Рис.5.2- Вольт-амперна характеристика газонаповнених детекторів

В четвертій області в інтервалі напруг 1)пропорційність між величиною імпульсу струму на виході детектора і початковою іонізацією порушується: чим більша енергія іонізуючої частинки, тим менший коефіцієнт газового підсилення.

В п'ятій області величина струму стає незалежною від енергії іонізуючих частинок. Детектори, які працюють в такому режимі, називаються лічильниками Гейгера-Мюллера.

При подальшому збільшенні напруги (шостаобласть) відбувається самочинний безперервний газовий розряд, який виникає без впливу зовнішнього іонізуючого випромінювання тільки за рахунок наявності потужного електричного поля.

В геофізичній апаратурі для вимірювання інтенсивності нейтронного і гама-випромінювання використовують газорозрядні детектори, які працюють в областях пропорційності і Гейгера-Мюллера.

Основна робоча характеристика газорозрядного детектора - це його лічильна характеристика, що являє собою залежність кількості зареєстрованих детектором імпульсів від поданої на електроди напруги. В інтервалі напруг, який носить назву плато лічильника, швидкість рахунку практично не залежить від величини поданої напруги. В газорозрядних детекторах Гейгера-Мюллера протяжність плато складає 200-300 В з кутом його нахилу 5-10% на 100 В. Робоча напруга детектора відповідає напрузі середини плато.

Ефективність детектора - це відношення кількості зареєстрованих частинок до загальної кількості частинок, що досягли детектора. Підвищення ефективності детектора досягається збільшенням робочої поверхні катода, наприклад, паралельним з'єднанням декількох газорозрядних детекторів.

Мертвий час детектора - це проміжок часу,протягом якого неможлива реєстрація наступної зарядженої частинки, що зв'язано з низькими швидкостями руху важких катіонів (на відміну від електронів) в напрямку від аноду до катоду і, значить,відносно повільним розформуванням чохла позитивних іонів біля анода. Мертвий час газорозрядних детекторів становить біля 104 с.

До переваг газорозрядних лічильників слід віднести:

- високу термостабільність:

- достатньо високу потужнієш амплітуда імпульсів на виході може досягати десятків вольт);

- незначну залежність показів від нестабільності напруги живлення. (завдяки достатньо широкому плато).

Недоліки газорозрядних лічильників:

- невисока ефективність рахунку(декілька відсотків): мала роздільна спроможність;

- недовговічність (через розпад молекул катодного покриття і високомолекулярних газових наповнювачів).

Порядок виконання роботи

При робочих напругах, що відповідають серединам плато, провести вимірювання інтенсивностей гама-випромінювання, що досягає детекторів, при послідовній зміні відстані джерела від робочих поверхонь лічильників від 1см до 25см з кроком 4см. Час кожного виміру - 1-2хв.

Побудувати для обох типів лічильників залежність зареєстрованої інтенсивності (кількості імпульсів за одиницю часу) гамма-випромінювання від відстані еталонного джерела від поверхні детектора.

Використовуючи отримані результати, зробити висновки про робочі характеристики газорозрядного та сцинтиляційного детекторів.

Контрольні питання

1.Вольт-амперна характеристика газорозрядних детекторів.

2.Характеристики роботи газорозрядних детекторів.

3.Переваги та недоліки газорозрядних лічильників.

4.Будова і принцип дії сцинтиляційних детекторів.

5. Порівняльна характеристика газорозрядних і сцинтиляційних детекторів.

Література

1. Резванов P.A. Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин. - М., Недра. 1982.

2. Кривко H.H., Шароварин В.Д., Широков В.Н. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование. - М., Недра. І981.

3. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.Й., Кузнецов С,С, Общий курс геофизических исследований скважин. - М., Недра. 1984.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

РОЗРАХУНОК ПОТУЖНІСТЬ ДОЗИ Р РАДІОАКТИВНОГО ІЗОТОПУ

Мета роботи

Вивчити принципи і теоритичні основи радіоактивності, способи розрахунку доз радіоактивності, вплив на людський організм.

Завдання

1. За допомогою наведених формул визначити потужність дози радіоактивного ізотопу.

Теоретичні основи

Поглинута доза випромінювання - кількість енергії випромінювання, яка поглинається одиницею маси опроміненої речовини і вимірюється в системі СІ в греях [Гр,Gr]:

. (6.1)

Таким чином, грей дорівнює дозі випромінювання, при якому опроміненій речовині масою в 1 кг передається енергія іонізуючого випромінювання, яка дорівнює 1Дж (1Гр=1Дж/кг). Але ця величина не враховує того, що при одинаковій поглинутій дозі -випромінювання є значно небезпечнішим, ніж бета- і -випромінювання. Тому, для порівняння різних видів опромінювання з точки зору їх ушкодження тканин організму введено поняття еквівалентної дози поглинання, яку вимірюють в системі СІ одиницею зіверт [Зв]. Зіверт - це одиниця поглинутої дози, що помножується на коефіцієнт, який враховує різну радіоактивну небезпеку для організму від окремих видів іонізуючого випромінювання.

, (6.2)

для рентгенівського, - і - випромінювання

(коефіцієнт якості) = 1;

для (E <10 MeВ) = 20;

[(E_n <20 МеВ) = 3, E_n =(0,1-10 МеВ)=10].

Ефективна еквівалентна доза - еквівалентна доза, помножена на коефіцієнт, який враховує різну чутливість різних тканин до опромінювання.

Коефіцієнти радіаційного ризику

Полові органи - 0,25

Молочна залоза - 0,15

Червоний кістковий мозок - 0,12

Легені - 0,12

Кісткова тканина - 0,03

Щитовидна залоза - 0,03

Інші тканини - 0,30

Всього 1,00 - організм у цілому.

Колективна ефективна еквівалентна доза - сума індивідуальних еквівалентних доз даної групи людей [людино-Зв].

Повна (очікувана) колективна ефективна еквівалентна доза.

Граничні дози для різних категорій людей:

категорія А - 50 мЗв/рік

категорія Б - 5 мЗв/рік

Крім грея і зіверта використовують і інші одиниці поглинутої і еквівалентної дози випромінювання: Рад (rad), Бер (rem):

1рад=0,01 Гр=100 ерг/г.

1бер=0,01 Зв.

1Р=0,873 рад 0,00873 Гр=8,7 мГр.

Керма - відношення суми початкових значень кінетичних енергій T усіх заряджених частинок, утворених побічно іонізуючим випромінюванням, до маси m опроміненої речовини, в якій ці частинки утворились:

[Дж/кг]. (6.3)

Потужності експозиційної дози, поглинутої дози еквівалентної дози і керми - відношення приросту () експозиційної дози, () поглинутої, еквівалентної () доз і керми за час інтервалу до цього інтервалу відповідно: