Un dozimetru este un dispozitiv pentru măsurarea dozei de expunere , a kerma radiației fotonice , a dozei absorbite și a dozei echivalente de radiații fotonice sau neutronice , precum și pentru măsurarea puterii cantităților enumerate [1] . Măsurarea în sine se numește dozimetrie .
Spre deosebire de doza absorbită [2] , dozele echivalente și eficiente normalizate în siguranța radiațiilor nu sunt măsurabile în practică [3] . Pentru evaluarea lor conservatoare se introduc așa-numitele mărimi operaționale, în unitățile de măsură ale căror echipamente de monitorizare a radiațiilor (dozimetre) sunt calibrate. În prezent, următoarele valori de funcționare sunt standardizate și utilizate [4] :
Primele două valori sunt utilizate pentru monitorizarea mediului, iar a treia pentru dozimetria individuală (de exemplu, folosind dozimetre personale purtate).
Cu ajutorul valorilor de funcționare măsurate, este posibilă estimarea conservativă a valorii dozei efective primite [5] . Dacă valoarea valorii de funcționare este mai mică decât limitele stabilite, atunci nu este necesară o recalculare suplimentară [5] [6] .
Dozimetrele produse anterior puteau fi calibrate în unități de doză echivalentă maximă (H max ), indice de doză echivalentă (ED) sau doză echivalentă în câmp [7] [8] , în plus, a fost utilizată valoarea dozei de expunere (X).
Aparatele electrocasnice, de regulă, au o indicație luminoasă și/sau sonoră și un afișaj pentru citirea măsurătorilor. Mărimea și execuția variază de la brățară la încheietură la execuție „de buzunar”. Timp de funcționare continuă de la o baterie de la câteva ore la câteva luni.
De regulă, aparatele electrocasnice nu permit estimarea dozei primite în contact cu sursele de neutroni [9] . Evaluarea radiațiilor fotonice, α și β depinde de prezența filtrelor suplimentare și de natura senzorilor utilizați. De exemplu, dispozitivele proiectate pe senzorul SBM-20 și realizate într-o carcasă solidă din plastic, sunt configurate pentru a măsura un singur tip de foton IR (radiație γ dură) [9] .
Intervalul de măsurare al dozimetrelor de uz casnic, de regulă, depinde de natura senzorilor utilizați în dispozitiv. De exemplu, pentru senzorul SBM-20, limita este de 4*10 3 impulsuri/sec, unde 60 de impulsuri/μR va fi limita de măsurare de ≈66 μR/sec [10] indiferent de gradarea de pe ecran. Când se apropie de valorile de prag, se va produce o defecțiune a detectării, care se datorează formării unei descărcări strălucitoare în detector. Valorile ratei dozei de pe ecran vor scădea rapid.
Ca element de înregistrare a radiațiilor în dozimetre, se folosesc indicatori de descărcare în gaz ai radiațiilor ionizante, bazați pe efectul unei avalanșe a spațiului ionizat, la o intensitate a câmpului apropiată de critică, dar care nu o depășește. Pentru a face acest lucru, în spațiul interelectrod al contorului Geiger, intensitatea câmpului este menținută în starea de saturație , dar sub limita de auto-defalcare ( descărcare strălucitoare ). Acestea sunt limitele platoului Geiger - o secțiune orizontală pe caracteristica curent-tensiune a acestor senzori. În această stare, intensitatea câmpului este menținută în spațiul senzorului, care este limitativă pentru o anumită distanță dintre electrozi, dar insuficientă pentru apariția unei defecțiuni independente între aceștia, iar senzorul este menținut într-o stare de limită blocată.
Când radiația ionizantă intră în spațiul senzorului, sub influența acestuia, are loc ionizarea forțată (apariția purtătorilor de sarcină liberi) și are loc o defalcare a avalanșei de-a lungul pistei în câmpul electric încărcat, orientată în direcția „catod-anod” de către câmp electrostatic, sub influența căruia cad acești purtători de sarcină liberi și purtători de sarcină atrași de ionizarea în lanț a zonei de tranzit. Și deoarece auto-capacitatea ( gaz C ) a senzorului este minimă, cu o rezistență selectată corespunzător R n , are loc o descărcare completă a potențialului electrostatic al senzorului, după epuizarea căreia defectarea scade, scăzând complet potențialul la marginea inferioară a platoului. Astfel, senzorul intră într-o stare închisă pe durata defecțiunii, care generează un impuls trecut de condensatorul C e , care este și el descărcat în același timp, datorită căruia pulsul corespunzător particulei sau cuantumului gamma intră cantitativ. intrarea atenuatorului, iar senzorul trece timp de măsurare mort (timp de reîncărcare a condensatorului spațial la marginea inferioară a platoului, la care nu este capabil să detecteze radiația).
Atenuatorul aliniază pulsul în amplitudine și se îndreaptă către unul dreptunghiular și transmite sub această formă contorului de impulsuri, care percepe aceste impulsuri ca numărătoare, un timp strict definit de cronometru și setat în funcție de volumul de lucru al senzorului/senzorilor. astfel încât rezultatul măsurării să corespundă cu valoarea reală a dozei de radiație în cantitățile declarate. Adică, de fapt, contorul numără numărul de impulsuri (cuante înregistrate) pe unitatea de timp din volumul de lucru al senzorului sau (în cazul unui circuit cu un singur detector) „încetinește” numărătoarea inversă per unitate de timp mort (din partea frontală până la căderea impulsului de numărare propriu-zis, suspendarea cronometrului) cu același atenuator, sau (în cazul unui circuit cu detectoare multiple) înregistrează impulsuri cu senzorii rămânând în modul de așteptare pentru timpul de reîncărcare. Timpul de măsurare total (prestat) inițial este setat în mod ingineresc rigid (cu un cronometru de cuarț) ca o constantă calibrată direct legată de volumul total de lucru al senzorilor. La sfârșitul timpului de măsurare, citirea și generatorul de putere al senzorului de înaltă tensiune sunt blocate și se emite un semnal (dacă este posibil din punct de vedere constructiv) despre sfârșitul ciclului de măsurare.
Deoarece timpul real al ciclului de măsurare este, în funcție de circuitul senzorului, de la unu (ANRI 01 02 cu un sistem de senzori 4 + 2) la cinci minute (același Master-1, al cărui exemplu arată schema bloc de bază cu un senzor ), aceste dispozitive practic nu sunt aplicabile în scopuri de căutare și sunt destinate în mod special pentru măsurarea dozei de radiație de fond printr-un sistem omnidirecțional de senzori, redus la volumul lor de lucru, sau a nivelului de radiație al unei surse de radiații amplasate permanent față de dispozitiv în timpul expunerea.
Dozimetrul poate include:
Un exemplu este dozimetrul chimic ID-11 (sticlă aluminofosfat activată cu argint), care înregistrează efectele radiațiilor gamma și mixte gamma-neutroni. Doza înregistrată este măsurată folosind un dispozitiv de măsurare IU-1 (sau GO-32) în intervalul de la 10 la 1500 rad. Doza de radiații se însumează în timpul expunerii periodice și se păstrează în dozimetru timp de 12 luni. Masa lui ID-11 este de 25 g. Masa lui IU-1 este de 18 kg.
Detectoarele de radiații ionizante [12] (elementele senzoriale ale dozimetrului care servesc la transformarea fenomenelor cauzate de radiațiile ionizante într-un semnal electric sau alt semnal măsurabil) pot fi senzori cu diferite principii de proiectare și funcționare:
În URSS, dozimetrele de uz casnic au devenit cele mai răspândite după accidentul de la Cernobîl din 1986. Până atunci, dozimetrele erau folosite doar în scopuri științifice sau militare.
Bomab (The BOttle MANikin Absober) este o fantomă dezvoltată în 1949 și de atunci a fost adoptată în America de Nord, dacă nu în întreaga lume.[ clarifica ] ca standard industrial (ANSI 1995) pentru calibrarea dozimetrelor utilizate pentru numărarea întregului corp.
Fantoma este formată din 10 sticle de polietilenă, fie cilindri, fie baloane eliptice, care sunt capul, gâtul, pieptul, abdomenul, coapsele, picioarele și brațele. Fiecare secțiune este umplută cu o soluție radioactivă în apă, a cărei radioactivitate este proporțională cu volumul fiecărei secțiuni. Aceasta imită distribuția uniformă a materialului pe tot corpul.
Exemple de izotopi radioactivi utilizați pentru calibrarea eficienței măsurătorii sunt 57 Co , 60 Co , 88 Y , 137 Cs și 152 Eu .
Lung Counter ( en: Lung Counter ) este un sistem conceput pentru a măsura și număra radiațiile de la gazele radioactive și aerosolii inhalați de o persoană și suficient de insolubile în țesuturile corpului pentru a părăsi plămânii timp de câteva săptămâni, luni sau ani. Constă dintr-un detector sau detectoare de radiații și componentele electronice asociate acestora.
Adesea, un astfel de sistem este situat la etajele inferioare ale camerelor (pentru a proteja împotriva componentei hadronice a fondului cosmic) și este înconjurat de protecție împotriva radiațiilor gamma de fundal (pereți groși din oțel, plumb și alte materiale grele) și neutroni. radiații (cadmiu, bor, polietilenă).
Deoarece contorul de plămâni este folosit în primul rând pentru măsurarea substanțelor radioactive care emit raze gamma sau X cu energie scăzută, fantoma folosită pentru calibrarea sistemului trebuie să fie antropometrică. O astfel de fantomă a corpului uman a fost dezvoltată, de exemplu, la Laboratorul Național Livermore. E. Lawrence (Fantoma torsului).
Dozimetru personal modern
Unul dintre tipurile de dozimetre moderne
Unul dintre tipurile de dozimetre moderne
Dozimetru de ionizare, nu citire directă, învechit, dar încă folosit în multe plante
Unul dintre tipurile de dozimetre moderne cu citire directă utilizate de personalul CNE
Dozometru individual de radiații gamma și mixt gamma - neutroni ID-11
Scara fosforescentă a dozajului DP-5V