En dosimeter är en anordning för att mäta exponeringsdos , fotonstrålningskerma , absorberad dos och ekvivalent dos av foton- eller neutronstrålning , samt mäta effekten av de angivna storheterna [1] . Själva mätningen kallas dosimetri .
Till skillnad från den absorberade dosen [2] är ekvivalenta och effektiva doser normaliserade i strålsäkerhet inte mätbara i praktiken [3] . För deras konservativa bedömning införs de så kallade operationsstorheterna, i de måttenheter för vilka strålningsövervakningsutrustning (dosimetrar) kalibreras. För närvarande är följande driftvärden standardiserade och används [4] :
De två första värdena används för miljöövervakning och det tredje för individuell dosimetri (till exempel med användning av personliga bärbara dosimetrar).
Med hjälp av de uppmätta driftvärdena är det möjligt att konservativt uppskatta värdet av den mottagna effektiva dosen [5] . Om värdet på driftvärdet är mindre än de fastställda gränserna krävs ingen ytterligare omräkning [5] [6] .
Tidigare producerade dosimetrar kunde kalibreras i enheter av maximal ekvivalent dos (H max ), ekvivalent dosindex (ED), eller fältekvivalent dos [7] [8] , dessutom användes exponeringsdosvärdet (X).
Hushållsapparater har som regel en ljus- och/eller ljudindikering och en display för att läsa mätningar. Storleken och utförandet varierar från handledsarmband till "pocket"-utförande. Tid för kontinuerlig drift från ett batteri från flera timmar till flera månader.
Som regel tillåter hushållsapparater inte att uppskatta dosen som tas emot i kontakt med neutronkällor [9] . Bedömningen av foton-, α- och β-strålning beror på närvaron av ytterligare filter och vilken typ av sensorer som används. Till exempel är enheter designade på SBM-20-sensorn, och gjorda i ett solidt plasthölje, konfigurerade för att endast mäta en typ av IR- foton (hård γ-strålning) [9] .
Mätområdet för hushållsdosimetrar beror som regel på typen av sensorer som används i enheten. Till exempel för SBM-20-sensorn är gränsen 4*10 3 pulser/sekund, där 60 pulser/μR kommer att vara mätgränsen på ≈66 μR/sek [10] oavsett graderingen på skärmen. När man närmar sig tröskelvärdena uppstår ett detekteringsavbrott, vilket beror på bildandet av en glödurladdning i detektorn. Doshastighetsvärdena på skärmen kommer snabbt att minska.
Som ett registreringselement för strålning i dosimetrar används gasurladdningsindikatorer för joniserande strålning, baserade på effekten av en lavinnedbrytning av joniserat utrymme, vid en fältstyrka nära kritisk, men inte överstigande den. För att göra detta, i interelektrodutrymmet i Geigerräknaren, hålls fältstyrkan i mättnadstillståndet , men under gränsen för självnedbrytning ( glödurladdning ). Detta är gränserna för Geigerplatån - en horisontell sektion av ström-spänningskarakteristiken för dessa sensorer. I detta tillstånd bibehålls fältstyrkan i sensorutrymmet, vilket är begränsande för ett givet avstånd mellan elektroderna, men otillräckligt för uppkomsten av ett oberoende avbrott mellan dem, och sensorn hålls i ett låst gränstillstånd.
När joniserande strålning kommer in i sensorns utrymme, under dess inflytande, sker forcerad jonisering (uppträdandet av fria laddningsbärare) och ett lavinbrott inträffar längs spåret i det laddade elektriska fältet, orienterat i "katod-anod"-riktningen av elektrostatiskt fält, under vilket inflytande dessa fria laddningsbärare faller och laddningsbärare attraheras av kedjejonisering av transitzonen. Och eftersom sensorns självkapacitans (C -gas ) är minimal, med en korrekt vald resistans Rn , sker en fullständig urladdning av sensorns elektrostatiska potential, efter utarmning av vilken nedbrytningen avtar, vilket helt sänker potentialen till platåns nedre kant. Sålunda går sensorn in i ett stängt tillstånd under hela nedbrytningen, vilket genererar en puls som passeras av kondensatorn C e , som också laddas ur samtidigt, på grund av vilken pulsen som motsvarar partikeln eller gammakvantumet kvantitativt kommer in dämparens ingång, och sensorn går död mättid (uppladdningstid för den rumsliga kondensatorn till den nedre kanten av platån, vid vilken den inte kan detektera strålning).
Dämparen riktar in pulsen i amplitud och frontar mot en rektangulär och sänder i denna form till pulsräknaren, som uppfattar dessa pulser som räknande, en strikt definierad tid som bestäms av timern och ställs in beroende på sensorns/sensorernas arbetsvolym. så att mätresultatet motsvarar det faktiska värdet av stråldosen i angivna mängder. Det vill säga att räknaren faktiskt räknar antalet pulser (registrerade kvanta) per tidsenhet i sensorns arbetsvolym, eller (i fallet med en endetektorkrets) "bromsar" nedräkningen per enhet av dödtid (från fronten till nedgången av den faktiska räknepulsen, avbrytande av timern) med samma dämpare, eller (i fallet med en multidetektorkrets) registrerar pulser med sensorerna kvar i standby-läge under tiden uppladdning. Den initiala totala (förinställda) mättiden är tekniskt inställd strikt (med en kvartstimer) som en kalibrerad konstant som är direkt relaterad till sensorernas totala arbetsvolym. Vid slutet av mättiden låses avläsningen och högspänningssensorns kraftgenerator och en signal utfärdas (om det är konstruktivt möjligt) om slutet av mätcykeln.
Eftersom den faktiska mätcykeltiden, beroende på sensorkretsen, är från en (ANRI 01 02 med ett 4 + 2 sensorsystem) till fem minuter (samma Master-1, vars exempel visar det grundläggande blockschemat med en sensor ), är dessa enheter praktiskt taget inte tillämpliga för sökändamål och är speciellt avsedda för mätning av bakgrundsstrålningsdosen med ett rundstrålande sensorsystem, reducerat till deras arbetsvolym, eller strålningsnivån för en strålkälla som är permanent placerad i förhållande till enheten under exponeringen.
Dosimetern kan innehålla:
Ett exempel är den kemiska dosimetern ID-11 (silveraktiverat aluminiumfosfatglas), som registrerar effekterna av gamma- och blandad gamma-neutronstrålning. Den registrerade dosen mäts med hjälp av en mätanordning IU-1 (eller GO-32) i intervallet från 10 till 1500 rad. Stråldosen summeras vid periodisk exponering och lagras i dosimetern i 12 månader. Massan av ID-11 är 25 g. Massan av IU-1 är 18 kg.
Detektorer för joniserande strålning [12] (avkänningselement i dosimetern som tjänar till att omvandla fenomen orsakade av joniserande strålning till en elektrisk eller annan mätbar signal) kan vara sensorer av olika design och funktionsprinciper:
I Sovjetunionen blev hushållsdosimetrar mest utbredda efter Tjernobylolyckan 1986. Fram till den tiden användes dosimetrar endast för vetenskapliga eller militära ändamål.
Bomab (The BOttle MAnikin Absober) är en fantom utvecklad 1949 och har sedan dess antagits i Nordamerika, om inte världen över.[ förtydliga ] som en industristandard (ANSI 1995) för kalibrering av dosimetrar som används för helkroppsräkning.
Fantomen består av 10 polyetenflaskor, antingen cylindrar eller elliptiska ballonger, som är dess huvud, nacke, bröst, mage, lår, ben och armar. Varje sektion är fylld med en radioaktiv lösning i vatten, vars radioaktivitet är proportionell mot volymen av varje sektion. Detta efterliknar den enhetliga fördelningen av materialet i hela kroppen.
Exempel på radioaktiva isotoper som används för att kalibrera mäteffektivitet är 57 Co , 60 Co , 88 Y , 137 Cs och 152 Eu .
Lung Counter ( sv: Lung Counter ) är ett system utformat för att mäta och räkna strålning från radioaktiva gaser och aerosoler som andas in av en person och är tillräckligt olösliga i kroppsvävnader för att lämna lungorna i flera veckor, månader eller år. Består av en eller flera strålningsdetektorer och tillhörande elektronik.
Ofta är ett sådant system placerat i de nedre våningarna i rummen (för att skydda mot den hadroniska komponenten av den kosmiska bakgrunden) och är omgivet av skydd mot bakgrundsgammastrålning (tjocka väggar gjorda av stål, bly och andra tunga material) och neutroner strålning (kadmium, bor, polyeten).
Eftersom lungräknaren främst används för att mäta radioaktiva ämnen som avger lågenergi-gamma eller röntgenstrålar, måste fantomen som används för att kalibrera systemet vara antropometrisk. En sådan fantom av människokroppen utvecklades till exempel vid Livermore National Laboratory. E. Lawrence (Torso Phantom).
Modern persondosimeter
En av typerna av moderna dosimetrar
En av typerna av moderna dosimetrar
Joniseringsdosimeter, ej direktavläsning, föråldrad, men används fortfarande i många växter
En av de typer av moderna direktavläsande dosimetrar som används av NPP - personal
Individuell gamma- och blandad gamma - neutronstrålningsdosmätare ID -11
Fosforescerande skala för doshastighetsmätaren DP-5V