Детекторы излучения

1.

Детекторы излучения

2.

Единицы измерения
ионизирующего излучения
Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше,
чем больше энергии оно передаст тканям. Количество переданной организму
энергии называется дозой.
Рентген (Р) — это такая доза γ-излучения, при которой в 1 см3 сухого воздуха при
температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. образуется 2,08 млрд пар ионов (2,08
х 109). Рентген (Р, R) – внесистемная единица экспозиционной дозы фотонного
(гамма- и рентгеновского) излучений.
Поглощенная доза более точно характеризует воздействие ионизирующих лучей
на биологические ткани. За единицу измерения поглощенной дозы в системе
СИ принят грэй (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой массе 1 кг передается
энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной
дозы является рад. 1 Гр = 100 рад.
При одинаковой поглощенной дозе α-излучение гораздо опаснее β- и γизлучений. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на
коэффициент, отражающий способность излучения данного вила повреждать
ткани организма; α-излучение считается при этом в 20 раз опаснее других видов
излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой;
в СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв). 1 зиверт ≈ 100 рентген

3.

4.

Детекторы излучения
Классификация по назначению
Счетчик. Активность или интенсивность излучения измеряется в отсчетах в
секунду. Наиболее известным счетчиком является счетчик ГейгераМюллера. В счетчиках излучения генерируемый сигнал от падающего
излучения создается путем подсчета количества взаимодействий,
происходящих в чувствительном объеме детектора.
Спектрометр излучения. Это устройства, предназначенные для измерения
спектрального распределения мощности источника, при этом падающее
излучение генерирует сигнал, который определяет энергию падающей
частицы.
Это
устройство,
которое
измеряет
Дозиметр.
воздействие ионизирующего излучения. Дозиметры
обычно регистрируют дозу, которая затем представляет
собой поглощенную энергию излучения. Персональный
дозиметр - это дозиметр, который надевается на
поверхность тела человека, за которым ведется
наблюдение, и который регистрирует полученную дозу
облучения.

5.

Детекторы излучения
Классификация по типу излучения
Обнаружение непосредственно ионизирующего излучения
Альфа-излучение
Бета-излучение
Обнаружение косвенно ионизирующего излучения
Гамма-излучение
Нейтронное излучение
Нейтрино

6.

Принципы работы и устройство
датчиков излучения

7.

Детекторы излучения
Классификация по чувствительному материалу
Детекторы газовой ионизации
Сцинтилляционные детекторы
Полупроводниковые детекторы
Пленочные
Термолюминисцентные (TLD)

8.

9.

Ионизационная камера
Представляет собой систему из двух или трёх электродов в объеме,
заполненном газом (He+Ar, Ar+C2H2, Ne). Величина прикладываемого к
электродам напряжения подбирается так, чтобы образованные в камере при
пролёте заряженной частицы свободные заряды максимально быстро, не
успев рекомбинировать, достигали электродов.
Интенсивность ионизирующего излучения определяется по плотности тока.
Газоразрядный счетчик (Счетчик Гейгера – Мюллера) – разновидность
ионизационного, с увеличенной чувствительностью за счет явления ударной
ионизации. Используются газонаполненные камеры с низким давлением (100200 мм.рт.ст).
Предназначен для обнаружения и измерения
следующих типов ионизирующего
излучения:
Рентгеновское; Гамма; Бета.

10.

Полупроводниковые детекторы
Полупроводниковый детектор работает подобно ионизационной
камере с тем отличием, что ионизация происходит не в газовом
промежутке, а в толще кристалла. Полупроводниковый детектор
представляет собой полупроводниковый диод, на который подано
обратное (запирающее) напряжение (~ 102 В). Слой полупроводника
вблизи границы р—n-перехода) с объёмным зарядом «обеднён»
носителями тока (электронами проводимости и дырками) и обладает
высоким удельным электросопротивлением. К полупроводниковому
кристаллу прикладывается напряжение до нескольких кэВ, что
обеспечивает сбор всех зарядов, образованных частицей в объёме
детектора.

11.

Сцинтилляционный счетчик
Состоит из люминесцирующего кристалла, оптически соединенного с
фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). ФЭУ позволяет преобразовать
слабые световые вспышки люминесцирующих веществ (люминофоров)
в достаточно большие электрические импульсы, которые регистрируются
электронной аппаратурой.
метода
–
Достоинство
высокая
временная
разрешающая
способность: порядка 10–7–
10–8 с.

12.

Термолюминесцентный дозиметр (TLD)
Принцип работы основан на накоплении энергии детекторами под
действием ионизирующего излучения. Накопленная энергия при
нагревании детектора освобождается в виде светового излучения, которое
регистрирует
электронное
устройство
установки.
Интенсивность
излучаемого света измеряется с помощью считывателя TLD, в зависимости
от радиационного воздействия.
Дозиметры TLD применяются в ситуациях, когда информация в режиме
реального времени не требуется. Тем не менее, необходимы точные
записи мониторинга накопленной дозы для сравнения с полевыми
измерениями или для оценки потенциальных долгосрочных последствий для
здоровья.

13.

Фотографические (пленочные)
детекторы
Фотографические детекторы основаны на свойстве чувствительного
слоя фотоматериалов воспринимать ионизирующее излучение так же,
как и видимую часть спектра. Детектор состоит из фотопленки
определенного формата, пластмассовой, непроницаемой для
видимого света разборной капсулы и полиэтиленового кожуха,
предназначенного для крепления дозиметра на спецодежде.
Метод основан на том, что
радиоактивные
излучения
при
воздействии
на
молекулы
бромистого
серебра,
содержащиеся в фотоэмульсии,
выбивают из них электроны связи и
тем самым вызывают распад
бромистого серебра, что может
быть
легко
обнаружено
при
последующем проявлении плёнки
по степени её потемнения.

14.

Химические детекторы
Химические детекторы основаны на измерении выхода радиационнохимических реакций, протекающих под действием ионизирующих
излучений. Количественно результат оценивается по радиационнохимическому выходу, то есть по числу характерных превращений.
Достоинство химических детекторов в том, что существует возможность
выбора таких веществ, которые по воздействию на них ионизирующих
излучений мало отличаются от биологических тканей. Следовательно,
химические изменения, происходящие в этих веществах, под
действием излучения, могут служить мерой энергии излучения,
поглощенной тканью. Также химические детекторы могут быть
использованы для измерений больших доз γ- излучения.

15.

Трековые детекторы
Применяются
в
лабораторных
исследованиях,
позволяют наблюдать следы движения заряженных
частиц (треки).
Наиболее распространенные:
Камера Вильсона. Принцип работы основан на
конденсации перенасыщенного пара при пролете
частицы через камеру.
Пузырьковая камера. След образуется пузырьками в
жидкости, близкой к состоянию кипения.
Ядерные эмульсии. Состоят из кристаллов (зерен)
бромистого серебра (AgBr), распределенных в
желатине. Облученные зерна, содержащие в себе
центры скрытого изображения, проявляются при
химической обработке (проявлении) значительно
быстрее, чем необлученные, на чем и основана
регистрация излучений.

16.

Индивидуальные дозиметры:
современные (и не очень)