- •Введение
- •1 Краткие сведения из атомной и ядерной физики
- •1.1 Строение атома
- •1.2 Атомное ядро, изотопы
- •1.3 Радиоактивность и радиоактивный распад
- •1.4 Единицы измерения активности и величин, характеризующих поля ионизирующего излучения
- •2 Доза излучения. Единицы дозы излучения
- •2.1 Поглощенная доза
- •2.2 Эквивалентная доза
- •2.3 Эффективная эквивалентная доза облучения
- •2.4 Коллективная эквивалентная доза облучения
- •2.5 Экспозиционная доза фотонного излучения
- •2.6 Гамма – постоянная радионуклида
- •3.1 Цезий
- •3.3 Стронций-90
- •3.4 Трансплутониевые радионуклиды
- •4 Радиоактивные материалы и окружающая среда
- •4.1 Естественная радиация
- •4.1.1 Космическое излучение
- •4.1.2 Земное излучение
- •4.2 Изменение естественного радиоактивного фона
- •4.2.1 Использование излучений в медицине
- •4.2.1.1 Медицинская диагностическая рентгенография
- •4.2.1.2 Диагностическая радиационная медицина
- •4.3 Испытания ядерного оружия
- •4.4 Промышленные процессы и естественные радионуклиды
- •4.5 Радиация и атомная энергетика
- •4.5.1 Производство электроэнергии на АЭС в условиях нормальной эксплуатации
- •4.5.1.1 Добыча и переработка урановых руд
- •4.5.1.2 Производство ядерного топлива
- •4.5.1.3 Эксплуатация реакторов
- •4.5.1.4 Переработка ядерного топлива
- •4.5.1.5 Транспортировка радиоактивных материалов
- •4.5.1.6 Долговременные перспективы
- •5 Обстановка после Чернобыльской аварии
- •5.1 Авария и аварийные меры на площадке
- •5.2 Последствия аварии на ЧАЭС
- •6 Выброс радиоактивных веществ в окружающую среду и пути облучения организма человека
- •6.1 Рассеяние и осаждение радиоактивных веществ
- •6.2 Пути внешнего облучения
- •6.3 Внутреннее облучение. Пути поступления радионуклидов
- •6.3.1 Ингаляционное поступление радионуклидов
- •6.3.2 Поступление радионуклидов с продуктами питания
- •6.4 Допустимые уровни воздействия ионизирующих излучений и содержания радионуклидов в продуктах питания
- •6.4.1 Допустимые уровни годовой суммарной эффективной дозы
- •6.5 Допустимые уровни загрязнения 137Cs и 90Sr продуктов питания
- •7 Взаимодействие заряженного излучения с веществом
- •7.1 Взаимодействие тяжелых заряженных частиц с веществом
- •8 Взаимодействие рентгеновского и γ-излучений с веществом
- •8.1 Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение
- •8.2 Ослабление излучения в веществе
- •8.3 Фотоэффект
- •8.4 Комптон-эффект
- •8.5 Эффект образования пар
- •9 Ионизационный метод регистрации излучения
- •9.1 Принципы регистрации излучения
- •9.2 Физические основы газовой проводимости
- •9.2.1 Подвижность ионов
- •9.2.1.1 Рекомбинация ионов
- •9.3 Вольт–амперная характеристика газового разряда
- •9.4 Ионизационные камеры. Принципы работы и общие характеристики
- •9.4.4 Импульсные камеры
- •9.5 Пропорциональный счетчик
- •9.5.1 Принцип действия
- •9.5.2 Механизм газового разряда
- •9.5.3 Рабочие характеристики
- •9.5.4 Конструкция и применение пропорциональных счетчиков
- •9.6.1 Особенности газового разряда
- •9.6.2 Рабочие характеристики
- •10 Сцинтилляционные детекторы
- •10.1 Принцип действия и структурная схема сцинтилляционного детектора
- •10.2 Фосфоры
- •10.2.1 Органические монокристаллы
- •10.2.2 Жидкие фосфоры
- •10.2.3 Пластики
- •10.2.4 Неорганические монокристаллы
- •10.3 Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)
- •10.3.1 Особенности регистрации излучений
- •11 Полупроводниковые детекторы
- •11.1 Зонная теория проводимости
- •11.2 Примесные полупроводники
- •11.4 Диффузионно-дрейфовые детекторы
- •12 Спектрометрия излучений
- •12.1 Основные виды спектрометров и их характеристики
- •12.2 Энергетические спектрометры
- •12.3 Методы построения спектрометров
- •13 Методы дозиметрии
- •13.1 Термолюминесцентные дозиметры
- •13.2 Фотографический метод дозиметрии
- •13.2.1 Сенситометрические характеристики фотографических материалов
- •14 Методы отбора и подготовки проб для радиометрических измерений
- •14.1 Цели и задачи агрохимического и радиологического обследования почв
- •14.2 Полевое агрохимическое и радиологическое обследование почв
- •14.2.1 Выделение элементарных участков
- •14.3 Общие правила отбора смешанных почвенных образцов при агрохимическом и радиологическом обследовании
- •14.4 Формирование объединенных почвенных образцов при агрохимическом и радиологическом обследовании
- •14.5 Особенности отбора проб на угодьях, на которых после выпадения радионуклидов не проводилась обработка почвы
- •14.6 Виды анализов и формирование объединенных почвенных образцов для агрохимических анализов
- •14.7 Особенности обследования почв на содержание тяжелых металлов
- •15 Математическая обработка результатов измерений
- •15.1 Методы и средства измерения
- •15.2 Погрешность измерения действительных величин
- •15.3 Статистическая точность измерения
- •Список литературы
быстрых нейтронов.
10.2.4Неорганические монокристаллы
Свойствами фосфоров обладают монокристаллы некоторых неорганических соединении. Наиболее распространенные фосфоры этого типа NaI, CsI, KI, LiI, ZnS и др.
Приведем характеристики некоторых неорганических фосфоров Большинство из них содержит активаторы, вводимые в кристалл во время его выращивания. Активатор в неорганических фосфорах не является сцинтиллятором, а лишь создает центры испускания света в кристалле. Активатор указывается в скобках после химической формулы фосфора. Активатором фосфоров NaI, CsI, KI служит Тl,
для LiI–Еu и для ZnS–Ag.
Фосфор NaI(Tl) широко применяется для регистрации заряженных частиц и особенно γ-излучения. Он выращивается объемами от нескольких кубических сантиметров до десятков кубических дециметров, обладает хорошей прозрачностью и высокой конверсионной способностью η=0,06. Фосфор NaI(Tl) требует герметичной упаковки, так как он гигроскопичен. При поглощении влаги из воздуха монокристалл NaI (Tl) разрушается.
Фосфор CsI(Tl) по своим характеристикам близок к фосфору NaI(Tl). Однако он труднее выращивается до больших объемов. Его стоимость значительно выше стоимости фосфора NaI(Tl).
Наибольшей конверсионной способностью (η =0,1) обладает фосфор ZnS(Ag). Однако изготовить большой монокристалл ZnS(Ag) практически невозможно. Обычно фосфор ZnS(Ag) используют в виде мелкокристаллического порошка, что обусловливает его плохую прозрачность. Вследствие этого при большой толщине фосфора ZnS(Ag) значительная часть испущенного света не попадает на катод ФЭУ.
Фосфоры испускают фотоны различных энергий (разной длины волны λ). В таблице 10.1 приведена длина волны λ0, соответствующая максимуму интенсивности испускаемого спектра света.
Для предохранения фосфора от механических повреждений, химического взаимодействия с окружающей средой твердые, жидкие и газообразные фосфоры, как правило, заключают в специальные герметичные контейнеры.
146
Таблица 10.1 – Характеристики некоторых фосфоров
Фосфор |
Плотность, |
Постоянная |
Конверсионная |
Длина волны |
|
г/смЗ |
высвечивания τ, с |
способность η, % |
λ0, Å |
Антрацен |
1,25 |
3*10-84*10-7 |
4 |
4400 |
Стильбен |
1,16 |
6*10-94*10-7 |
~2 |
4100 |
р-Терфенил в ксилоле |
— |
2*10-9 |
2 |
4000 |
p-Терфенил в полистироле |
~1,0 |
2*10-9 |
1,6 |
4000 |
NaI (T1) |
3,67 |
2,5*10-7 |
~6 |
4100 |
CsI (T1) |
4,51 |
7*10-7 |
~2 |
5600 |
LiI (Eu) |
4,06 |
1,2*10-6 |
4 |
4400 |
ZnS (Ag) |
4,09 |
10-710-5 |
~10 |
4500 |
При регистрации заряженных частиц применяют твердые фосфоры без упаковки. Внутренние поверхности контейнера, кроме поверхности, обращенной к ФЭУ, должны хорошо отражать свет. Этим достигается максимальная передача света на фотокатод ФЭУ. Отражающие поверхности контейнера либо полируют, либо покрывают тонким слоем диффузного отражателя. В качестве такого отражателя используют белый порошок окиси магния, белые эмали или слой тефлона. Часть контейнера, обращенную к ФЭУ, закрывают оптическим стеклом, которое слабо поглощает и отражает свет. Контейнер изготовляют из чистого алюминия или электролитической меди. Эти материалы обладают наименьшей естественной радиоактивностью, что обеспечивает малый собственный фон сцинтилляционного счетчика.
Упакованный фосфор удобнее сочленить с ФЭУ, чем неупакованный. При упаковке фосфора и его сочленений с ФЭУ особое внимание обращают на оптические контакты между фосфором и стеклом контейнера. Для этого фосфор приклеивают к стеклу контейнера специальным силиконовым клеем. Контейнер с фосфором при монтаже с ФЭУ притирают с помощью прозрачных масел, таких, как вазелиновое, велоситовое и т. д. Тонкая пленка масла заполняет все неровности сочленяемых поверхностей и ликвидирует небольшие воздушные промежутки между контейнером и ФЭУ. Этим достигается значительное уменьшение рассеяния света. Типичная упаковка монокристалла состоит из алюминиевого цилиндра, с одной стороны закрытого оптическим стеклом. К стеклу приклеивают фосфор, а пространство между фосфором и контейнером заполняют порошком окиси магния. С обратной стороны контейнер закрывают тонкой крышкой. Контейнер
147