МУ-Я-7 (1003904), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Единицаэкспозиционной дозы - 1 Кл/кг. Специальная единица экспозиционной дозы называется р е н т г е н :1 Р = 2,58∙10-4 Кл/кг. Исходя из того, что на образование одной пары ионов в воздухе затрачивается всреднем энергия 34 эВ, легко получить, что один рентген соответствует поглощенной дозе 0,0088Дж/кг (на практике приближенно принимают 0,01 Дж/кг).
Итак, для фотонного излучения имеемсоотношения:1 Зв = 1 Гр = 100 рад = 100 бар ≈ 100 Р(4)Доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью дозы:P = ∆D/∆tДопустимые дозы облучения в специальных нормах.(Нормы радиационной безопасности НРБ-76 иОсновные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующихизлучений ОСП-72/80. - М.: Энергоиздат, 1981. - 96 с.)Наибольшее значение дозы облучения за год, не вызывающее при равномерном воздействии втечение 50 лет неблагоприятных изменений в состоянии здоровья человека, называется предельнодопустимой дозой за год (ПДД).
Для лиц, работающих непосредственно с источниками излучений,ПДД = 5 бэр за год (или 250 бэр за 50 лет). Для лиц, которые не работают непосредственно систочниками излучений, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могутподвергаться облучению, ПДД в 10 раз меньше. За счет естественных источников излучения -радиоактивности, содержащейся в теле человека (это - главный фактор), почве, воде, воздухе, а такжекосмических лучей доза в различных местах проживания равна 0,04...0,2 бэр за год (в отдельныхместах может быть значительно больше).Доза, полученная за короткое время, значительно опаснее, чем за многие годы. Кратковременноеоблучение всего тела дозой в 500 бэр может привести к летальному исходу.Вредное воздействие внешнего облучения можно уменьшить, сокращая время облучения, увеличиваярасстояние до источника излучения и применяя поглощающие экраны.Мощность дозы для γ-источникаДля точечного, γ-источника активности А мощность дозы на расстоянии r может быть рассчитана поформулеP=ΓA/r2(5)Коэффициент пропорциональности Г, называемый гамма-постоянной, приводится в справочниках подозиметрии; для кобальта-60, например, Г= 1,15∙10-4 мкР см2 с-1 ∙Бк -1 Из размерности Г видно, чтомощность дозы получим в мкР/с, если возьмем расстояние в см, а активность - в беккерелях.
Нижеприведен вывод формулы (5) и расчет значения Г которые полезны как упражнение по дозиметрии.Точечный γ-источник активности А, испускающей на один распад в среднем n γ-квантов со среднейэнергией Еγ, находится в точке 0 (рис. 3). Вычислим энергию Е1 ,поглощенную за 1 с элементомпоглотителя площадью S , толщиной d и массой m=Sdρ, расположенным на расстоянии r отисточника. За 1 с источник испускает в среднем пА квантов, из них падает на поглотитель I0 квантов,гдеI0 = nAS/(4ππr2)Пройдет через поглотитель без взаимодействия I0 =exp(-µd) квантов (см.(3),а испытаетвзаимодействие ∆I=I0 (1-exp(µd)) квантов.
Для случая µd << 1 , разлагая экспоненту в ряд, получим∆I=I0 µdВ результате взаимодействия γ-квантов с веществом вторичным электронам будет передана ипоглощена веществом энергияE1= ∆I ηEγгде η - средняя доля энергии, переданная квантом электрону в одном взаимодействии. Мощностьпоглощенной дозы равнаP = E1 /mПодставляя сюда полученные выше выражения, имеемP=ГА/r2, где Г=(n ηEγ µ)/(4ππρ)(6)60Вычислим значение Г для Со, который в каждом распаде испускает два γ-кванта ( n=2 ) со среднейэнергией Eγ = 1,25 МэВ = 2∙10 -13 Дж. Найдем постоянную Г для веществ из легких атомов, таких каквоздух, вода, биологическая ткань, для которых отношение µ/ρ одинаково и равно 0,07 см2/г приЕγ=1,25 МэВ.
В легких веществах при такой энергии основным процессом является комптоновскоерассеяние, в котором электрону передается в среднем η=0,45 энергии фотона. Подставляя в (6)числовые значения, получимP = 1,01∙10-15 А/r2 ,где Р - мощность поглощенной дозы в Дж/г.с. Учитывая, что поглощенной дозе 0,0088 Дж/кгсоответствует экспозиционная доза I Р, получимP = 1,15∙10-4 А/r2где Р – в мкР/с, А – в Бк, r – в см.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬЛабораторная установкаВ работе используются два закрытых радиоактивных источника небольшой активности.
Источникомγ-излучения служит кобальт-60, распадающийся с периодом полураспада 5,27 лет с испусканиемэлектрона и двух γ-квантов с энергиями 1,17 и 1,33 МэВ. Схема распада 60Со дана на рис. 4.60Coβγ1,17 МэВγ60Ni1,33 МэВРис. 4Активность источника не превышает 2-104 Бк. Радиоизотоп заключен в стальную герметичнуюкапсулу, стенки которой задерживают β-излучение, но прозрачны для γ-излучения.Источником β -излучения служит смесь двух радионуклидов - стронция-90 и иттрия-90, которыеиспытывают β-распад по схемам:νSr → 90 Y + e − + ~90νY → 90 Zr + e − + ~90Этот случай является примером сложного распада, состоящего из двух последовательных распадов,так как иттрий образуется в результате распада стронция.
Периоды полураспада равны 28 лет длястронция и примерно 3 дня для иттрия. В препарате иттрий находится в таком количестве, что накаждый распад стронция приходится один распад иттрия. Максимальная энергия β-частиц иттрияпримерно в 4 раза больше, чем для стронция, и равна Етлх=2,27 МэВ. Испускаемые электроны имеютскорость, близкую к скорости света. Радиоактивное вещество заключено в алюминиевую капсулу,снабженную окошком из тонкой фольги для выхода электронов.213456Рис. 5Дозиметр типа ДРГЗ-01 предназначен для измерения мощности дозы в диапазоне 0...100 мкР/сфотонного излучения (непрерывного или импульсного) с энергией квантов от 15 до 1250 кэВ.Принцип действия дозиметра поясняет рис. 5.Детектором частиц служит сцинтиллятор 1 из специальной пластмассы, в которой быстрыезаряженные частицу вызывают вспышки света - сцинтилляции (аналогичное явление используется втелевизионном экране).
γ-излучение регистрируется по вторичным электронам, которые онивыбивают из атомов сцинтиллятора. Вспышки света улавливаются чувствительным приемникомсвета - фотоэлектронным умножителем 3 (ФЭУ) и преобразуются им в импульсы тока на выходеФЭУ. Пульсирующий ток усредняется интегратором 4, состоящим из конденсатора и резистора,усиливается радиолампой 5 и регистрируется микроамперметром 6.Среднее значение тока пропорционально поглощенной сцинтиллятором энергии в единицу времени,т.е.
мощности доза. Прибор прокалиброван в единицах мкР/с. Небольшой ток может протекать и вотсутствие излучения, поэтому перед измерениями необходимо установить нуль прибора с помощьюрегулятора "Уст. нуля". При этой операции свечение сцинтиллятора отсекается от ФЭУ с помощьюсветового затвора 2, расположенного перед ФЭУ.220 ВВ2В1Установкануляβ-источникПультБлокдетектированияКольцо светового затвораКассета дляпоглотителя и γ источникаРис.
6Дозиметр имеет блок детектирования со сцинтиллятором, ФЭУ и затвором, а также пульт (рис.6).Торец блока детектирования (слева на рис. 6), закрытый тонкой фольгой, может пропустить βчастицы, поэтому дозиметр пригоден и для опытов с β-излучением.Встроенный в установку β -источник можно установить или перед окошком детектора, или в стороне,когда его излучение не регистрируется. Помогающие алюминиевые пластинки можно вставлять вкассету, расположенную между β-источником и детектором. В опыте с γ-источником он помечается вту же кассету вместо пластинок (обычно γ-источник хранится в свинцовом контейнере).Порядок выполнения лабораторных заданийПодготовка дозиметра к работе1.Переключатель В2 на пульте (см.
рис. 6) установить в положение "Выкл", а переключатель B1 - вположение "Ток стаб". Вставить вилку сетевого шнура в розетку, установить переключатель В2 вположение "Непр. выше 30". Дозиметр включен, при этом стрелка прибора должна отклониться.2. Ознакомиться с пультом. Дозиметр имеет 5 пределов измерения мощности экспозиционной дозыот 1 до 100- мкР/с, которые устанавливаются переключателем B1. Показывающий прибор снабжендвумя шкалами, шкала 0...10 используется на пределах 1, 10 и 100, а шкала 0...3 - на пределах 3 и 30.3. Установить предел измерения 3 мкР/с,4. После прогрева прибора в течение ≥ 3 мин закрыть световой затвор, повернув кольцо на блокедетектора по направлению острия клина.
Ручкой "Уст. нуля" установить стрелку прибора на нулевоеделение.Примечание. Если пределов регулировки не хватит, установить стрелку на какое-либо делениерабочей шкалы и принять это деление за нуль. Открыть затвор, прибор готов к измерениям.Задание 1. Изучить ослабление β-излучения в веществе, определить пробег и энергию β-частиц.1. Придвинуть β-источник к детектору, при этом стрелка должна отклониться почти на всю шкалу напределе "3" при отсутствии поглощающих пластинок.2. Записать показания прибора в мкР/с при различном числе поглощающих пластинок от нуля допримерно 20 с шагом в одну пластинку. Когда показание прибора станет несколько меньше 1 мкР/с,установить предел "1", повторить установку нуля и продолжить измерения, пока интенсивность неуменьшится примерно в 100 раз по сравнение с начальной.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
