения уровней гамма-радиации и радиоактивной зараженности различных предметов по гамма-излучению.

Мощность гамма-излучения определяется в миллирентгенах или рентгенах в час для той точки пространства, в которой помещен при измерениях соответствующий счетчик прибора.

Кроме того, прибором можно обнаружить бета-излучение.

Диапазон измерений прибора по гамма-излучению - от 0,05 мРч до 200 Рч. Он разбит на шесть поддиапазонов табл.1. Т а б л и ц а 1. ПоддиапазонПоложение переключателяШкала прибораПределы измерения, мРчI2000-2005-200 РЧIIX 10000-5500-5000IIIХ 1000-550-500IVХ 100-55-50VХ 10-50,5-5VIХ 0,10-50,05-0,5 Отсчет показаний на I поддиапазоне производится по нижней шкале, на остальных подднапазонах - по верхней шкале с последующим умножением на соответствующий коэффициент поддиапазона.

Участки шкал от нуля до первой значащей цифры являются нерабочими. Прибор имеет звуковую индикацию на всех поддиапазонах, кроме первого. Звуковая индикация прослушивается с помощью головных телефонов.

Измерения гамма-излучений прибором можно производить в интервале температур воздуха от - 40 до 50 С, погрешность измерений в этом интервале температур не превышает 0,35 - 0,7 на 1С. Прибор не имеет обратного хода стрелки микроамперметра при перегрузочных облучениях до 300 Рч на I-III поддиапазонах и до 1 рч на IV-VI поддиапазонах. Питание прибора осуществляется от двух элементов типа 1,6 ПМЦ-Х-1,05 КБ-1, обеспечивающих непрерывную работу в нормальных условиях в течение 40 ч. Прибор имеет колодку, позволяющую подключать его к посторонним источникам постоянного тока напряжением 3,6 или 12 В. Для работы в темноте шкалы прибора подсвечиваются двумя лампочками, которые питаются от одного элемента типа 1,6 ПМЦ-Х-1,05 КБ-1. Масса прибора 2,1 кг, а всего комплекта с укладочным ящиком - 7,6 кг. Прибор состоит из измерительного пульта и зонда, соединенного с пультом с помощью гибкого кабеля длиной 1,2 м, телефона, футляра с ремнями и контрольным препаратом, удлинительной штанги.

Кроме того, имеются 10 чехлов для зонда из полиэтиленовой пленки, колодка питания для подключения прибора к внешнему источнику питания, комплект запасного имущества, документация техническое описание, технический паспорт и укладочный ящик. На панели измерительного пульта размещаются кнопка сброса показаний потенциометр регулировки режима, микроамперметр тумблер подсвета шкалы, переключатель поддиапазонов, гнездо включения телефона.

Зонд герметичен и имеет цилиндрическую форму.

В нем размещены монтажная плата, газоразрядные счетчики СТС-5 и СИ-ЗБГ, усилитель-нормализатор и другие элементы схемы. На плату надевается стальной корпус с окном для индикации бета-излучения. Окно заклеено этилцеллюлозной водостойкой пленкой. Зонд имеет поворотный экран, который фиксируется в двух положениях Б и Г. В положении Б окно открыто, в положении Г закрыто. На корпусе зонда есть два выступа, которыми он ставится на обследуемую поверхность при индикации бета-зараженности.

Для удобства работы при измерениях зонд имеет ручку, к которой присоединяется удлинительная штанга. Телефон состоит из двух малогабаритных телефонов типа ТГ-7М и оголовья из мягкого материала. Он подключается к пульту для звуковой индикации. Колодка питания предназначена для подключения прибора к внешнему источнику питания с помощью кабеля длиной 10 м. Колодка крепится к кожуху прибора вместо крышки отсека питания. Прибор носится в футляре из искусственной кожи. Он состоит из двух отсеков - для пульта и для зонда. В крышке футляра есть окно для наблюдения показаний прибора.

С внутренней стороны на крышке изложены правила пользования прибором, таблица допустимых величин зараженности и прикреплен контрольный радиоактивный источник для проверки работоспособности прибора. Контрольный источник закрыт защитной пластинкой, которая должна открываться только при проверке работоспособности прибора. Для подготовки прибора следует извлечь измерительный пульт и зонд из футляра, осмотреть их, подключить телефоны ручку переключателя поддиапазонов поставить в положение Выкл, а ручку Реж режим повернуть против часовой стрелки до упора вывернуть пробку корректора, установить стрелку на нуль и завернуть пробку вскрыть отсек питания, и, соблюдая полярность, подсоединить источники питания, закрыть и закрепить винтами крышку.

При подключении прибора к постороннему источнику питания перемычки на колодке установить в положение, соответствующее величине напряжения источника питания вставить в отсек питания колодку, завернуть винты и подключить кабель к источнику питания.

Включить прибор, поставив ручку переключателя поддиапазонов в положение Реж плавно вращая ручку Реж по часовой стрелке, установить стрелку микроамперметра на метку. Если стрелка прибора не доходит до метки, необходимо проверить годность и правильность подключения источников питания. Проверить работоспособность прибора на всех поддиапазонах, кроме первого 200, с помощью радиоактивного источника, укрепленного на крышке футляра.

Для этого необходимо открыть радиоактивный источник, вращая защитную пластинку вокруг оси повернуть экран зонда в положение Б, установить зонд опорными выступами на крышку футляра так, чтобы источник находился против окна зонда подключить телефоны. Затем, переводя последовательно переключатель поддиапазонов в положения Х 1000 , Х 100 , Х 10 , X 1 и Х 0,1, наблюдают за показаниями прибора и прослушивают щелчки в телефонах. Стрелка микроамперметра должна зашкаливаться на VI и V поддиапазонах, отклоняться на IV под-диапазоне, а на III и II может не отклоняться из-за недостаточной активности радиоактивного источника.

Сравнить показания прибора с данными, указанными в формуляре при последней проверке градуировки. После этого ручку переключателя поддиапазонов поставить в положение Реж. Прибор готов к работе. При радиационной разведке уровни радиации на местности измеряются на I поддиапазоне 200 в пределах от 5 до 200 Рч, а до 5 Рч - на II поддиапазоне Х 1000 . При измерении прибор подвешивают на шею на высоте 0,7-1 м от поверхности земли.

Зонд прибора при измерении уровней радиации должен быть в футляре, а экран его установлен в положение Г. Переключатель поддиапазонов переводят в положение 200 и снимают показания по нижней шкале микроамперметра 0-200 Рч. При показаниях прибора меньше 5 Рч переключатель поддиапазонов переводят в положение Х 1000 и снимают показания по верхней шкале 0-5 мРч. Зонд прибора, так же как и при первом измерении, должен быть уложен в футляр.

Определение степени заражения кожных покровов людей, их одежды, промышленного оборудования, техники, транспорта, продовольствия, воды и различных других предметов проводят на поддиапазонах Х 1000, Х 100, Х 10, Х 1 , Х 0,1, снимая показания по верхней шкале прибора 0-5 мРч и умножая на коэффициент, соответствующий положению переключателя поддиапазонов. Перед производством измерений степени заражения определяют величину гамма-фона на расстоянии 15-20 м от обследуемого объекта, при этом зонд должен находиться на высоте 0,7 - 1 м от земли.

После этого зонд подносят к обследуемому объекту на расстояние 2-3 см, поставив переключатель поддиапазонов в положение Х 1000. По щелчкам в телефонах или по показаниям микроамперметра определяют место максимального заражения объекта, устанавливают зонд на этом месте, снимают показания и из них вычитают значение гамма-фона. Если гамма-фон меньше допустимой зараженности, то его не учитывают.

При отсутствии показаний на II поддиапазоне, переключатель поддиапазонов последовательно устанавливают в положения Х 100, Х 10, X 1, Х 0,1. Для обнаружения бета-излучений необходимо установить экран зонда в положение Б, поднести зонд к обследуемой поверхности на 1-2 см и последовательно устанавливать ручку переключателя поддиапазонов в положения Х 0,1, X 1, Х 10 до получения отклонения стрелки микроамперметра в пределах шкалы 0-5. Увеличение показаний прибора на одном и том же поддиапазоне по сравнению с показанием по гамма-излучению экран зонда в положении Г свидетельствует о наличии бета-излучений. Технические данные и порядок работы с ДП-5Б аналогичны прибору ДП-5А. 4.