Средства радиационной разведки и дозиметрического контроля

Радиоактивные вещества нельзя обнаружить с помощью орга­нов чувств: они не имеют ни цвета, ни специфического запаха, ни других каких-либо характерных признаков. Испускаемые ими ра­диоактивные излучения можно обнаружить и измерить только при помощи дозиметрических приборов, в которых используются спе­циальные методы.

9.3.1. Методы обнаружения и измерения

радиоактивных излучений

Существующие инструментальные методы обнаружения и изме­рения радиоактивных излучений основаны на способности этих излучений ионизировать вещество среды, в которой они распрост­раняются.

Ионизация в свою очередь является причиной ряда физических и химических изменений в веществе. Эти изменения во многих случаях могут быть сравнительно просто обнаружены и измерены. В зависимости от того, какие изменения среды регистрируются, различают следующие, основные методы измерения радиоактивных излучений; ионизационный, химический, фотографический, сцинтилляционный и др.

Ионизационный метод основан на измерении степени иониза­ции газовой среды, происходящей под действием радиоактивных излучений. Воздействуя на облучаемую газовую среду электри­ческим полем, приводят образующиеся под действием излучений ионы в направленное движение. Возникающий при этом электри­ческий ток пропорционален интенсивности и энергии излучения. Измеряя ионизационный ток, можно определить мощность дозы из­лучения или радиоактивность источника.

В современных войсковых дозиметрических приборах в качестве воспринимающих устройств (детекторов излучения) использу­ются ионизационные камеры (ИК) и газоразрядные счетчики (ГС).

Применение этих детекторов позволяет создавать простые по устройству и надежно действующие в полевых условиях дозимет­рические приборы.

Ионизационная камера (ИК) представляет собой устройство, состоящее из двух изолированных электродов, к которым приложено постоянное напряжение 100—300 В. Электроды камеры изготавливаются из воздухо-эквивалентных материалов. Прост­ранство между ними заполнено газом (воздухом). Под действием излучений газовая среда ионизируется. Ионы, передвигаясь по силовым линиям электрического поля, вызывают появление ионизационного тока. ИК работает в режиме насыщения, т. е. при таком напряжении, когда все ионы, возникающие (внутри камеры под действием радиоактивных излучений, достигают электродов. Поэтому величина ионизационного тока (тока насыщения), возникающего в цепи камеры, пропорциональна уровню радиации. Такой режим работы ИК используется в рентгенметрах. В зависимости от конструкции электродов ИК могут быть цилиндрические, сферические и плоские. В войсковых дозиметрических приборах наиболее распространены цилиндрические ИК.

Газоразрядный счетчик (ГС) представляет собой малогабаритную цилиндрическую ионизационную камеру, работающую в ре­жиме ударной ионизации. Отрицательным электродом служит тон­кая металлическая стенка или слой токопроводящего состава нанесенного на внутреннюю поверхность стеклянного цилиндра. Положительным электродом является тонкая металлическая нить, проходящая по оси цилиндра. Счетчики наполняются инертным газом при пониженном давлении. На электроды счетчика подается постоянное напряжение 300—450 В. Образующееся электрическое поле имеет напряженность, возрастающую от внешнего к внутреннему электроду. Если в счетчике под действием радиоак­тивных излучений образуется пара ионов, то отрицательный ион-электрон будет перемещаться к нити счетчика. Под действием сильного электрического поля он будет быстро разгоняться до скоростей, достаточных для ионизации других атомов и молекул газа, в результате чего образуются новые электроны, которые в, свою очередь также будут производить ионизацию атомов и молекул газа. Такой процесс называется ударной ионизацией. Он носит лавинообразный характер. При появлении в счетчике каждой пары ионов на положительный электрод приходит около 10^-6-10⁸ электронов. Процесс образования лавины электронов называ­ется газовым усилением. В счетчике происходит разряд и образуется импульс тока длительностью около 10-⁴ с. В течение этого времени, называемого «мертвым» временем, счетчик не может регистрировать другие частицы или гамма-кванты. Для быст­рого гашения газового разряда в счетчиках используются специальные электронные схемы Или они наполняются смесью инертно­го газа с парами галогенов (галогенные счетчики). Газоразряд­ные счетчики при небольших габаритах и массе обладают зна­чительно большей чувствительностью то сравнению с ИК.Онимогут регистрировать даже отдельные частицы или гамма-кванты и очень широко применяются в войсковых дозиметричес­ких приборах.

Химический метод основан на регистрации некоторых хими­ческих изменений, происходящих в ряде веществ при воздействии на них радиоактивных излучений. В результате облучения в веще­стве могут протекать процессы разложения, полимеризации, окис­ления или восстановления, приводящие к образованию новых продуктов, количество которых пропорционально дозе облучения. Практическое применение находят химические детекторы, пред­ставляющие собой водные растворы солей двухвалентного желе­за или водные растворы хлороформа с добавкой индикаторов. В результате облучения указанные растворы изменяют свою окрас­ку от бледно-розовой до ярко-малиновой, в зависимости от до­зы облучения. Степень окрашивания растворов измеряется с по­мощью специальных приборов — колориметров. В качестве детек­торов могут использоваться также некоторые сорта стекол и кри­сталлов. Химический метод позволяет в качестве детектора подо­брать среды, весьма близкие по своим поглощающим свойствам к биологическим тканям. Он, кроме того, позволяет измерять до­зы при больших уровнях радиации и сохранять на дозиметре по­лученную дозу в течение значительного времени. Химический метод применяется в дозиметре ДП-70М. Недостатком хими­ческого метода является его малая чувствительность.

Фотографический метод — основан на использовании явления засвечивания светочувствительной эмульсии фотоматериалов под воздействием радиоактивных излучений. Радиоактивные излуче­ния, так же как и свет, вызывают образование в фотоэмульсии скрытого, изображения, которое после проявления создает эффект почернения фотопленок. При этом оптическая плотность почерне­ния зависит от величины поглощенной дозы радиации и может быть измерена фотометром. Преимуществом этого метода являет­ся документальность, возможность измерения доз в широком ди­апазоне, а также простота конструкции фотодозиметра при малых размерах и массе. Фотодозиметры используются в лабораторной практике и приняты на вооружение армий некоторых империа­листических государств. Недостатками, препятствующими широ­кому (применению фотометода в войсковых дозиметрических при­борах, является сложность обработки пленок и измерения вели­чины плотности ее почернения.

Сцинтилляционный метод основан на использовании свечения (люминесценции) некоторых веществ под действием радиоактивных излучений. К таким веществам относятся сернистый цинк, йодистый натрий, нафталин и др. По количеству световых вспы­шек в единицу времени можно судить об интенсивности радиоак­тивного излучения. В сцинтилляционных счетчиках для регистра­ции световых вспышек используются фотоэлектронные умножи­тели (ФЭУ). Сцинтилляционные счетчики широко используются только в лабораторной дозиметрической аппаратуре.

В настоящее время в войсковых дозиметрических приборах в основном используется ионизационный метод.

9.3.2. Классификация войсковых дозиметрических приборов

Войсковые дозиметрические приборы в соответствии с назна­чением можно подразделить на приборы радиационной разведки (индикаторы радиоактивности и рентгенметры), приборы конт­роля степени заражения (радиометры) и контроля облучения (до­зиметры).

Войсковые дозиметрические приборы, как правило, состоят из следующих основных элементов:

— воспринимающего устройства (ионизационная камера или газовый счетчик);

— электронной схемы (усилитель ионизационного тока и ин­тегрирующий контур);

— регистрирующего устройства (микроамперметр, шкала кото­рого градуирована в измеряемых величинах);

— источников питания (сухие малогабаритные элементы).

Индикатор радиоактивности (ДП-63А) предназначен для об­наружения радиоактивного заражения местности и объектов b- и g-активными веществами и ориентировочного измерения уров­ней радиации в диапазоне до 50 Р/ч. Он является основным при­борам радиационного наблюдения в подразделениях. Измерение уровней радиации производится на высоте 0,7 — 1 м, а определе­ние наличия b-излучения — на высоте 20—30 см от заражен­ной поверхности. Воспринимающими устройствами являются ма­логабаритные и малочувствительные счетчики.

Индикатор-сигнализатор (ДП-64) предназначен для посто­янного радиационного наблюдения и оповещения о радиоактивном заражении местности. Он работает в следящем режиме и обес­печивает подачу звукового и светового сигналов при уровнях ради­ации 0,2 Р/ч и 'более. Приборы устанавливаются на командных пунктах и других важных объектах.

Рентгенметр (ДП-ЗБ) предназначен для измерения уровней радиации на местности при ведении радиационной разведки. Прибор ДП-ЗБ может использоваться также для радиационной раз­ведки воздушного пространства. Воспринимающим устройством является ионизационная камера.

Рентгенметр-радиометр (ДП-5Б) — это комбинированный прибор, предназначенный для обнаружения и измерения уровней гамма-радиации на местности (до 200 Р/ч) и степени радиоак­тивного заражения различных объектов (до 5000 мР/ч). Измерение уровней радиации на местности производится на высоте 0,7 — 1 м от земли. При определении степени заражения объектов дат­чик прибора располагают на удаление 1 — 1,5 см от зараженной поверхности. Воспринимающим устройством являются газораз­рядные счетчики.

Дозиметры предназначены для измерения доз радиации, полу­ченных личным составом. Их действие может быть основано на ионизационном, химическом и других методах регистрация излучений.

Прямопоказывающие дозиметры ДКП-50, ДКП-50А пред­ставляют собой малогабаритную ионизационную камеру с конден­сатором и электроскопом. Для удобства дозиметр конструктивно выполнен в форме авторучки и носится в кармане одежды. Перед выдачей личному составу дозиметры заряжают до определенно­го потенциала. При облучении ионы, возникающие в ионизацион­ной камере дозиметра, поступают на противоположно заряжен­ные электроды, снижая первоначальный заряд конденсатора. Сте­пень разрядки конденсатора пропорциональна дозе облучения и определяется визуально по отклонению нити электроскопа.

Для контроля радиоактивного облучения используется комп­лект индивидуальных дозиметров ДП-22В. Он состоит из 50 прямопоказывающих дозиметров ДКП-50А и зарядного устройст­ва ЗД-5.

Химический дозиметр ДП-70М предназначен для измерения в полевых условиях доз гамма-нейтронного излучения в диапа­зоне от 50 до 800 Р с целью медицинской диагностики степени тяжести лучевой болезни. Он представляет собой стеклянную ампулу с бесцветным тканеэквивалентным раствором, помещен­ную в запаянный футляр. Под действием гамма-нейтронного из­лучения раствор приобретает окраску, плотность которой пропор­циональна дозе излучения. Величина дозы измеряется с помощью полевого колориметра ПК-56. Дозиметр ДП-70М позволяет фикси­ровать как однократную дозу излучения, так и дозы, накапливае­мые за время до 30 суток.

Полевой колориметр ПК-56М относится к типу визуальных приборов. В основу работы положен принцип уравнения двух окрашенных полей путем изменения интенсивности окраски одного из них с помощью цветных (окрашенных) светофильтров.