Измерение ионизирующих излучений

В радиационной безопасности используют радиометры, дозиметры и спектрометры.

Радиометры — это приборы, предназначенные для определения количества радиоактивных веществ (радионуклидов) или потока излучения, например газоразрядные счетчики (Гейгера-Мюллера).

Дозиметры — это приборы для измерения мощности экспозиционной или поглощенной дозы.

Спектрометры служат для регистрации и анализа энергетического спектра и идентификации на этой основе излучающих радионуклидов.

Радиоактивные излучения не воспринимаются органами чувств. Для оценки воздействия различных видов излучений на организм, существует ряд методов, в основе которых лежат те физико-химические изменения, которые возникают при взаимодействии излучения со средой.

Ионизационный метод. Сущность его заключается в том, что под воздействием ионизирующих излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа: электрически нейтральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами создается электрическое поле. В результате в ионизированном газе возникает направленное движение заряженных частиц, т.е. через газ проходит ток, называемый ионизационным током. Измеряя его величину, можно судить о дозе радиоактивных излучений.

Сцинтилляционный метод. В некоторых веществах (сцинтилляторах, фосфорах) под действием излучения происходит ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированного и возбужденного состояния в основное высвечивается энергия в виде вспышки света, которая может быть зарегистрирована. Лучший из способов регистрации состоит в преобразовании энергии света в электрический сигнал с помощью оптически связанного со сцинтиллятором фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).

Фотографический метод исторически был первым способом обнаружения ядерных излучений, позволившим открыть радиоактивность. Он основан на том, что излучение, взаимодействуя с галогенидами серебра (AgBr или AgCl) фотоэмульсии, восстанавливает металлическое серебро подобно видимому свету, которое после проявления выделяется в виде почернения пленки. Степень почернения пленки пропорциональна дозе излучения.

Химические методы регистрации излучений учитывают те или иные химические изменения, возникающие под влиянием излучения (например, изменение цвета растворов или кристаллических тел, выделение газов, осаждение некоторых коллоидов и т. п.), степень изменения пропорциональна поглощенной энергии излучения.

Широкое распространение получил ферросульфатный дозиметр, основанный на окислении под воздействием излучения двухвалентного иона железа в трехвалентный ион. При поглощении 100 эВ энергии излучения образуется 15,6 иона трехвалентного железа. Концентрацию образованных ионов трехвалентного железа в молях на литр раствора определяют на спектрометре. Максимальный предел измерения дозы до 50 000 Р.

Калориметрический метод основан на измерении с помощью специальных калориметров тепловой энергии, выделяющейся при поглощении излучения в веществе.

Существуют и другие методы дозиметрии. Основными являются ионизационный, сцинтилляционный и фотографический. Химический и калориметрический применяют главным образом при измерении больших доз (порядка сотен тысяч или миллионов рентген) и мощных потоков ионизирующих излучений. Поэтому применение их в медицине и военной радиологической практике ограничено.