Физические основы регистрации и дозиметрии ионизирующих излучений

Основа регистрации любого вида излучения — его взаимо­действие с веществом детектора. Детектор при этом рассматривается как устройство, на вход которого поступают ионизирующие частицы и на выходе появляются сигналы. В зависимости от типа детектора сигналом могут быть вспышки света (сцинтилляционный детектор), импульсы тока (ионизационный детектор), пузырьки пара (пузырьковая камера), капельки жидкости (камера Вильсона). Вторая часть регистрирующей системы - это измерительный комплекс, назначение которого состоит в преобразовании поступающего с детектора сигнала к виду, приводящему в действие регистрирующее устройство (стрелочный прибор, цифровой дисплей, самописец, меха­нический счетчик и т.п.).

Ионизационный метод регистрации и дозиметрии

При прохождении любого ионизирующего излучения в газах в результате ионизации образуются электроны и положительные ионы. Если ионизация происходит в слое газа между двумя электродами, имеющими различные потенциалы, то электроны и ионы будут дви­гаться к соответствующим электродам и в цепи возникнет ток. Газовые ионизационные детекторы представляют собой конденсаторы, за­полненные каким-либо газом, и называются ионизационными камерами.

Ионизационные камеры подразделяются по следующим основным признакам: принцип действия (токовые, импульсные); конструктивное оформление (плоские, цилиндрические, сферические); назначение (регистрация α-, β-, -излучения) и др.

Регистрация ионизирующих излучений полупроводниковыми детекторами

Полупроводниковый детектор является аналогом иониза­ционной камеры с твердотельным чувствительным объемом. Плотность вещества чувствительного объема в полупроводнике примерно на три порядка выше плотности газа в ионизационной камере, а энергия образования пары носителей на порядок ниже, что дает увеличение поглощенной энергии в единице объема полупроводника в 10⁴ раз. Высокая чувствительность при небольших размерах — основное преимущество полупроводниковых детекторов.

Сцинтилляционный метод дозиметрии

Физическая основа сцинтилляционного метода - возбуждение и ионизация атомов и молекул вещества при прохождении через него заряженных частиц. Через короткое время они переходят в основное состояние, испуская световое излучение, спектр которого зависит от структуры энергетических уровней атомов и молекул вещества. Вспышка света может появиться также и при прохождении через сцинтиллятор косвенно ионизирующего излучения фотонов и нейтронов за счет вторичных частиц.

Люминесцентные методы дозиметрии

Под люминесцентными методами в основном понимаются методы, основанные только на радиофотолюминесценции и радиотермолюминесценции.

Сущность метода заключается в том, что образованные в люмино­форе под действием ионизирующего излучения про­исходит накопление поглощенной энергии, которая может быть затем освобождена при дополнительном возбуждении, которое может быть вызвано либо освещением люминофора ультрафиолетовым излучением определенной длины волны, либо нагревом. Наблюдаемые при этом оптические эффекты могут служить мерой поглощения энергии.

Фотографический метод дозиметрии

Воздействие ионизирующего излучения на фотоэмульсию приводит к эффекту, аналогичному воздействию видимого света. В процессе проявления происходит восстановление металлического серебра в тех кристаллах, в которых образовались центры скрытого изображения, что приводит к почернению фотоэмульсии.

Фотографический метод регистрации ионизирующих излучений имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами: дешевизна, документальность (обработанные пленки можно хранить), возмож­ность массового применения, невосприимчивость к ударам, измене­нию температуры и др.

К недостаткам метода следует отнести: относительно невысокую чувствительность, невозможность измерения эквивалентной дозы не­посредственно в процессе облучения, зависимость показаний от усло­вий обработки пленки.