Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика

• Название: Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика
• Дата: 22.04.2022
• Размер: 5.76 Mb.
• Имя файла: Total-3-6-new-bolshoy.docx
• Тип: Учебное пособие; #490571
• страница: 32 из 45

Глава 9

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗ

Содержание

1. 
   Ионизационные дозиметры
   
2. 
   Полупроводниковые дозиметры.
   
3. 
   Сцинтилляционные дозиметры
   
4. 
   Люминисцентные дозиметры
   
5. 
   Фотографический и химический методы дозиметрии.
   
6. 
   Особенности дозиметрии нейтронов.
   
7. 
   Спектрометр излучения человека (СИЧ).
   

В данной главе кратко обсуждаются основные принципы, на которых основаны приборы (дозиметры), применяемые для измерения мощности дозы, а в некоторых случаях и самой дозы излучений.

9.1 Ионизационные дозиметры

В ионизационном дозиметре измеряют инициированную излучением ионизацию. Типичный дозиметр этого типа – газонаполненная ионизационная камера. Если в единице объема межэлектродного пространства в единицу времени образуется q пар ионов, и все они достигают электродов под действием электрического поля, то ионизационный ток в установившемся режиме (ток насыщения):



е - заряд одного иона,

V - ионизационный объем камеры.

Созданные излучением положительные и отрицательные ионы могут рекомбинировать и выбывать из числа носителей заряда.

Вольт-амперная характеристика ионизационной камеры показана на рис.9.1:

1 - начальный (омический участок),

2 - область установившегося режима – насыщение,

3 - промежуточная переходная область,

4 – область Гейгера, интервал напряжений, в котором начинает “работать” самостоятельный разряд.



Рисунок 9.1 - Вольт-амперная характеристика ионизационной камеры

В радиационном поле постоянной интенсивности ток насыщения имеет простую связь с мощностью дозы излучения в ионизационном объеме камеры:



w - средняя энергия ионообразования;

_г - плотность газа.

Т.е. ток насыщения ионизационной камеры пропорционален мощности дозы. Режим насыщения - основной режим работы ионизационной камеры.
Используется также импульсный режим.
Пусть длительность импульса настолько мала, что образовавшиеся ионы не успевают заметно изменить своего положения за время импульса, а интервал между импульсами велик.

В этом случае ИК может работать в импульсном режиме, в котором число отсчетов в единицу времени .
Конденсаторные камеры.
Камера заряжается до напряжения U₀. В поле ионизирующего излучения напряжение уменьшается



С – электрическая емкость камеры.

, т.е. уменьшение напряжения U оказывается пропорциональным величине дозы.

9.2 Полупроводниковые дозиметры

По принципу действия они подобны ионизационной камере, но имеют особенности.

1. 
   Ширина запрещенной зоны 2-3 эВ, т.е. для образования пары электрон-дырка требуется в 10 раз меньшая энергия, чем для ионизации воздуха (34эВ).
   
2. 
   Плотность твердого тела в 10³ раз выше плотности газа. Это является основным преимуществом, так как дает высокую чувствительность при малых размерах.
   
3. 
   Высокая подвижность носителей заряда. Это дает возможность использовать низкие напряжения (на несколько порядков ниже, чем в ИК).
   
4. 
   Недостаток - ФОН, так как из-за малой ширины запрещенной зоны носители заряда могут появляться спонтанно.
   

9.3 Сцинтилляционные дозиметры

Рисунок 9.2 - Схема сцинтилляционного дозиметра

Излучение, взаимодействуя с веществом сцинтиллятора создает электроны, которые, поглощаясь в веществе, дают вспышки света - фотоны. Фотоны, падая на фотокатод, выбивают фотоэлектроны, дающие импульс тока в анодной цепи.

Сцинтилляторы:

антрацен кристаллический, нафталин кристаллический.

Основное преимущество сцинтилляционных дозиметров перед ионизационными - высокая чувствительность (выше примерно в 10³ раз), что позволяет измерять очень низкие мощности доз до 10^-8 Р/с (ИК до 10^-5).