prib (Приборы радиационной и химической разведки)

Дозиметрические приборы

Принцип обнаружения ионизирую­щих (радиоактивных) излучений (ней­тронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) основан на способности этих излучений ионизировать вещество сре­ды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических из­менений в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены. К та­ким" изменениям среды относятся: из­менения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материа­лов); люминесценция (свечение) не­которых веществ; засвечивание фото­пленок; изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электри­ческому току некоторых химических растворов и др.

Для обнаружения и измерения ио­низирующих излучений используют следующие методы: фотографический, сцинтилляционный, химический и ио­низационный.

Фотографический метод основан на степени почернения фотоэмульсии. Под воздействием ионизирующих из­лучений молекулы бромистого сереб­ра, содержащегося в фотоэмульсии, распадаются на серебро и бром. При этом образуются мельчайшие кристал­лики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявле­нии. Плотность почернения пропор­циональна поглощенной энергии излу­чения. Сравнивая плотность почерне­ния с эталоном, определяют дозу из­лучения (экспозиционную или погло­щенную), полученную пленкой. На этом принципе основаны индивидуаль­ные фотодозиметры.

Сциптилляционный метод. Некото­рые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий) под воздействием иони­зирующих излучений светятся. Количество

вспышек пропорционально мощ­ности дозы излучения и регистрируется с помощью специальных приборов — фотоэлектронных умножителей.

Химический метод. Некоторые хи­мические вещества под воздействием ионизирующих излучений меняют свою структуру. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с образовани­ем соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем, добав­ленным к хлороформу. Двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием сво­бодных радикалов НО₂ и ОН, образу­ющихся в воде при ее облучении. Трех­валентное железо с красителем дает цветную реакцию. По плотности ок­раски судят о дозе излучения (погло­щенной энергии). На этом принципе основаны химические дозиметры ДП-70 и ДП-70М.

В современных дозиметрических приборах широкое распространение получил ионизационный метод обнару­жения и измерения ионизирующих из­лучений.

Ионизационный метод. Под воздей­ствием излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа:, электрически нейтральные атомы (мо­лекулы) газа разделяются на положи­тельные и отрицательные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное на­пряжение, то между электродами соз­дается электрическое поле. При нали­чии электрического поля в ионизиро­ванном газе возникает направленное движение заряженных частиц, т.е. че­рез газ проходит электрический ток, называемый ионизационным. Измеряя ионизационный ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излуче­ний.

Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство и включают: воспринимающее устройство (ионизационную камеру или газоразрядный счетчик),усилитель ионизационного тока, регистрирующее устройство(микроамперметр) и источник питания.

Ионизационная камера представ­ляет собой заполненный воздухом за­мкнутый объем, внутри которого нахо­дятся два изолированных друг от дру­га электрода (типа конденсатора). К электродам камеры приложено на­пряжение от источника постоянного тока. При отсутствии ионизирующего излучения в цепи ионизационной каме­ры тока не будет, поскольку воздух является изолятором. При воздействии же излучений в ионизационной камере молекулы воздуха ионизируются. В электрическом поле положительно заряженные частицы перемещаются к катоду, а отрицательные — к аноду. В цепи камеры возникает ионизацион­ный ток, который регистрируется мик­роамперметром. Числовое значение ио­низационного тока пропорционально мощности излучения. Следовательно, по ионизационному току можно судить о мощности дозы излучений, воздейст­вующих на камеру. Ионизационная камера работает в области насыще­ния.

Газоразрядный счетчик использует­ся для измерения радиоактивных излу­чений малой интенсивности. Высокая чувствительность счетчика позволяет измерять интенсивность излучения в десятки тысяч раз меньше той, кото­рую удается измерить ионизационной камерой.

Газоразрядный счетчик представ­ляет собой герметичный полый металлический или стеклянный цилиндр, за­полненный разреженной смесью инерт­ных газов (аргон, неон) с некоторыми добавками, улучшающими работу счетчика (пары спирта). Внутри цилиндра, вдоль его оси, натянута тонкая метал­лическая нить (анод), изолированная от цилиндра. Катодом служит метал­лический корпус или тонкий слой ме­талла, нанесенный на внутреннюю по­верхность стеклянного корпуса счет­чика. К металлической нити и токопроводящему слою (катоду) подают напряжение электрического тока.

В газоразрядных счетчиках исполь­зуют принцип усиления газового раз­ряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в объеме счетчика нет. Следовательно, в цепи счетчика электрического тока также нет. При воздействии радиоактивных излучений в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к аноду счетчика, площадь кото­рого значительно меньше площади ка­тода, приобретают кинетическую энер­гию, достаточную для дополнительной ионизации атомов газовой среды. Вы­битые при этом электроны также про­изводят ионизацию. Таким образом, одна частица радиоактивного излуче­ния, попавшая в объем смеси газово­го счетчика, вызывает образование лавины свободных электронов. На ни­ти счетчика собирается большое коли­чество электронов. В результате этого положительный потенциал резко уменьшается и возникает электричес­кий импульс. Регистрируя количество импульсов тока, возникающих в еди­ницу времени, можно судить, об интен­сивности радиоактивных излучений.

Дозиметрические приборы предна­значаются для:

контроля облучения — получения данных о поглощенных или экспозици­онных дозах излучения людьми и сель­скохозяйственными животными;

контроля радиоактивного зараже­ния радиоактивными веществами лю­дей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защи­ты, одежды, продовольствия, воды, фу­ража и других объектов;

радиационной разведки — опреде­ления уровня радиации на местности

Кроме того, с помощью дозиметрических приборов может быть определена наведенная радиоактивность в облученных нейтронными потоками различных технических средствах, предметах и грунте.

Для радиационной разведки и до­зиметрического контроля на объекте используют дозиметры и измерители мощности экспозиционной дозы.

Комплекты индивидуальных дози­метров ДП-22В и ДП-24, имеющих до­зиметры карманные прямо показыва­ющие ДКП-50А, предназначенные для контроля экспозиционных доз гамма облучения, получаемых людьми при работе на зараженной радиоактивны­ми веществами местности или при ра­боте с открытыми и закрытыми источ­никами ионизирующих излучений.

Комплект дозиметров ДП-22В (рис.) состоит из зарядного устройства типа ЗД-5 и 50 индивиду­альных дозиметров карманных прямо показывающих типа ДКП-50А. В от­личие от ДП-22В комплект дозиметров ДП-24 пять дози­метров ДКП-50А.

Зарядное устройство предназначено для зарядки дозимет­ров ДКП-50А. В корпусе ЗД-5 разме­щены: преобразователь напряжения, выпрямитель высокого напряжения, потенциометр-регулятор напряжения; лампочка для подсвета зарядного гнез­да, микро выключатель и элементы пи­тания. На верхней панели устройства находятся: ручка потенциометра , за­рядное гнездо с колпачком и крыш­ка отсека питания . Питание осуще­ствляется от двух сухих элементов ти­па 1,6-ПМЦ-У-8, обеспечивающих не­прерывную работу прибора не менее 30 ч при токе потребления 200 мА. На­пряжение на выходе зарядного устрой­ства плавно регулируется в пределах от 180 до 250 В.

Дозиметр карманный прямо показывающий ДКП-50А предназна­чен для измерения экспозиционных доз гамма-излучения. Конструктивно он выполнен в форме авторучки . Дозиметр состоит из дюралевого корпуса , в котором расположены ионизационная камера с конденсатором, электроскоп, отсчетное устройство и зарядная часть.

Основная часть дозиметра—мало­габаритная ионизационная камера , к которой подключен конденсатор с электроскопом. Внешним электродом системы камера — конденсатор явля­ется дюралевый цилиндрический кор­пус , внутренним электродом — алюминиевый стержень .

Электроскоп образует изогнутая часть внутреннего электрода (держатель) и приклеенная к нему платинированная визирная нить (подвижной элемент) .

В передней части корпуса располо­жено отсчетное устройство- микро­скоп с 90-кратнмм увеличением, состо­ящий из окуляра и шкалы . Шкала имеет 25 делений .Цена одного деления соответствует двум рентгенам. Шкалу и окуляр крепят фасонной гайкой.

В задней части корпуса находится зарядная часть, состоящая из диафраг­мы с подвижным контактным шты­рем . При нажатии штырь замыка­ется с внутренним электродом иониза­ционной камеры. При снятии нагрузки контактный штырь диафрагмой воз­вращается в исходное положение. За­рядную часть дозиметра предохраняет от загрязнения защитная оправа . Дозиметр крепится к карману одежды с помощью держателя .

Принцип действия дозиметра подобен действию простейшего электроскопа. В процессе зарядки дозиметра визирная нить электроскопа откло­няется от внутреннего электрода под влиянием сил электростатического отталкивания. Отклонение нити зави­сят от приложенного напряжения, ко­торое при зарядке регулируют и подбирают так, чтобы изображение визирной нити

совместилось с отсчетного устройства.

При воздействии гамма-излучения на заряженный дозиметр в рабочем объеме камеры возникает ионизацион­ный ток. Ионизационный ток уменьша­ет первоначальный заряд конденсатора и: камеры» а следовательно, и потен­циал внутреннего электрода. Изменение потенциала, измеряемого электроскопом,пропорционально экспозици­онной дозе гамма-излучения. Измене­ние потенциала внутреннего электрода приводит к уменьшению сил электро­статического отталкивания между ви­зирной нитью и держателем электроскопа .В результате визирная нить сближается с держателем, а изобра­жение ее перемещается по шкале отсчетного устройства. Держа дозиметр против света и наблюдая через окуляр за нитью, можно в любой момент про­извести отсчет полученной экспозици­онной дозы излучения.

Дозиметр ДКП-50А обеспечивает измерение индивидуальных экспозици­онных доз гамма-излучения в диапа­зоне от 2 до 50 Р при мощности экспо­зиционной дозы излучения от 0,5 до 200 Р/ч. Саморазряд дозиметра в нор­мальных условиях не превышает двух делений за сутки.

Зарядка дозиметра ДКП-50А производится перед выходом на работу в район радиоактивного зара­жения (действия гамма-излучения) в следующем порядке:

отвинтить защитную оправу дози­метра (пробку со стеклом) и защит­ный колпачок зарядного гнезда ЗД-5; ручку потенциометра зарядного устройства повернуть влево до отказа; дозиметр вставить в зарядное гнез­до зарядного устройства, при этом включается подсветка зарядного гнез­да и высокое напряжение;

наблюдая в окуляр, слегка нажать на дозиметр и, поворачивая ручку по­тенциометра вправо, установить нить на «О» шкалы, после чего вынуть до­зиметр из зарядного гнезда;

проверить положение нити на свет: ее изображение должно быть на отмет­ке "0", завернуть защитную оправу

дозиметра и колпачок зарядного гнезда. Экспозиционную дозу из­лучения определяют по поло-нити на отсчетного устройства.

Отчет необходимо производить при вертикальном положении нити, чтобы исключить влияние на показание дозиметра прогиба нити от веса.

Комплект ИД-1 для поглощенных доз гамма нейтронного излучения. Он состоит из индивидуальных дозиметров ИД-1 и зарядного устройства ЗД-6. Принцип работы дозиметра ИД-1 аналогичен принципу работы дозиметров для из­мерения экспозиционных доз гамма-, излучения (например, ДКП-50А).

Измерители мощности дозы ДП-5А (Б) и ДП-5В предназначены для измерения уровней радиации на местности 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, имеется возможность обнаружения бета излучения.

Диапазон измерений по гамма-из­лучению от 0,05 мР/ч до 200 Р/ч в ди­апазоне энергий гамма квантов от 0,084 до 1,25 Мэв. Приборы ДП-5А, ДП-5Б и ДП-5В имеют шесть поддиапазонов измерений . Отсчет показа­ний приборов производится по нижней шкале микроамперметра в Р/ч, по вер­хней шкале — в мР/ч с последующим умножением на соответствующий коэффициент поддиапазона. Участки шка­лы от нуля до первой значащей цифры являются нерабочими. Приборы имеют звуковую индика­цию на всех поддиапазонах, кроме первого. Звуковая индикация прослу­шивается с помощью головных теле­фонов .

Питание приборов осуществляется от трех сухих элементов типа КБ-1 (один из них для подсвета шкалы), ко­торые обеспечивают непрерывность ра­боты в нормальных условиях не менее 40 ч — ДП-5А и 55 ч — ДП-5В. При­боры могут подключаться к внешним источникам постоянного тока напряже­нием 3,6 и 12В — ДП-5А и 12 или 24В — ДП-5В, имея для этой цели ко­лодку питания и делитель напряжения с кабелем длиной 10 м соответственно. Устройство приборов ДП-5А (Б) и ДП-5В. В комплект при­бора входят: футляр с ремнями; удли­нительная штанга; колодка питания к ДП-5А (Б) и делитель напряжения к ДП-5В; комплект эксплуатационной документации и запасного имущества; телефон и укладочный ящик.

Прибор состоит из из­мерительного пульта; зонда в ДП-5А (Б) или блока детектирования в ДП-5В /, соединенных с пультами гибкими кабелями ; контрольного стронциевриттриевого источника бета излучений для проверки работоспособности при­боров (с внутренней стороны крышки футляра у ДП-5А(Б) и на блоке де­тектирования у ДП-5В).