Экспериментальная часть. 
Исследование защитных свойств экранов из различных материалов от проникающей радиации

1. В лабораторной работе используется дозиметр СРП-68−01, предназначенный для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения и потока гамма-излучения. Погрешность измерения ±10%. Лабораторная установка (рис. 1) состоит из блока детектирования 2; преобразующего энергию фотонов гамма-излучения в электрические импульсы, и пульта измерения 1 с встроенным контрольным источником ионизирующего излучения 3; 4 Ї основание с нанесенной шкалой расстояний; 5 Ї коаксиальный кабель, соединяющий блок детектирования и блок измерения. Блок детектирования выполнен в виде гильзы диаметром 40 мм, длиной 400 мм, внутри которой установлены электронные блоки, фотоумножитель (ФЭУ) с кристаллом NaЈ (Тl) размером 25 40 мм.

Внимание: оберегайте блок детектирования от ударов при его перемещении.

Рис. 1. Схема лабораторной установки

• 2. Принцип действия дозиметра СРП-68−01 основан на регистрации импульсов, поступающих от сцинтилляционного детектора. Величина потока гамма-излучения показывается стрелочным прибором на цифровом табло пульта.
• 3. С левой стороны пульта измерения прибора СРП-68−01 имеется контрольный источник ионизирующего излучения кобальт-60. Блок детектирования 1 вручную перемещается по направляющим на различные расстояния от контрольного источника. На направляющих имеется шкала расстояний (см) блока детектирования от контрольного источника.

Для проверки исправности батарей, от которых осуществляется питание прибора, необходимо нижний переключатель установить в положение «Бат». Стрелка прибора при этом должна отклониться более чем на половину шкалы.

Установить нижний переключатель в положение «5». Для измерения потока гамма-излучения установить верхний переключатель в положение S^-1 на деление 100. При этом отсчет показаний производится по верхней шкале стрелочного прибора.

Для получения истинного значения измеряемой величины при каждом фиксированном положении детектора производится (с интервалом примерно 10 с) 5 отсчетов показаний стрелочного прибора. Затем вычисляется их среднее значение.

• 3. Исследование изменения потока гамма-фотонов в зависимости от расстояния
• 1. Установить, используя шкалу, блок детектирования на расстоянии 3 см от источника излучения.
• 2. Произвести с интервалом примерно 10 с 5 отсчетов показаний стрелочного прибора. Занести полученные результаты измерений потока гамма-излучения в табл. 1.
• 3. Перемещая блок детектирования по направляющим на расстояние 40 см, выполнить с интервалом примерно 10 с на этом расстоянии 5 измерений. Занести полученные результаты измерения потока гамма-излучения в табл. 1.

Таблица 1 Измерение потока излучения N (1/с) на различных расстояниях.

4. В помещении всегда имеется естественный радиационный фон. Среднее значение фона Nф равно показаниям прибора при наибольшем удалении детектора от источника излучения. Поэтому среднее значение фона равно величине Nф, измеренной при R = 40 см. Поэтому Nф численно равен:

N_{ф =} N_ср при R = 40 см.

5. Истинное значение N3 потока гамма-излучения, создаваемое источником, в точке на расстоянии 3 см от источника излучения можно получить, если из Nср (для R = 3 см) вычесть Nф (для R = 40 см):

N₃ = N_ср — N_ф

6. Константа в формуле (1) может быть вычислена следующим образом:

const = 9 N₃ = 9(N_ср — N_ф).

7. Для всех рассматриваемых расстояний R = 3, 5, 10, 15, 20, 30, 40 см можно вычислить теоретическое значение потока гамма-излучения. В соответствии с формулой (1) теоретическая зависимость потока излучения от расстояния R может быть описана формулой:

(7).

8. Подставляя в данную формулу значения расстояния R = 3, 5, 10, 15, 20, 30, 40 см, вычислить для указанных расстояний R и занести полученные значения в табл. 2.

Таблица 2 Теоретическая зависимость потока излучения (1/с) от расстояния R.

• 9. Откладывая по оси абсцисс расстояние R от точки измерения дo источника, а по оси ординат величину потока (1/с), нанести полученные значения потока излучения для r = 3, 5, 10, 15, 20, 30, 40 см на координатную плоскость и соединить полученные точки плавной кривой для получения схематического графика зависимости потока от расстояния R (построить график теоретической зависимости потока излучения от расстояния).
• 10. Перемещая детектор прибора на расстояния 5, 10, 15, 20, 30 см от источника излучения, произвести 5 замеров потока излучения на каждом из указанных расстояний. Занести измеренные величины в табл. 1, вычислить их средние значения.
• 11. Для получения истинного среднего значения потока фотонов N_r на указанных расстояниях от источника необходимо из измеренных величин N_cp вычесть числовое значение радиационного фона N_ф:

N _{r =} N_ср — N_ф, (8).

где: N_r — поток излучения на расстоянии R от источника излучения, 1/с.

N_cp — среднее значение измеренной величины на расстоянии R, 1/с.

N_ф — значение фона, 1/с.

Занести вычисленные величины N_r в табл. 1.

• 12. Откладывая по оси абсцисс расстояние R от точки измерения дo источника, а по оси ординат — величину потока N_r, нанести полученные точки для r = 3, 5, 10, 15, 20, 30, 40 см на координатную плоскость и соединить их плавной кривой для получения схематического графика зависимости потока N_r от расстояния R (график экспериментальной зависимости потока излучения от расстояния).
• 13. Сравнить по графику экспериментальную зависимость потока от расстояния с теоретической зависимостью и сделать вывод о соответствии теории эксперименту либо о ее несоответствии.
• 4. Исследование эффективности защиты от ионизирующего излучения различными материалами (экранами)
• 1. В качестве исследуемых образцов используются бетон, сталь и свинец.
• 2. Установить один из исследуемых материалов вплотную между блоком детектирования и контрольным источником. Выполнить 3 измерения потока излучения, проникающего через защитный экран. Вычислить N_cp (с экранирующим материалом) и занести полученные величины в табл. 3.
• 3. Убрать (отодвинуть в сторону) экранирующий материал, не изменяя расстояние между блоком детектирования и контрольным источником. Выполнить 3 измерения потока излучения без защитного материала. Вычислить N_cp (без экранирующего материала) и занести полученные величины в табл. 3.
• 4. Повторить пункты 2 и 3 для других исследуемых защитных материалов.
• 5. Вычислить по формуле (4) поглощающую способность экранирующих материалов дN (поток изучения, поглощаемый 1 мм толщины материала). Занести полученные результаты в табл. 3.
• 6. Вычислить по формулам (5), (6) толщину слоя половинного ослабления d_Ѕ для каждого из исследуемых материалов и занести полученные результаты в табл. 3.

Таблица 3.

7. Сравнить вычисленную (по пункту 5) поглощающую способность дN исследуемых материалов и толщину слоя половинного ослабления dЅ (по пункту 6) для каждого из исследуемых материалов. Сделать вывод о сравнительной эффективности защиты данными экранирующими материалами (какой из исследованных материалов является наиболее эффективным для защиты от гамма-излучения?).