Инструментальные методы дозиметрии и применяемые приборы

Физические методы

Ионизационная камера — это прибор для регистрации и спектрометрии ионизирующих излучений, действие которого основывается на способности частиц, которые двигаются с большой скоростью, вызывать ионизацию газа. Камера представляет собой заполненный газом герметически замкнутый сосуд с двумя электродами, к которым прилагается напряжение 100... 1000 В. Как только в газовой среде внутри камеры появляются носители электрического заряда — ионы, возникает ионизационный ток, силу которого регистрируют с помощью соответствующих средств, например высокочувствительного гальванометра.

При определенной разнице напряжения сила ионизирующего тока пропорциональна числу ионов, которые возникают в камере под воздействием ионизирующего излучения. При таком значении разницы потенциалов, когда все ионы доходят к электродам, ионизационный ток достигает насыщения, и его сила пропорциональна интенсивности излучения, которое попадает в ионизационную камеру.

Сцинтилляционный метод –высокочувствительный относительно регистрации электромагнитного и корпускулярного ионизирующих излучений, основывается на применении сцинтилляторов — органических или неорганических веществ в форме растворов или кристаллов. В сцинтилляторах под действием излучения возникают световые вспышки — сцинтилляции. Этот эффект используется в сцинтилляционных дозиметрах, в которых в качестве детектора ионизирующего излучения используют сцинтиллятор, а в качестве прибора, который регистрирует световые вспышки, — фотоэлектронный умножитель.

Как сцинтилляторы (или фосфоры) используют достаточно много разных веществ — йодид натрия, активированный талием, нафталин, стильбен, антрацен. Сцинтилляционные кристаллы могут иметь очень большие размеры, благодаря чему достигается высокая чувствительность дозиметра.

Полупроводниковые дозиметры — это приборы, в которых в качестве детектора излучений используют полупроводник, электропроводность которого изменяется под воздействием облучения ионизирующей радиацией. Некоторые полупроводники реагируют лишь на нейтронное излучение, и потому их используют в дозиметрии нейтронов.

Химические методы

Авторадиографический метод заключается в получении фотографических изображений действием ионизирующего излучения от объектов, которые содержат радиоактивные вещества, на фоточувствительные материалы. Этот метод делает возможным определение радиоактивности, а главное, ее локализации в пределах клетки или организма. В соответствии со степенью пространственного различения выделяют микро- и макроавторадиографию.

В качестве фоточувствительных материалов применяют особенные ядерные эмульсии, многослойные фотопластинки, рентгеновскую фотопленку, а также специальные полимерные пленки. Для количественного определения радиоактивности или измеряют густоту фотографического изображения, или подсчитывают количество треков α- или β-частиц.

Химические дозиметры. Действие ионизирующего излучения на химические соединения сопровождается превращениями последних, а количество молекул, которые испытали изменения, зависит от дозы. Потому разные химические вещества используют в дозиметрических измерениях. На этом и основывается действие химических дозиметров. Чаще всего применяют химический дозиметр Фрике, в котором используется сульфат двухвалентного железа, который окисляется во время облучения. Степень окисления определяется спектрофотометрично по изменению расцветки раствора.

Биологические дозиметры. Некоторые биологические объекты очень чувствительны к действию ионизирующих излучений, и при этом их реакция проявляется достаточно однообразно при многократных повторениях облучения. Такие объекты и их реакции на облучение, которые характеризуются воспроизводимостью, используют в качестве биологических дозиметров (например, выход хромосомных аберраций некоторых типов или микроядер в лимфоцитах или в мерисгемних клетках апекса корня побегов растений).