Фотоэмульсионный метод. 
Дозиметрический контроль

Фотоэмульсионный метод дозиметрии основан на том, что ионизирующее излучение, воздействуя на фотоэмульсию подобно видимому свету, вызывает потемнение фотоэмульсии.

Различают суммарное воздействие ионизирующего излучения (эффект от которого определяется по общему потемнению фотоэмульсионного слоя) и воздействие от отдельных заряженных частиц. В последнем случае заряженные частицы, попав в чувствительный слой фотоматериалов, оставляют на своем пути следы-треки, по которым судят о числе, энергии, виде заряженных частиц, их ионизирующей способности. Для целей дозиметрии используют оба указанных эффекта.

Фотоэмульсия представляет собой взвесь большого количества мелких кристаллов (зерен) галоидного серебра (обычно AgBr или AgCl) в желатине; она наносится тонким слоем на твердую подложку из стекла, целлулоида, бумаги или другого материала. Фотоэмульсии отличаются друг от друга содержанием галоидного серебра, размерами кристаллов и толщиной фотослоев. Например, в рентгеновской пленке, используемой в дозиметрии, концентрация галоидного серебра составляет 85−87% массы эмульсии (в обычных фотопленках 30−40%), а размер зерен кристаллов колеблется от 0,5 до 3 мкм. В ядерных фотоэмульсиях размер зерен кристаллов ?0,1−0,4 мкм. Толщина эмульсионного слоя в фотоматериале в зависимости от его назначения колеблется от 2 до 100 мкм (в обычной фотографической пленке толщина фотоэмульсии составляет около 20 мкм).

Ионизирующее излучение, проходя через фотоэмульсионный слой, воздействует на кристаллы галоидного серебра. Благодаря ионизации молекул галоидного серебра отдельные зерна (так называемые центры «проявления») распадаются и в результате появляются атомы металлического серебра. В процессе проявления свободные атомы серебра обусловливают интенсивное восстановление металлического серебра в тех зернах галоидного серебра, в которых они находятся. Чем больше ионизация, создаваемая заряженными частицами, и выше чувствительность фотоэмульсии, тем больше эффект почернения. В процессе проявления пленки скрытое изображение становится видимым. После проявления пленка фиксируется для удаления оставшегося металлического серебра. По результатам измерения степени почернения пленки можно получить информацию о поглощенной дозе.

Почернение фотопленок можно фотометрировать с помощью денситометра или рассматривать в микроскоп (для счета треков). Степень почернения фотоматериала характеризуют плотностью почернения его фотоэмульсии:

S = log I0/I,.

где S — плотность почернения; I0 — интенсивность видимого света, падающего на проявленную и отфиксированную фотопленку; I — интенсивность прошедшего через этот материал света. Например, если I0/I = 0,1; 0,01; 0,001, то S соответственно будет 1, 2, 3. Денситометры позволяют измерять плотность почернения фотоматериала в пределах от 0,02 до 3 единиц.

Фотоэмульсионный метод получил широкое распространение при индивидуальном контроле персонала для регистрации поглощенных доз в-, г-излучений, тепловых и быстрых нейтронов. При использовании рентгеновской пленки типа «рентген X» диапазон измерения доз 0,5−15 рад, а типа «рентген XX» 0,05−3 рад. Также применение находят пленки, используемые в обычной фотографии, которые позволяют измерять поглощенную дозу г-излучения до 1000 рад, а при специальной технике обработки пленки даже до 5000 рад.

Если использовать кадмиевый фильтр, то фотоэмульсионный метод можно успешно применять для регистрации поглощенных доз от тепловых нейтронов. В этом случае тепловые нейтроны, взаимодействуя с кадмием по реакции (n, г), дают гизлучение, которое при взаимодействии с эмульсией вызывает ее почернение, пропорциональное поглощенной дозе тепловых нейтронов. Для измерения доз быстрых нейтронов используют толстослойные водородсодержащие пленки. В этом случае быстрые нейтроны образуют в водородсодержащем материале протоны отдачи, которые оставляют в фотоэмульсии вдоль пути прохождения след (трек). По количеству треков судят о поглощенной дозе или потоке нейтронов.

Вследствие того, что фотоэмульсионные пленки от партии к партии имеют различие в характеристиках, необходимо перед проявлением и фиксированием пленок, выданных персоналу, снять градуировочную характеристику для той же партии пленок. Для снятия градуировочной кривой берется аттестованный источник ионизирующего излучения с известными характеристиками и нарезанные из того же материала, что и выданные персоналу пленки. При облучении пленки в кассетах располагаются вокруг источника на строго рассчитанных расстояниях, которые соответствуют определенным дозам за время облучения. Одну пленку оставляют фоновой для определения степени ее почернения (вуали) в отсутствие поля ионизирующего излучения. После облучения строится график зависимости.

S = f (Д).

Проявление и фиксирование рабочих, градуировочных и вуальной пленок производится одновременно в одних и тех же растворах.

Фотоэмульсионный метод регистрации ионизирующих излучений имеет ряд преимуществ перед другими методами: пленки могут продолжительное время сохраняться как документ, дозиметры имеют малые размеры, низкую стоимость, возможность регистрации нескольких типов излучений. Наряду с этим метод имеет и ряд недостатков: ход с жесткостью, фотоматериалы не могут длительно храниться без употребления, имеются трудности и неудобства с обработкой пленок. Однако, несмотря на ряд недостатков, фотоэмульсионный метод весьма распространен в практике работы дозиметрических служб.