Методы для регистрации ионизирующих излучений. 
Классификация приборов радиационного контроля

Основные методы регистрации ионизирующих излучений:

• • ионизационный — регистрируются ионы, образованные излучением;
• • сцинтилляционный — (регистрируются световые вспышки, возникающие в специальном материале;
• • люминесцентный;
• • фотографический;
• • химический;
• • калориметрический — регистрация по тепловому воздействию.

Ионизационный — это метод регистрации ионизирующих излучений, основанный на свойстве, способности этих излучений ионизировать любую среду, через которую они проходят, в том числе и детекторное (улавливающее) устройство прибора. Измеряя ионизационный ток, получают представление об интенсивности радиоактивных излучений.

Сцинтилляционный — это метод, регистрирующий вспышки света, возникающие в сцинтилляторе (детекторе) под действием ионизирующих излучений, которые фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) преобразуются в электрический ток. Измеряемый анодный ток ФЭУ (токовый режим) и скорость счета (счетчиковый режим) пропорциональны уровням радиации;

Люминесцентный — это метод регистрации ионизирующих излучений, базирующийся на эффектах радиофотолюминесценции и радиотермолюминесценции. В первом случае под действием ионизирующих излучений в люминофоре создаются центры фотолюминесценции, содержащие атомы и ионы серебра, которые при освещении ультрафиолетовым светом вызывают видимую люминесценцию, пропорциональную уровням радиации. Некоторые сорта стекла (фосфатные, активированные серебром) после облучения ионизирующими излучениями становятся люминесцирующими, хотя до воздействия на них излучений такими свойствами не обладали. Свечение вызывается дополнительным воздействием на облученное стекло ультрафиолетовым светом. С помощью стекла измеряют дозы от 10−50 Р и выше. Стекло на основе лития позволяет производить измерения от 0,015 до 104−105 Р. В радиофотолюминесцентном дозиметре (РФЛД) в диапазоне 0,01−10 Гр люминесценция пропорциональна дозе, в диапазоне 300−500 Гр интенсивность ее достигает максимума.

Радиотермолюминесцентные дозиметры под тепловым воздействием (нагревом) преобразуют поглощенную энергию ионизирующих излучений в люминесцентную, интенсивность которой пропорциональна дозе ионизирующих излучений. Значительный интерес представляют термолюминесцентные вещества — фтористый кальций, борат лития, плавиковый шпат, у которых после воздействия ионизирующих лучей люминесценция может быть вызвана последующим их нагреванием. Такие вещества позволяют производить измерения в пределах от 5−10 мР до 103−104 Р и более. К люминесцентным дозиметрам относятся ДПГ-02, ДПС-11, ИКСА и др.

Фотографический — один из первых методов регистрации ионизирующих излучений, позволивший французскому ученому Э. Беккерелю открыть в 1896 г. явление радиоактивности. Этот метод дозиметрии основан на свойстве ионизирующих излучений воздействовать на чувствительный слой фотоматериалов аналогично видимому свету. По степени почернения (плотности) можно судить об интенсивности воздействующего на пленку ионизирующего излучения с учетом времени этого воздействия.

Химический — метод, основанный на измерении выхода радиационно-химических реакций, протекающих под действием ионизирующих излучений. Известно значительное количество различных веществ, изменяющих свою окраску (степень окраски) или цвет в результате окислительных или восстановительных реакций, что можно соизмерять со степенью или плотностью ионизации. Данный метод используют при регистрации значительных уровней радиации.

Калориметрический — метод, базирующийся на измерении количества теплоты, выделяемой в детекторе при поглощении энергии ионизирующих излучений, которая, поглощаемая веществом, в конечном итоге преобразуется в теплоту при условии, что поглощающее вещество является химически инертным к излучению, и это количество пропорционально интенсивности излучений.

Под приборами радиационного контроля следует понимать технические средства для измерения и регистрации количественных значений физических величин, характеризующих ионизирующее излучение. Приборы как средства измерения должны быть метрологически нормированными (метрология приборов радиационного контроля рассмотрена ниже). Технические средства измерения, метрологические характеристики которых не нормированы, называются индикаторами.

Классификация приборов радиационного контроля зависит от многих признаков, основные из которых следующие:

• • вид радиационного контроля;
• • функциональное назначение прибора;
• • тип измеряемой физической величины;
• • вид ионизирующего излучения;
• • тип конструктивного исполнения.

По виду радиационного контроля приборы разделяются на два основных класса — приборы дозиметрического и приборы радиационного технологического контроля. Приборы дозиметрического контроля обеспечивают получение необходимой информации о состоянии радиационной обстановки на АЭС, в окружающей среде, а также о дозе облучения персонала и населения. Приборы радиационного технологического контроля обеспечивают измерение радиационных параметров технологических сред и состояния защитных барьеров на пути распространения радиоактивных загрязнений.

Классификацию приборов радиационного контроля в зависимости от функционального назначения, типа измеряемой физической величины и вида ионизирующего излучения определяет ГОСТ 29 074–91 «Аппаратура контроля радиационной обстановки. Общие требования», который нормирует общие технические требования и порядок присвоения обозначений средствам радиационного контроля. В соответствии со стандартом буквенное обозначение средств измерений должно включать три элемента. Первый элемент обозначает функциональное назначение прибора:

• • Д — дозиметры (дозиметрические установки);
• • Р — радиометры (радиометрические установки);
• • С — спектрометры (спектрометрические установки);
• • БД — блок детектирования;
• • УД — устройство детектирования.

Второй элемент буквенного кода прибора означает измеряемую физическую величину:

• • Д — поглощенная доза облучения;
• • М — мощность поглощенной дозы;
• • Э — экспозиционная доза фотонного излучения;
• • Р — мощность экспозиционной дозы фотонного излучения;
• • В — эквивалентная доза излучения;
• • Б — мощность эквивалентной дозы излучения;
• • Ф — поток энергии ионизирующего излучения;
• • Н — плотность потока энергии ионизирующего излучения;
• • Т — перенос энергии ионизирующего излучения;
• • И — активность радионуклида в источнике;
• • У — удельная активность радионуклида;
• • Г — объемная активность радионуклида в газе;
• • Ж — объемная активность радионуклида в жидкости;
• • А — объемная активность радиоактивного аэрозоля;
• • З — поверхностная активность радионуклида;
• • Л — поток ионизирующих частиц;
• • П — плотность потока ионизирующих частиц;
• • Е — энергетическое распределение ионизирующего излучения;
• • С — перенос ионизирующих частиц;
• • Ч — временное распределение ионизирующего излучения;
• • К — две и более физические величины.

Третий элемент буквенного кода прибора обозначает вид ионизирующего излучения:

• • А — альфа-излучение;
• • Б — бета-излучение;
• • Г — гамма-излучение;
• • Н — нейтронное излучение;
• • П — протонное излучение;
• • Т — тяжелые заряженные частицы;
• • С — смешанное излучение;
• • X — прочие излучения.

Примеры буквенных обозначений средств измерений:

• • ДДБ — дозиметр (дозиметрическая установка) поглощенной дозы ?-излучений;
• • РЗА — радиометр (радиометрическая установка) поверхностной активности ?-активного радионуклида (радиометр загрязнения поверхностей);
• • СЕГ — спектрометр (спектрометрическая установка) энергетического распределения ?-излучения;
• • УДДГ — устройство детектирования поглощенной дозы ?-излучения;
• • БДТГ — блок детектирования переноса энергии ?-излучения.

Дозиметры (Д) предназначены для измерения и регистрации дозы ионизирующего излучения (экспозиционной, поглощенной, эквивалентной) и мощности дозы.

Радиометры (Р) предназначены для измерения и регистрации плотности потока ионизирующего излучения и активности радионуклидов.

Спектрометры © предназначены для измерения распределения ионизирующих излучений по энергии частиц или фотонов или по каким-либо другим параметрам. В зависимости от вида ионизирующего излучения бывают ?-, ?-, ?-спектрометры.

Блок детектирования и устройство детектирования (БД и УД) предназначены для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации удобный для последующей обработки. Как правило, БД и УД входят в состав других измерительных средств.

Необходимо отметить, что промышленностью выпускаются также универсальные (многофункциональные) приборы, совмещающие функции разных типов приборов.

Приборы радиационного контроля в зависимости от типа конструктивного исполнения разделяются на следующие группы:

• • стационарные системы (комплексы) радиационного контроля;
• • стационарные приборы (установки) радиационного контроля;
• • переносные приборы радиационного контроля;
• • приборы индивидуального дозиметрического контроля.

Из всей совокупности приборов радиационного контроля необходимо также выделить группу приборов лабораторного радиационного контроля, которыми оснащены радиометрические и спектрометрические лаборатории АЭС.

Прибор для обнаружения и измерения параметров ионизирующего излучения состоит из детектора (от лат. detectio — обнаружение) и измерительной аппаратуры. Веществом детектора может быть газ, жидкость или твердое тело, что и дает соответствующее название детекторам: газовые, жидкостные, твердотельные.

Все дозиметрические приборы подразделяются на четыре группы:

• • идентификаторы-сигнализаторы;
• • измерители мощности дозы;
• • измерители дозы;
• • радиометрические пересчетные установки, счетчики.

Идентификатор-сигнализатор ДП-64 предназначен для подачи звукового и светового сигналов о наличии ?-излучения. Прибор обеспечивает сигнализацию по достижении мощности дозы ?-излучения 0,2 Р/ч.

Измеритель мощности дозы ДП-5 В предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы над радиоактивно заряженной местностью, а также для измерения заражения поверхностей различных предметов по ?-излучению. Диапазон измерения составляет от 0,5 до 200 Р/ч.

Измеритель мощности дозы ИМД-1 предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы ?-излучения, а также обнаружения ?-излучения.

Диапазон измерений прибора от 0,01 мР/ч до 999 Р/ч.

Сцинтилляционный разведочный прибор СРП-68−01 предназначен для определения активности пород при геологоразведочных работах. Диапазон измерений прибора от 0 до 3000 мкР/ч. Учитывая высокую чувствительность прибора, он может быть использован для поиска источников ионизирующего излучения при радиационных авариях.

Измеритель дозы ИД-11 предназначен для измерения поглощенных доз ?- и смешанного ?-нейтронного излучения с целью первичной диагностики степени радиационных поражений. Диапазон измерения поглощенных доз от 10 до 1500 рад. Принцип работы ИД-11 следующий. При воздействии ионизирующего излучения на детектор в нем образуются центры люминесценции, количество которых пропорционально поглощенной дозе. При освещении детектора УФ-светом центры люминесцируют оранжевым светом с интенсивностью, пропорциональной поглощенной дозе, что и фиксируется в измерительном устройстве.