Дозиметр это прибор для измерения экспозиционной дозы или мощности дозы рентгеновского или гамма-излучения называют дозиметрами или рентгенометрами.
Приборы основаны на измерении или регистрации зарядов, образующихся в результате ионизирующего действия излучения в определенном объеме воздуха, и состоят из двух основных частей:
ионизационной камеры и измерительного устройства.
Что такое дозиметры или рентгенометры
Ионизационная камера (рис. 2) представляет герметически закрытый сосуд определенного объема со стенками из алюминия, бакелита и т. п. материалов, заполненный сухим, чистым воздухом (или каким-либо другим газом: аргоном, водородом и т. д.).
Под атмосферным или несколько пониженным давлением, в котором расположены два электрода (чаще вторым электродом служит корпус камеры); к электродам подводится постоянное напряжение.
При измерении камера подвергается действию излучения, которое производит ионизацию газа, заполняющего камеру. Образовавшиеся при этом в камере заряд или ионизационный ток затем измеряются тем или иным способом.
Дозиметры бывают
Дозиметры разделяют на приборы, в которых непосредственно измеряется:
- Заряд, образовавшийся в ионизационной камере под действием излучения; по устройству это чаще конденсаторные дозиметры, измерительным прибором в которых служит электрометр, шкала которого градуируется в единицах экспозиционной дозы,
- Ток между электродами ионизационной камеры, возникающие связи с действием излучения; по устройству они бывают чаще электронно ламповые и шкала прибора градуируется в единицах мощности экспозиционной дозы.
Если одновременно с помощью секундомера или часов измерить время действия излучения, то в обоих случаях можно вычислить и дозу, и мощность дозы.
С помощью дозиметра можно определить также и активность гамма излучающих изотопов.
Для этого изотоп по возможности в форме точечного источника помещают на определенном расстоянии от центра ионизационной камеры. Затем измеряют мощность дозы и вычисляют активность вещества по выше приведенной формуле.
Как работает дозиметр
Работа конденсаторного дозиметра происходит следующим образом. В ионизационной камере К, имеющей рабочий объем В см3 (рис. 2 справа), расположен электрод 3, соединенный с чувствительным электрометром Е.
Перед измерением электрометр вместе с электродом заряжают до некоторого потенциала φ1. При этом на них образуется заряд q1 = Сφ1, где С — емкость стержня и электрода (стенки ионизационной камеры, так же как и корпус электрометра, заземляются).
Затем в течение определенного промежутка времени t камеру подвергают облучению. Под действием излучения в газе, заполняющем камеру, образуется определенное количество ионов каждого знака.
Ионы, несущие заряд, противоположный по знаку заряду электрода, притягиваются к нему и, рекомбинируясь на его поверхности, частично нейтрализуют имеющийся на нем заряд.
В связи с уменьшением заряда электрода до величины q2 снижается и потенциал электрометра до значения φ2. По разности потенциалов можно определить заряд q ионов соответствующего знака, которые образовались в камере и затем нейтрализовались на электроде:
q = q1 — q2 = C(φ1— φ2).
напоминает авторучку и при измерениях ее носят в грудном кармане халата.
Камера, сдвоенная для измерения в диапазонах 0,02—0,2 р и 0,2—2р, с общим корпусом из электропроводной пластмассы.
Центрально расположенные электроды (2 в камере на 0,02—0,2р и 3 в камере на 0,2—2р) укреплены в корпусе 1 камеры с помощью изоляторов 4 и гаек 6.
Каждый из электродов вместе с соответствующей частью корпуса камеры образует цилиндрический конденсатор небольшой емкости. Камеры по торцам закрываются крышками 8 с прокладками 5. С одного конца камера снабжена зажимом 7. Камера относится к типу наперстковых.
Такая камера имеет небольшой объем воздуха,, но стенки ее сделаны из легко ионизирующегося вещества (бакелит, плексиглас и т. п.). Благодаря этому в камере обеспечивается условие полной ионизации.
Электроны отдачи, образовавшиеся при ионизации воздуха внутри камеры и поглощенные веществом ее стенок, компенсируются электронами, которые образовались под действием излучения в стенках и выброшены внутрь камеры.
Измерительный пульт включается в осветительную сеть и состоит из двух частей — зарядной и измерительной.
Зарядная часть содержит источник постоянного напряжения, полученного путем выпрямления и стабилизации напряжения осветительной сети.
С помощью этого напряжения в начале рабочего дня заряжаются электроды дозиметрических камер. Для этого камеры (после снятия крышки) поочередно каждым концом вставляются в гнездо 3 на панели аппарата.
В конце рабочего дня измеряют напряжение на электродах камер и по его снижению сравнительно с начальным судят о дозе, которой облучилась камера. Такой же дозой облучился и человек, у которого находилась камера.
Для измерения дозы камера вставляется концами в правое гнездо И. Измерительная часть дозиметра построена по принципу катодного вольтметра с трехэлектродной лампой на входе. Измеряемое напряжение прикладывается между сеткой и катодом лампы.
В анодной цепи лампы при этом устанавливается ток, прямо пропорциональный этому напряжению. Ток вызывает отклонение стрелки миллиамперметра Г, шкала которого градуирована в дозах излучения и читается справа налево.
Полное отклонение стрелки (до нуля шкалы) соответствует подаче на вход напряжения, которым заряжаются камеры перед облучением.
При подаче на вход напряжения, сниженного в результате облучения камеры, стрелка отклоняется не полностью, указывая при этом по шкале дозу, которой облучилась камера.
Дозиметр с ионизационной камерой
Дозиметры, в которых измеряется ток в ионизационной камере.
Напряжение между электродами при этом должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечивать ток насыщения, т. е. условия, при которых ток между электродами пропорционален количеству ионов, образующихся в камере под действием излучения в единицу времени, и не зависит от приложенного между электродами напряжения.
В этих условиях сила тока в камере прямо пропорциональна мощности дозы излучения, действующего на камеру.
Ток в ионизационной камере настолько мал, что непосредственное измерение его затруднительно.
Обычно в таких приборах в цепь электродов последовательно включают достаточно большое сопротивление R.
Падение напряжения от ионизационного тока на таком сопротивлении подается на усилитель, в выходную цепь которого включен измерительный прибор Г (рис. 3 с лева).
Пример работы дозиметра
Например, рентгенометр ДП-1 (рис. 3 с права). При облучении ионизационной камеры ИК под действием напряжения от батареи Б1 между электродами камеры возникает ток, который проходит по сопротивлению R.
Падение напряжения на нем подается на сетку усилительной лампы Л. В анодную цепь лампы включен микроамперметр Г и параллельно ему цепь, с помощью которой компенсируется отклонение стрелки под действием тока покоя лампы (кнопка К служит для проверки установки ноля прибора под действием излучения).
При этом отклонение стрелки прибора прямо пропорционально напряжению на сетке лампы и, следовательно, мощности дозы излучения, действующего на камеру. Шкала прибора градуирована в р/ч, пределы измерения от 1 до 104 р/ч.
В нижней части корпуса расположена ионизационная камера К, закрытая снизу листком фольги, а также металлической крышкой, которая откидывается в сторону при измерениях с бета-излучением и батареи питания Б.
На щитке дозиметра находятся измерительный прибор Г и ручки управления. Дозиметр предназначен для измерения уровня бета- и гамма-излучения в полевых условиях.
Статья на тему дозиметр