Необходимость в измерении уровня радиации для цивилизованного общества возникла тогда, когда человек стал использовать радиоактивные материалы. На современном уровне настоятельно рекомендуется каждому человеку иметь хотя бы бытовой дозиметр радиации, чтобы понимать экологическую обстановку у себя в доме, городе или населенном пункте, где вы проживаете. Человеческий организм эволюционно не имеет органов чувств, которые помогают почувствовать наличие повышенного радиоактивного излучения. Это можно сделать только с помощью специального прибора — дозиметра или радиометра.
Дозиметр — что это такое и зачем он нужен?
Понятие дозиметр и радиометр в прошлом имело смысл разделять, однако для современных приборов не трудно объединить в одном устройстве две эти опции. Дозиметрия — это измерение эквивалентной полученной дозы радиационного или фотонного излучения, в то время как радиометр предусматривает замер плотности потока частиц. Много моделей дозиметров в состоянии выполнять обе функции, это также касается некоторых бытовых приборов такого типа.
Для узкой специализации производятся отдельно радиометры, например, для промышленности, которая работает с радиоактивными материалами. Отдельно также производятся специальные дозиметры, предназначенные для подсчета только полученной дозы, работниками атомных станций, например. Однако в большинстве случаев мы имеем дело с универсальными приборами.
Принцип действия дозиметра
Измерения с помощью прибора здесь уровня радиации может иметь различные технологии. Самым распространенным является счетчик Гейгера-Мюллера (газоразрядная камера). Также встречаются люминесцентные, полупроводниковые, фотографические и другие типы. Рассмотрим принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера, ведь именно эту технологию чаще всего применяют в дозиметрическом оборудовании. Сама по себе камера-детектор имеет:
- герметичный корпус, внутри наполнен инертным газом;
- два электрода катод и анод, к которым подводится напряжение постоянного тока;
- приемное окно для проведения замеров, (для специальных счетчиков).
В спокойном состоянии, в природе не наблюдается, инертный газ играет роль диэлектрической среды, а значит разряда между катодом и анодом не происходит. При попадании в камеру через стенку или приемное окно заряженной радиоактивной частицы, она выбивает в атоме инертного газа свободный электрон. Тот в свою очередь выбивает свободный электрон из соседнего атома, это приводит к каскадному эффекту и появлению разряда тока между электродами. Чем больше радиоактивных частиц попадает в камеру, тем больше разрядов наблюдается.
Контроллер прибора измеряет количество разрядов и на основании этого делает вывод о количестве радиоактивных частиц и плотности его потока. Если нужно перевести данные показатели в эквивалентную дозу, то сюда подключается временной промежуток, пока объект находится под действием этого потока. Так можно с хорошей точностью узнать уровень радиационного фона и количества полученной человеком дозы.
Какие типы дозиметров бывают?
В общем случае регистрационная камера счетчика не отличает тип радиоактивных частиц, которые в нее проникают, однако в природе между ними есть большая разница. И регистрация отдельно разных частиц требует время разного по типу оборудования и методики подсчета. Здесь можно выделить такие типы дозиметров и радиометров, а именно способных определять:
1. Массивные частицы с маленькой проникающей способностью — альфа-частицы. Для их регистрации требуется специальная методика, которая предусматривает оборудование особенно тонкого экрана между внешней средой и камерой счетчика. Экран позволяет попасть в камеру альфа-частицы, хотя такая доля чаще всего не в состоянии проникнуть даже сквозь плотный лист бумаги. Количество альфа частиц рассчитывается как разница измерения с открытым и закрытым экраном.
2. Бета-частицы с существенно меньшей массой по сравнению с альфа-частицами и средней проникающей способностью. Для защиты от них достаточно слоя свинца в несколько миллиметров, хотя эта способность сильно зависит от энергии бета-частиц. Для регистрации бета-радиации используется специальный тонкий слюдяний экран, установлен счетчик, который в состоянии пропустить бета-частицу. Количество бета-радиации высчитывается как разница потока при открытом и закрытом слюдяному окне.
3. Гамма-излучение, а также рентгеновские лучи имеют высокую проникающую способность. Их всегда регистрирует счетчик, а защититься от них можно только с толстым слоем земли в несколько метров или свинцовым экраном в несколько десятков сантиметров.
Поэтому проще всего сделать дозиметр, рассчитан на регистрацию гамма-частиц. Такими являются приборы для бытового применения. Если они специально не оборудованных приемным окном, то регистрация мягкого бета-излучения такими приборами невозможно, что уж говорить о альфу.
Способность дозиметров регистрировать альфа и бета радиоактивность делит их на разные типы, но все они будут обязательно определять поток частиц с высокой проникающей способностью, то есть гамму и рентген. Для обычной повседневности этого достаточно, но недостаточно для специальных случаев, потому что большую опасность для организма человека оказывают первые два типа излучения.