Прилади, що працюють на основі люмінесцентного методу виявлення іонізуючих випромінень

Люмінісцентні дозиметри поділяються на радіофотолюмінісцентні

(РФЛ) та термолюмінесцентні (ТЛ). принцип їх роботи такий: при поглинанні кристалами (люмінофорами) енергії іонізуючого випромінення

виникають вільні електрони, котрі захоплюються центрами люмінісценції.

Цей процес називається запасанням світлосуми. Звільнення електронів з

«пасток» при нагріванні або додатковому опроміненні кристалу призводить до рекомбінації вільних електронів з дірками на центрах люмінісценції.

Енергія, яка виділяється при рекомбінації, переводить центр у збуджений

стан. При цьому виникає люмінісценція, котра і є мірою поглиненої енергії, тобто дозою випромінення.

Комплект термолюмінісцентних дозиметрів КДТ-1 призначений для індивідуального дозиметричного контролю в широкому діапазоні експозиційних доз -випромінення (1 · 101-1 · 104 Р). він складається з набору касет з детекторами на основі LiF і CaSO4, активованого марганцем, а також вимірювального пульту.

Дозиметр КДТ-02 призначений для вимірювання експозиційної дози

-випромінення з енергією 0,06-1,25 МеВ в діапазоні 0,03-1,0 · 103 Р. Прилад складається з дозиметрів з детекторами на основі LiF і скелець, що

люмінесціюють, які містять борат магнію, а також пульту для реєстрації показників детекторів.

Дозиметр ІКС-А використовується для вимірювання великих експозиційних доз -випромінення (0,5-8,0 · 103 Р) в аварійних умовах. В них детектором випромінень є алюмофосфатні скельця.

Загальна характеристика приладів індивідуального дозиметричного контролю наведена в таблиці 22 .

22. Характеристика приладів індивідуального дозиметричного контролю

4.8. Прилади загального дозиметричного контролю

Загальний контроль потужності дози зовнішнього - та рентгенівського випромінень здійснюється за допомогою рентгенометрів. Вони призначені для оцінки радіаційного стану, перевірки надійності засобів захисту від фотонного випромінення і зберігання високоактивних -випромінюючих ізотопів, які при взаємодії з матеріалами захисних контейнерів, утворюють

гальмівне випромінення, наприклад 90Sr.

Рентгенометри різних марок складаються з лічильника ядерних випромінень, для чого використовують іонізаційну камеру, газорозрядний

або сцинтиляційний лічильник посилювача і нормалізатора імпульсів струму.

Вихідними пристроями є стрілочні прилади (мікроамперметри), декатрони, рідкі кристали, що видають цифрову індикацію та ін. Нерідко рентгенометри можуть бути обладнані звуковою сигналізацією, що спрацьовує при заданому порозі. Шкала цих приладів відградуйована в одиницях потужності експозиційної дози - Р/год, мР/год, мкР/год, або в одиницях еквівалентної дози фотонного випромінення - мЗв/год, мкЗв/год.

Деякі рентгенометри, наприклад СРП-68-01, СРП-88, можуть працювати і в імпульсному режимі, тобто реєструвати окремі імпульси

струму, що виникають при взаємодії -кванту з детектором. Такі прилади називаються рентгенометрами-радіометрами. Вони оснащені перемикачем виду робіт і мають подвійне позначення шкали (мкР/год та с-1).

Якщо прилади даного типу оснащені змінними блоками детектування, то вони стають універсальними, тобто призначеними для рішення багатоцільових задач, включаючи вимірювання потужності дози фотонного випромінення, визначення ступеню забруднення поверхні - та (або) - активними ізотопами, вимірювання густини потоку швидких і теплових нейтронів (прилади МКС-04Н, УІМ-2-1еМ, МКС-01-Р та ін.).

Для визначення інтенсивності потоку частинок та квантів іонізуючих

випромінень за одиницю часу використовують радіометри. За їх допомогою визначають концентрацію радіоактивних речовин в об'єктах навколишнього середовища та біологічних речовинах, питому активність, щільність

забруднення різних поверхонь радіонуклідами (КРБ-1, КРА-1, Бета, РУБ-

01П6, РУГ-Р, РИ-БГ, РУГ-01М «Гамма» та ін.).

Для визначення ізотопного складу радіонуклідів по енергії їх

випромінення використовуються спектрометри. Розрізняють -, - та -

спектрометри (АМ-А-01Ф, СЕГ-05, СЕГ-2МЛ, СУГ-1М та ін.).

Прилад СРП-68-01(рис. 7) призначений для пошуку радіоактивних

руд за їх -випроміненням і для радіометричної зйомки місцевості, а також

для радіометричного випробування кар’єрів. Також прилад може бути використаний для визначення активності -випромінюючих радіонуклідів у воді, продуктах харчування, продукції рослинництва і тваринництва.

Прилад дозволяє проводити вимірювання потоку -квантів в межах від

0 до 10000 с-1 і потужності експозиційної дози -випромінення в межах від 0 до 3000 мкР/год.

Діапазон вимірювань поділено на піддіапазони: для вимірювання потоку -квантів (с-1) на 100, 300, 1000, 3000, 10000; для вимірювання потужності експозиційної дози (мкР/год) на 30, 100, 300, 1000, 3000.

Рис. 7. Загальний вигляд приладу СРП-68-01.

Для контролю роботи приладу в нього вмонтовано джерело 60Со з періодом піврозпаду 5,25 років. Нижній поріг дискримінації -випромінення для енергії знаходиться в межах від 15 до 35 кеВ. Межі допустимої основної похибки вимірювань 7±15%. Час для встановлення робочого режиму не більше 1 хв. з моменту вмикання приладу. Стала часу інтегрування 2,5-5 с. При сталій часу 5 с підвищується точність підрахунку, але при цьому зростає інертність приладу. Комплект живлення приладу складається з 9 елементів типу "343", що з’єднані послідовно і забезпечують безперервну роботу протягом 8 годин.

Радіометр-дозиметр МКС-04Н(рис. 8) використовують для радіаційного контролю на підприємствах агропромислового комплексу, промислових підприємствах і в науково-дослідних закладах.

Радіометр-дозиметр МКС-04Н дозволяє вимірювати: щільність потоку

-частинок від забрудненої поверхні; потужність експозиційної дози рентгенівського і -випромінення; питому активність -радіонуклідів в зразках.

Робота приладу заснована на сцинтиляційному методі реєстрації

іонізуючих випромінень.

Рис. 8. Загальний вигляд радіометра-дозиметра МКС-04Н.

Діапазон вимірювання потужності еквівалентної дози рентгенівського та -випромінення в положенні 1від 0,1 до 99 мкЗв/год-1, в положенні 2- від

1 до 999 мкЗв/год-1, при енергії випромінення 0,1-3 МеВ.

Діапазон вимірювання щільності потоку -частинок з енергією від 1 до

999 част./см-2·хв-1 в положенні β1та від 10 до 9999 част./см-2 ·хв-1 в положенні

β2.

Прилад дозволяє проводити вимірювання потоку -квантів в межах від

0 до 10000 с-1 і потужності експозиційної дози -випромінення в межах від 0 до 3000 мкР/год.

Діапазон вимірювань поділено на піддіапазони: для вимірювання потоку -квантів (с-1) на 100, 300, 1000, 3000, 10000; для вимірювання потужності експозиційної дози (мкР/год) на 30, 100, 300, 1000, 3000.

Дозиметр-радіометр МКС-07(рис. 9) призначений для вимірювання потужності еквівалентної дози - та рентгенівського випромінення і поверхневої щільності потоку -частинок.

Рис. 9. Дозиметр-радіометр МКС-07.

Особливостями даного приладу є застосування лічильників Гейгера- Мюллера, можливість запису в енергонезалежну пам’ять з передачею в комп’ютер через інфрачервоний порт до 4096 результатів вимірювання, виведення на цифровий індикатор усередненого результату за час вимірювання від 1 до 99 хв., реєстрація м’яких -випромінень та автоматичний вибір інтервалів і діапазонів вимірювання.

Діапазон вимірювання потужності еквівалентної дози - та рентгенівського випромінення становить від 0,1 мкЗв/год. до 2,0 Зв/год. при відносній похибці ±15%.

Діапазон вимірювання еквівалентної дози становить від 1,0 мкЗв до

9999 мЗв при відносній похибці ±15%.

Вимірювання щільності потоку -частинок знаходиться в межах 5,0-

100000 част/см2·хв.

Енергетичний діапазон вимірювань становить 0,05-3,0 МеВ.

Дозиметр-радіометр універсальний МКС-У(рис. 10) призначений для вимірювання еквівалентної дози та її потужності і поверхневої щільності

потоку -частинок.

Відмінними рисами приладу є можливість роботи в умовах атмосферних опадів, запиленості атмосфери та при заглиблені виносного детектора у воду на глибину до 0,5 м і широкий робочий температурний діапазон (від -40 до +500С).

Особливостями даного приладу є застосування лічильників Гейгера- Мюллера, кремнієвого детектора -випромінення, аварійного -детектора типу «СЕЛДІ», можливість запису в енергонезалежну пам’ять з передачею в комп’ютер через інфрачервоний порт до 4096 результатів вимірювання, можливість перегляду записаних результатів вимірювання на власному цифровому індикаторі та автоматичний вибір інтервалів і діапазонів вимірювання.

Рис. 10. Дозиметр-радіометр універсальний МКС-У

Діапазон вимірювання потужності еквівалентної дози - та рентгенівського випромінення становить від 0,1 мкЗв/год. до 100000 мкЗв/год. при відносній похибці ±15%.

Діапазон вимірювання еквівалентної дози становить від 1,0 мкЗв до

9999 мЗв при відносній похибці ±15%.

Вимірювання щільності потоку -частинок знаходиться в межах 10,0-

200 част/см2·хв при відносній похибці ±15%.

Енергетичний діапазон вимірювань становить 0,3-3,0 МеВ.

Радіометр КРБ-1(рис. 11) призначений для вимірювання -

забруднення поверхонь.

Прилад забезпечує вимірювання -випромінення в діапазоні від 1·101

до 1·107 розп./(хв.·см2), при цьому діапазон вимірювань розподілено на під діапазони:

від 1·10 до 1·102 розп./(хв.·см2) від 1·102 до 1·103 розп./(хв.·см2) від 1·103 до 1·104 розп./(хв.·см2) від 1·104 до 1·105 розп./(хв.·см2) від 1·105 до 1·106 розп./(хв.·см2) від 1·106 до 1·107 розп./(хв.·см2)

Діапазон середніх енергій -випромінень, що вимірює прилад становить від 100 кеВ до 3 МеВ.

Рис. 11. Радіометр КРБ-1.

Радіометр «Бета»(рис. 12) призначений для контролю забруднення води, ґрунту, рослин і продуктів харчування β-активними радіонуклідами, а також для експрес-визначення сумарної β-активності досліджуваних проб.

Визначення питомої й об’ємної активності рідких, твердих і сипучих

проб проводиться відносним методом.

Рис. 12. Схема та загальний вигляд радіометра «Бета»:

1 – режим роботи; 2 – пуск; 3 – звукова індикація; 4 – індикаторне табло; 5 –

вмикач живлення; 6 – блок індикації; 7 – іонізаційний детектор СБТ-10; 8 –

свинцевий будиночок

Радіометр дозволяє вимірювати питому активність β-випромінюючих нуклідів в рідинах і сипучих речовинах у діапазоні 185-37000 Бк/кг (5·10–9-

1·10–6 Кі/кг) і поверхневе забруднення β-випромінюючими радіонуклідами в діапазоні 10-1500 част/см2·хв.

Основна погрішність вимірів радіометра при визначенні β-активності

твердих зразкових джерел не перевищує 25%. Додаткова погрішність виміру забруднення поверхонь β-активними радіонуклідами при зовнішньому γ- фоні, рівному 100 мкР/год, не повинна перевищувати 50%.

У радіометрі як детектор застосовується лічильник типу СБТ-10. Час виміру проби встановлює оператор. Він може становити 1 с, 10, 100, 500,

1000, 2000 с. Живлення приладу здійснюється від мережного блоку живлення

«Електроніка Д 2-10 М» або сухих елементів типу «Уран» загальною напругою 4,5 В. Час встановлення робочого режиму не перевищує 1 хв., а час безперервної роботи радіометра - 8 год. при нестабільності показань ±15%. Коефіцієнт градуювання вимірювань поверхневого забруднення складає 3,5 част/хв·см2, чутливість радіометра по зразкових пробах питомої активності дорівнює 4,3·107 Кі/л·с–1.

Для зменшення впливу зовнішнього γ-фону лічильник поміщають у свинцевий будиночок з товщиною стінок 2 см.

Радіометр РУБ-01-П6(рис. 13) відноситься до радіометричних приладів спеціального призначення. Він використовується для санітарно- гігієнічного контролю об’єктів природного середовища на вміст в них радіонуклідів цезію.

Рис. 13. 1. Стинтиляційний детектор; 2. вимірювальний пристрій радіометру

РУБ-01-П6

Принцип дії радіометра заснований на перетворенні світлових спалахів у кристалі йодистого натрію активованого талієм під дією -квантів радіоцезію в інтенсивність лічби імпульсів електричного струму.

Радіометр дозволяє проводити вимірювання питомої та об’ємної радіоактивності проб з питомою вагою 0,25-1,5 г/см3 та будь-якою вологістю, а також може бути використаний для експресного визначення вмісту

радіонуклідів цезію в організмі людини.

Діапазон вимірювання становить від 20 до 2 х 105 Бк/кг, Бк/л при об’ємі проби 1 л і від 270 до 2,7 х 106 Бк/кг, Бк/л – при об’ємі проби 0,05 л.

Радіометр вибірковий РИ-АБ(рис. 14) призначений для вибіркового визначення активності α- та -активних радіонуклідів 137Cs, 90Sr, 40K, 239Pu і

241Am при сумісному і роздільному їх знаходженні в пробах.

Радіометр забезпечує виведення інформації на монітор та її архівування з записом в пам’яті блоку вимірювання.

Рис. 14. Радіометр вибірковий РИ-АБ

Діапазон вимірювання активностей (Бк): 239Pu – 3-500000; 241Am – 3-

100000; -випромінювачів (137Cs, 90Sr, 40K) – 3-80000 при часі вимірювання

30-10800 с.

Мінімальна активність, яка детектується (у малофоновому свинцевому захисті товщиною 100 мм), Бк, для α-випромінення - 2, для -випромінення –

1 за час вимірювання 8 год.

Межа основної відносної похибки при довірчій імовірності 0,95 в діапазоні активностей 3-30 Бк ≤ 40%; більше 30 Бк – ≤ 30%.

Додаткова відносна похибка вимірювання активності при відхиленні температури від нормальної (+200С) на кожні 100С не більше 10%; при відхиленні напруги живлення від номінальної (220 В, +10%, -15%) в межах

3%.

Гамма-спектрометр СУГ-1М(рис. 15) призначений для визначення питомої (об’ємної) активності 137Cs у зразках: ґрунтів, грубих кормів (сіна, соломи), молока, м'яса, риби та рибних продуктів, овочів, фруктів, дарів лісу, та у м'язах сільськогосподарських тварин при прижиттєвому контролі.

Діапазони вимірювання питомої (об’ємної) активності 137Cs гамма-

спектрометром СУГ-1М складають:

- для ґрунтів -160-2.6·104 Бк/кг;

- для прижиттєвого контролю тварин - 74-1.0·104 Бк/кг;

- для сільгосппродукції та продукції лісу - 40-2.0·104 Бк/кг.

Прилад забезпечує визначення питомої (об'ємної) активності 137Cs в зразках і при прижиттєвому контролі тварин в діапазоні вимірювань із основною відносною похибкою ±30% для Р=0.95.

Рис. 15. Загальний вигляд гамма-спектрометра СУГ-1М:

1 – коліматор; 2 – пульт керування; 3 – зарядний пристрій; 4 – блок детектування.

Обов'язковою умовою ефективного використання можливостей гамма-

спектрометра є вибір найбільш “чистого” місця для проведення контролю.

Для забезпечення вимірювання із необхідною похибкою активності, що відповідає нижній межі паспортного діапазону вимірювань, потужність еквівалентної дози (ПЕД) зовнішнього γ-випромінення в місці вимірювання (природний фон плюс додаткове випромінення, що формується 137Cs) при його використанні не повинна перевищувати 0.2 мкЗв/год (20 мкР/год) - для визначення питомої активності 137Cs у зразках, та 0.3 мкЗв/год (30 мкР/год) - для прижиттєвого контролю тварин.

Гамма-спектрометр польовий малогабаритний СЕГ-05(рис. 16) призначений для визначення вмісту -активних радіонуклідів в об’єктахнавколишнього середовища.

Рис. 16. Гамма-спектрометр польовий малогабаритний СЕГ-05.

Гамма-спектрометр виконаний у вигляді двох конструктивних блоків: блоку детектування та блоку вимірювання. Блок детектування складається з сцинтиляційного кристаллу NaI(Tl) розмірами 63х63 мм та фотоелектронного множника (ФЕМ-183).

Блок вимірювання конструктивно виконаний у вигляді кейсу.

Функціонально він включає в себе модуль АЦП, модуль акумуляторів, мікро- ЕОМ ІВМ-АТ 486. Модуль АЦП включає в себе плату АЦП, плату перетворювача, джерело живлення та плату контролю.

При роботі в польових умовах живлення гамма-спектрометра здійснюється від вмонтованої акумуляторної батареї з напругою 16 В.

Діапазон питомих активностей (геометрія посудини Марінеллі), Бк/кг:

137Cs – 3-5·104; 40К – 50-2·104; 226Ra – 10- 2·105; 232Th – 5-1·105.

Мінімальна вимірювальна активність, для довірчої ймовірності 0,95 при вимірюванні у геометрії посудини Марінеллі, у стандартному захисті за час - 1 год., Бк: 137Cs – 2; 40К – 40; 226Ra – 5; 232Th – 5.

Межі допустимої основної похибки ±25%.

Енергетичний діапазон вимірювань становить 0,05-3,0 МеВ.