питания и дозиметров аварийного и повседневного пользования. В измерительный пульт входят блоки: терморегулятор, ФЭУ, интегратор тока, реле времени, преобразователь напряжения и нагреватель.

Поглощенную дозу γ-излучення измеряют в трех диапазонах 0,5– 10; 10–100; 100–1000 сГр. Время измерения поглощенной дозы 10 с. За это время термическое высвечивание составляет 80 %. запасенной в детекторе светосуммы.

Стеклянный диск после облучения нагревается в пульте управления до температуры 370°С, затем выход свечения термолюминесценции преобразуется в электрический ток, измеряется количество электричества за определенный промежуток времени.

13.2Фотографический метод дозиметрии

С помощью фотографического метода были получены первые сведения об ионизирующих излучениях радиоактивных веществ. В настоящее время этот метод используют для индивидуального контроля экспозиционной дозы рентгеновского, γ-, β- и нейтронного излучений, при измерении космического излучения, излучения высокоэнергетических ускорителей. В связи с этим рассмотрим некоторые основные положения фотографического метода.

В состав светочувствительной эмульсии входит бромистое серебро AgBr или хлористое серебро AgCl, находящееся внутри слоя желатина. После нанесения эмульсии на целлулоид, стекло, бумагу образуются фотопленка, фотопластинка и фотобумага. При облучении светочувствительного слоя γ-излучением воздействие оказывают электроны, образующиеся при поглощении γ-излучения в среде, окружающей фотоэмульсию, в частности в кассете и в самом слое фотоэмульсии.

Предположим, что на заряженную кассету падает γ-излучение, которое поглощается, образуя вторичные электроны разной энергии. Электроны с определенной энергией взаимодействуют с AgBr, нейтрализуя положительный ион серебра и образуя, таким образом, на поверхности зерен центры проявления–атомы металлического серебра. В дальнейшем под действием проявителя эти центры способствуют восстановлению металлического серебра из зерен AgBr. При фиксировании происходят растворение и удаление из

181

эмульсии кристаллов AgBr, не содержащих центров проявления. Фотоэмульсии различной чувствительности используют для

дозиметрических целей в широком диапазоне доз. Фотопленки помещают в специальные кассеты вместе с фильтром, предназначенным для улучшения энергетической характеристики и для дискриминации отдельных видов излучения. Способность фотоэмульсии регистрировать излучение, преобразованное различными фильтрами, позволяет получать подробные сведения о количестве измеряемого излучения.

Химически обработанная пленка имеет прозрачные и почерневшие места, которые соответствуют незасвеченным и засвеченным участкам фотоэмульсии. Используя этот эффект для дозиметрии, можно устанавливать связь между степенью почернения пленки S и экспозиционной дозой X. Для этой цели следует ознакомиться с сенситометрическими характеристиками фотографических материалов.

13.2.1 Сенситометрические характеристики фотографических материалов

Рассмотрим облученную и обработанную фотопленку, на которую падает видимый свет с интенсивностью φw0. За пленкой интенсивность уменьшается до значения φw. Отношение φw/φw0=а, где а–коэффициент пропускания фотопленки, который может изменяться от 1 до 0. Обратная коэффициенту а величина называется коэффициентом непропускания фотопленки. Он может изменяться от 1 до . Логарифм от коэффициента непропускания называется оптической плотностью почернения или просто почернением S:

S lg	1	lg		w0
	a
					w

(13.6)

Если а равно 1,0; 0,1; 0,01 и т. п., то S составляет 0; 1; 2 и т. п. Характеристика фотоматериалов представляет собой зависимость

между плотностью почернения S фотоэмульсии и экспозиционной дозой X (рисунок 13.3).

Между S и X в определенных пределах существует линейная зависимость (участок 1). При дальнейшем увеличении экспозиционной дозы почернение увеличивается медленнее (участок 2).

При очень больших X наблюдается снижение S (участок 3). Рабочим участком для измерения S = f(X) является линейный участок

182

1.

Сенситометрическая характеристика фотоматериалов обычно изображается в полулогарифмическом масштабе S = f(lgX).

S

2

3

1 S0 X, Кл/кг

Рисунок 13.3 – Зависимость между плотностью почернения фотоэмульсии и экспозиционной дозой

Характеристику любого фотоматериала можно получить следующим образом. Несколько кусочков пленки размещают на разных расстояниях и подвергают их одновременному облучению (источник 60Со с известной активностью, рассчитанной на определенные экспозиционные дозы). После химической обработки определяют степень почернения каждой пленки и, зная соответственно экспозиционную дозу, строят характеристику.

В результате сенситометрических определений находим чувствительность S/X фотоматериалов к излучению. S/X обычно выражается в обратных единицах экспозиционной дозы.

Фотоэмульсия, в состав которой входит бромистое серебро, и окружающая ее среда не воздуховалентные материалы.

Следовательно,		и	почернение	пленки		при	одинаковых
экспозиционных дозах X зависит от энергии этого излучения.
Чтобы	правильно		определить		экспозиционную			дозу

немоноэнергетического излучения, применяют выравнивающие фильтры, служащие для компенсации хода с жесткостью, т. е. можно добиться, чтобы определенная экспозиционная доза вызывала примерно одинаковое почернение независимо от энергии падающего излучения.

Для повышения чувствительности фотоэмульсии применяют

183

усиливающие люминесцентные экраны в виде прессованных таблеток из неорганических сцинтилляторов CaWO4+ZnS(Ag) или органических сцинтилляторов n-терфенила.

Люминофор n-терфенил имеет малое время высвечивания (10-8 с), прозрачен к собственному излучению, длина волны люминесценции совпадает с максимумом поглощения бромистого серебра.

Органические люминесцирующие вещества (n-терфенил+ полиметилметакрилат) используют не только как усилители, но и как экраны, снижающие ход с жесткостью. Это происходит вследствие приближения эффективного атомного номера системы, состоящей из органического сцинтиллятора и фотопленки, к эффективному атомному номеру воздуха.

Фотопленку с высокой чувствительностью к люминесценции n-терфенила помещают между двумя люминесцирующими экранами, которые, в свою очередь, вставляют в светонепроницаемые кассеты.

Органический сцинтиллятор можно ввести прямо в фотоэмульсию и получить тот же эффект, что и от сцинтиллирующих экранов.

При использовании сцинтиллирующих веществ в виде экранов, а также при введении их в фотоэмульсию снижается влияние угла падения γ-излучения на чувствительность фотопленок.

При определении экспозиционной дозы, создаваемой γ- излучением, используют относительный метод: почернение пленки от измеряемого излучения сравнивают с почернением другого куска пленки, облученного известной экспозиционной дозой от γ- источника 60Со. Обычно для этой цели из пачки берут несколько кусочков пленки, которые облучают одновременно с помощью источника известной активности и на разных расстояниях, чтобы получить различные экспозиционные дозы и затем построить кривую S = f(X). Одновременно пленкой из той же пачки заряжают специальные кассеты для индивидуального дозиметрического контроля. После облучения все пленки, как облученные источником известной активности, так и подвергнутые действию измеряемого излучения, проявляют, фиксируют и сушат. После просушки пленки фотометрируются, строится кривая S=f(X), по которой затем определяют экспозиционные дозы излучения.

Для определения плотности почернения служат денситометры. Прибор состоит из двух селеновых фотоэлементов, включенных по дифференциальной схеме.

Для измерения экспозиционных доз излучения, различающихся

184

между собой на два-три порядка, применяют дозиметры с двумя фотопленками. Сверхчувствительной пленкой измеряют экспозиционные дозы излучения от 5 10-7 до 10-5 Кл/кг, а менее чувствительной пленкой–до 0,3 Кл/кг.

На АЭС широкое распространение получили фотодозиметры ИФК-2, 3, 4М и ИФКУ-1.

Фотодозиметр ИФК-2, 3, 4М представляет собой кассету из карболита. Кассета состоит из двух крышек, скрепляемых булавкой, которая одновременно служит для крепления кассеты к одежде. Корпус кассеты разделен на четыре секции. Первая секция – сквозное окно. Во второй секции установлен фильтр из гетинакса, в третьей – алюминиевый фильтр с прокладкой из гетинакса, в четвертой – свинцовый фильтр с прокладкой из гетинакса. Во внутренней части кассеты имеются две свободные полости для установки детекторов быстрых или тепловых нейтронов, а также дополнительных фильтров.

Детектором быстрых нейтронов служит специальная фотопленка (типа К), вставленная в пакет, состоящий из разных радиаторов и поглотителей нейтронов. По трекам протонов отдачи определяют плотность потока быстрых нейтронов.

Детекторами тепловых нейтронов служат сцинтилляторы в виде таблеток, изготовленные горячим прессованием из сернистого цинка, солей бора, натрия и порошка оргстекла. Фотопленку в светонепроницаемом пакете вставляют между двумя сцинтилляторами и помещают в свободную полость кассеты. По степени почернения пленки определяют плотность потока тепловых нейтронов.

Фотопленки, применяемые для индивидуального дозиметрического контроля, имеют двустороннее покрытие эмульсией. Их классифицируют по чувствительности.

Фотодозиметр ИФКУ-1 (индивидуальный фотоконтроль усовершенствованный) используется для определения эквивалентных доз: β-излучения 0,05–1,2 сЗв (±20%); γ-излучения 0,05–2 сЗв (±20%); тепловых нейтронов 0,05–2 сЗв (±40%). Диапазон энергий: β-излучения 1,4 МэВ и выше; γ-излучения 0,1–3 МэВ. Для зарядки кассет ИФКУ применяют фотопленки следующих типов: РМ-1 (при дозовом эквиваленте 0,05–2 сЗв) и РМ-5-3, РМ-5-4 (при дозовом эквиваленте 15–20 сЗв).

Кассета ИФКУ-1 изготовляется из пластмассы, Она состоит из

185

корпуса / (с внутренней стороны которого запрессованы фильтры); крышки, имеющей снаружи номер и фиксатор пружины, а изнутри– гофрированные зажимы пленки; пружины, закрепленной на оси и предназначенной для крепления кассеты к одежде и для фиксирования крышки. Для защиты от влаги кассету вставляют в полиэтиленовый чехол. Корпус кассеты делится на четыре участка.

Участок 1 предназначен для измерения эквивалентной дозы β- излучения, которую под этим участком кассеты обозначают Hβ+γф. (доза от β-частиц и фонового γ-излучения).

Участок 2 кассеты предназначен для измерения эквивалентной дозы естественного фонового облучения. В отличие от участка 1 на участке 2 запрессованы алюминиевые фильтры толщиной 0,5 и 1 мм. Эквивалентная доза фонового облучения на фотопленке, соответствующая этому участку, обозначается Hγф.

Участок 3 кассеты предназначен для измерения эквивалентной дозы γ-излучения, на нем запрессованы фильтры из свинца толщиной 0,75 мм и из алюминия толщиной 0,5 мм. Эквивалентная доза от γ- излучения, соответствующая этому участку, обозначается Нγ.

Участок 4 кассеты предназначен для измерения эквивалентной дозы тепловых нейтронов. В пластмассе этого участка запрессованы: свинцовый фильтр толщиной 0,75 мм, кадмиевый фильтр – 0,027 мм

иалюминиевый фильтр – 0,5 мм. Эквивалентная доза от γ-излучения

итепловых нейтронов на участке обозначается Нγ + Нтн.

Нγ определяется по степени почернения фотопленки участка 3. Эквивалентную дозу облучения от β-частиц определяют по степени почернения фотопленки участка 1 без учета естественного фонового

облучения Нγф, т. е.
Нβ=0,6 (Нβ+ф-Нγ)	(13.7)

Эквивалентная доза облучения от тепловых нейтронов определяется по степени почернения фотопленки участка 4 захватным γ-излучением [113Cd(n,γ)114Cd] без учета эквивалентной дозы, обусловленной от γ-

излучения Нγ:
Нтн.= Нтн+γ-Нγ	(13.8)

Градуировку прибора ИФКУ осуществляют по контрольным пленкам, облученным известными эквивалентными дозами. При этом необходимо, чтобы показания стрелочного прибора совпадали с соответствующими значениями эквивалентных доз контрольных пленок.

186

Эквивалентную дозу можно определить денситометром ДФЭ-10 по оптической степени почернения.

Фотографический метод дозиметрии имеет некоторые преимущества перед другими методами дозиметрии, главные из них– возможность массового применения для индивидуального контроля, документальная регистрация полученной эквивалентной дозы, невосприимчивость к ударам, резкому изменению температур и т. п.

Недостатки этого метода: относительно небольшая чувствительность к малым эквивалентным дозам, невозможность измерения полученной эквивалентной дозы непосредственно в процессе облучения, возможность некомпенсированного хода с жесткостью, зависимость показаний от условий обработки пленки (температуры, времени обработки, концентрации, типа, качества проявителя и др.), сложность обработки пленки.

187