4.3. Сцинтилляционный метод

В некоторых веществах (сцинтилляторах) под действием ионизирующих излучений происходит ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированного и возбужденного состояния в основное высвечивается энергия в виде вспышек света (сцинтилляций), которая может быть зарегистрирована различными способами. Сцинтилляции могут быть зарегистрированы наблюдением или же с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) энергия света может быть переведена в электрический сигнал (импульсы электрического тока). ФЭУ совмещает свойства фотоэлемента и усилителя тока с большим коэффициентом усиления – 10⁶-10⁹.

В основе сцинтилляционного метода лежит явление люминесценции (холодного свечения вещества), которая вызвана ионизацией и возбуждением атомов, когда входящее в их состав электроны переходят на более высокие энергетические уровни и через некоторое время возвращаются в основное состояние.

По составу сцинтилляторы делят на неорганические и органические, а по агрегатному состоянию – на твердые, пластические, жидкие и газовые. Из неорганических сцинтилляторов для регистрации бета- и гамма-излучений используют йодистый натрий (калий), активированный талием – NaJ (Tl), KJ (Tl); для регистрации альфа-излучений – сернистый цинк, активированный серебром – ZnS (Ag); для регистрации гамма-излучений – йодистый цезий, активированный талием – CsJ (Tl), сернистый кадмий, активированный серебром – СdS (Ag). Применяют также в качестве сцинтилляторов йодистый литий – LiJ, вольфрамат кадмия – CdWO₄, а также инертные газы: аргон (Аг), ксенон (Хе), криптон (Кч).

Из органических веществ наибольшее распространение получили такие, как антрацен (С₁₄Н₁₀), нафталин (С₁₀Н₈), стильбен (С₁₄Н₁₂), пластмассы и др.

От веществ, которые применяются в качестве сцинтилляторов, требуется, чтобы они давали сильные и равномерные вспышки, обладали высоким коэффициентом поглощения ионизирующих излучений, не поглощали значительно собственные излучения, имели небольшое время высвечивания.

Сцинтилляционные счетчики обладают большой эффективностью счета – до 100%. С помощью сцинтилляционных счетчиков можно по числу импульсов, возникающих в них в единицу времени, определить активность источника, а по величине тока в электрической цепи – мощность доз излучения. На этом принципе основано действие индивидуальных измерителей доз – ИД-11.

4.4. Люминесцентный метод

Сущность этого метода заключается в том, что в твердом теле – люминофоре – под действием ионизирующих излучений происходит накопление поглощенной энергии, которая может быть затем освобождена при дополнительном возбуждении. В зависимости от дополнительного возбуждения различают радиофотолюминесценцию и радиотермолюминесценцию.

Радиофотолюминесценция. 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 (ФЛД) в диапазоне 0,01 – 10 Гр люминесценция пропорциональна дозе, в диапазоне 300-500 Гр интенсивность ее достигает максимума.

Радиотермолюмисценция. 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.