II. Основные методы и приборы для регистрации ионизирующих излучений

Ионизационное излучение не воспринимается органами чувств, следовательно, для их обнаружения используют те эффекты, которые визируют излучение на конкретный объект или среду.

Наблюдение частиц возможно, если они заряжены и имеют большую скорость.

Основные методы:

1. Ионизационный – состоит в способности фотонного излучения вызывать ионизацию в облученной газовой среде. Основное устройство для регистрации – ионизационная камера. В ней – 2 электрода, подключенные к источнику напряжения, сама камера заполнена газом.

При облучении камеры в ней образуются ионы и электроны, которые поддействием электрического поля между электродами перемещаются и создают ионизационный ток, пропорциональный интенсивности облучения. По значению силы тока можно судить о степени облучения.

2. Калориметрический (тепловой) – его суть в измерении количества теплоты, выделенного поглощающей средой при облучении. Это тепло улавливается специальным калориметром и измеряется термистером. Практически не используется (нужны очень чувствительные термоэлементы и хорошая тепловая изоляция). Применяется для создания эталонов дозы излучения.

3. Химический – его суть – в химических превращениях, происходящих под действием излучений (некоторые вещества и их растворы меняют свой цвет, некоторые переходят из одной формы в другую). Например, при облучении двухвалентный Fe переходит в трехвалентный.

4. Фотографический – основан на свойстве излучения вызывать общее (γ – лучами) и локальное (α и β – лучами) почернение фотослоя.

Общее почернение – в виде вуали.

Локальное – в виде линейных следов (треков) рассматривается под микроскопом.

Для регистрации используются специальные ядерные эмульсии и пленки.

Этот метод используется для дозиметрии общего облучения на предприятиях ядерной промышленности. В медицине – для выявления радиоактивных изотопов в клетках и тканях организма.

Для этого мазок крови или срез ткани контактирует со специальной ядерной фотоэмульсией, а затем проявляется. То место клетки или ткани, в котором находится изотоп, дает характерное почернение в месте контакта. Этот метод регистрации называется авторадиография.

5. Сцинтилляционный – основан на регистрации вспышек света, возникающих под действием α и β – частиц и γ – квантов в специальном веществе (сцинтилляторе). Это йодистый калий, йодистый натрий, вазелиновое масло с добавками и др. Вспышки образуются в результате того, что ионизационные атомы, переходя из возбужденного в невозбужденное состояние, испускают световые кванты. Вспышки регистрируются фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) (2), усиливаются (3) и регистрируются счетным устройством (4).

1 – сцинтилляционное вещество;

2 – фотоэлектронный умножитель (ФЭУ);

3 – усилитель;

4 – регистрирующее устройство.

6. Люминесцентный. Суть: при действии ионизирующего излучения на некоторые люминесцентные вещества, эти вещества накапливают энергию Е. В нужный момент на вещество воздействуют УФИ или теплом, энергия высвобождается или высвечивается в виде люминесцентного излучения, которое регистрируется фотоумножителем. Этот метод широко используется для контроля за облучением малых интенсивностей, например, для исследования излучения от окружающих предметов.

7. Полупроводниковый. Суть: некоторые полупроводники (например, кристаллический сернистый кадмий) под действием ионизирующего излучения увеличивают свою проводимость. Изменение проводимости пропорционально интенсивности излучения, т.е. пропорционально мощности дозы ионизирующего излучения.