Основные дозиметрические величины и единицы их измерения

Дозиметрическая величина	Единица, её наименование, обозначение	Соотношение единиц
внесистемная	СИ
Экспозиционная доза	Рентген (Р)	Кулон на килограмм (Кл/кг)	1 Кл/кг = 3876 Р
Мощность экспозиционной дозы	Рентген в час (Р/час)	Ампер на килограмм (А/кг)	1 А/кг = 1,4·107 Р/час
Поглощённая доза	Рад (рад)	Грей (Гр)	1 Гр = 100 рад
Мощность поглощённой дозы	Рад в час (рад/час)	Грей в секунду (Гр/с)	1 Гр/с = 3,6·105рад/час
Эквивалентная доза	Бэр (бэр)	Зиверт (Зв)	1 Зв = 100 бэр
Мощность эквивалентной дозы	Бэр в год (бэр/год); зиверт в год (Зв/год)	Зиверт в секунду (Зв/с)	1 Зв/с = 3,15·109 бэр/год

Приборы, предназначенные для измерения мощности дозы облучения объекта из внешнего источника, называются измерителями мощности дозы (рентгенметрами).

Дозиметрия ионизирующих излучений.

Обеспечение радиационной безопасности в зонах радиоактивного заражения местности достигается непрерывным ведением радиационного наблюдения и разведки, контролем доз облучения личного состава, а также проведением радиометрического контроля в зоне заражения и по выходу из зараженных районов.

Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений используются дозиметрические приборы, которые подразделяются на измерители мощности дозы (индикаторы радиоактивности, рентгенометры, радиометры) и измерители дозы (дозиметры). Методы измерения ионизирующих излучений в этих приборах основаны на различных физико-химических принципах.

В основе ионизационного метода лежит явление ионизации газа в камере при взаимодействии излучения с веществом. Для измерения используются явления электропроводности ионизированного газа. В результате возникает ток между вмонтированными в камеру электродами, к которым подведено напряжение. В зависимости от режима работы приборы, основанные на появлении ионизационного тока в газах, могут использоваться для измерения плотности потоков частиц (пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера) и для измерения мощности дозы и дозы излучения (ионизационные камеры).

Химические методы дозиметрии основаны на измерении выхода радиационно-химических реакций, возникающих под действием ионизирующих излучений. Так, при действии излучений на воду образуются свободные радикалы Н^* и ОН^*. Продукты радиолиза воды могут взаимодействовать с растворенными в ней веществами, вызывая различные окислительно-восстановительные реакции, сопровождающиеся изменением цвета индикатора (например, реактива Грисса для нитратного метода). В частности, в основе работы ферросульфатного дозиметра лежит реакция

Fe²⁺ + OH^. ® Fe³⁺ + OH^-,

а при работе нитратного дозиметра

NO₃^– + 2H^. ® NO₂^– + H₂O.

Химические методы дозиметрии не обязательно связаны с водными растворами; для этих целей применяются также органические растворы, изменяющие цвет пленки или стекла. Химические методы используются, как правило, для измерения дозы излучения.

Одним из вариантов химического метода является фотографический метод. В его основе лежит восстановление атомов металлического серебра из галоидной соли под влиянием излучений. Плотность почернения фотопленки после проявления зависит от дозы излучения. Данный метод часто используется в приборах контроля профессионального облучения.

Сцинтилляционные методы основаны на регистрации вспышек света, возникающих при взаимодействии излучения с некоторыми органическими и неорганическими веществами (антрацен, стильбен, сернистый цинк и др.). Эти методы используют в приборах, предназначенных для измерения потоков фотонов и частиц.

Сущность люминесцентных методов состоит в том, что под действием ионизирующего излучения в некоторых твердотельных изоляторах (кристаллах и стеклах) носители электрических зарядов (электроны и дырки) изменяют свое положение и частично задерживаются в местах, где имеются дефекты кристаллической решетки с соответствующими максимумами или минимумами электрического поля. Центры, образованные в результате захвата носителей заряда, обладают некоторыми разрешенными энергетическими уровнями, между которыми возможны квантовые переходы носителя заряда, соответствующие испусканию или поглощению энергии. Это может отражаться в изменении оптических свойств (цвета и оптической плотности) стекла, в появлении способности к люминесцентному возбуждению под действием видимого и ультрафиолетового света (радиофотолюминесценции), в излучении световых квантов при освобождении носителей зарядов из центров-ловушек под действием теплового возбуждения (радиотермолюминесценции). Интенсивность возникающей люминесценции пропорциональна дозе излучения, в связи с чем эти методы применяются для измерения дозы излучения.

Для измерения доз нейтронов применяют наборы активационных детекторов, в которых поток и доза нейтронов определяются по наведенной в разных веществах активности. С той же целью применяются трековые детекторы, работа которых основана на регистрации следов тяжелых заряженных частиц, образующихся в веществе под действием нейтронов. Такими частицами могут быть осколки деления нептуния, изотопов урана в специальной пластинке – радиаторе, подвергнутой действию нейтронов. Следы образуют на специальной пленке – детекторе, находящейся в контакте с радиатором. Треки становятся видимыми после травления детектора (например, щелочью) и учитываются под микроскопом. Трековый метод, так же как и активационный метод, позволяет оценить флюенсы нейтронов в определенных энергетических диапазонах с последующим расчетным определением дозы. Из-за своей сложности эти методы применяются главным образом в лабораторных условиях.

Существуют и другие методы дозиметрии, применяемые в научных исследованиях и гигиеническом нормировании профессионального облучения. Некоторые из них, например, основанные на изменении электрических свойств полупроводников при действии излучения, перспективны для разработки полевых и индивидуальных средств дозиметрии.

В условиях ядерной войны необходимо будет производить три основных вида дозиметрических измерений:

- измерение уровня радиации на зараженной территории и определение границ зараженной территории;

- измерение степени радиоактивного заражения кожных покровов и обмундирования личного состава, вооружения, боевой техники, транспорта, сооружений и других предметов, а также воды, продовольствия и фуража;

- измерение дозы радиации, полученной (накопленной) личным составом или населением при нахождении на зараженной территории или в ядерном очаге.

Для этих целей применяются различные дозиметрические приборы.

Радиационное наблюдение в подразделениях, частях и учреждениях медицинской службы осуществляется с помощью индикаторов радиоактивности, предназначенных для обнаружения, сигнализации и измерения ионизирующих излучений, и рентгенометров, позволяющих осуществлять измерение уровня радиации на местности. Начинается оно с использования индикатора-сигнализатора ДП-64, пульт которого устанавливается в помещении дежурного по части. Индикатор-сигнализатор ДП-64 предназначен для постоянного радиационного наблюдения и оповещения о радиоактивной зараженности местности. Прибор работает в следящем режиме и при мощности дозы гамма-излучения 0,2 Р/ч и выше подает звуковой (раздаются щелчки) и световой (мигает лампочка) сигналы.

Измеритель мощности дозы ИМД-21 предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения и подачи светового сигнала о превышении порогового значения мощности экспозиционной дозы. Измеритель устанавливается в стационарных (ИМД-21С) или подвижных (ИМД-21Б) объектах.

Прибор ИМД-21 измеряет мощность экспозиционной дозы гамма-излучения от 1 до 10000 Р/ч с выводом информации на пульт управления. Время установления рабочего режима 5 мин, время измерения и срабатывания сигнализации до 10 с. Блок детектирования (датчик со счетчиком) благодаря наличию соединительного кабеля может выноситься за пределы помещения до 200 м. Прибор может работать круглосуточно в автоматическом режиме.

Для измерения зараженности личного состава, вооружения и военной техники, различных объектов, воды и продовольствия предназначены радиометры. Однако степень радиоактивной зараженности установить непосредственно в единицах активности технически трудно. Поэтому в ряде случаев о степени зараженности различных объектов судят косвенно, измеряя мощность дозы гамма-излучения от их поверхности, которая в определенных пределах пропорциональна степени радиоактивной зараженности. В полевых радиометрах единицей измерения мощности дозы гамма-излучения служит мР/ч.

Измеритель мощности дозы ДП-5В предназначен как для измерения уровней гамма-радиации на местности (то есть является рентгенометром), так и для определения радиоактивной зараженности различных предметов по гамма-излучению (то есть используется как радиометр). Мощность дозы гамма-излучения определяется в миллирентгенах в час для той точки пространства, в которой помещен при измерениях блок детектирования прибора. Кроме того, имеется возможность обнаружения бета-излучения.

Прибор состоит из измерительного пульта, блока детектирования, часто называемого зондом, соединенного с пультом при помощи гибкого кабеля длиной 1,2 м и раздвижной штанги, на которую крепится зонд. На блоке детектирования вмонтирован контрольный источник. Диапазон измерений прибора по гамма-излучению составляет от 0,05 мР/ч до 200 Р/ч, погрешность измерений прибора в нормальных климатических условиях не превышает ± 30% от измеряемой величины.

Назначение и принцип действия модификаций прибора ДП-5А и ДП-5Б те же, что и ДП-5В. Различия состоят в некоторых конструктивных изменениях и частично в электрической схеме.

Измеритель универсальный ИМД-12 позволяет провести измерение мощности дозы гамма-излучения в диапазоне от 10 мкР/ч до 999 Р/ч, а также измерение интенсивности бета-излучения с поверхностей и измерение удельной бета- и альфа- активности продовольствия, воды и фуража. Для осуществления каждой из этих функций к измерительному пульту прибора присоединяется соответствующий блок детектирования.

При воздействии на человека проникающей радиации ядерного взрыва, а также внешнего облучения в зонах радиоактивного заражения основным фактором, определяющим степень поражения, является доза облучения. Определение доз ионизирующих излучений, полученных личным составом, осуществляется с помощью измерителей доз или дозиметров.

Измеритель мощности дозы (рентгенометр) - ДП-5В

 

1. Назначение:

Измеритель мощности дозы (рентгенометр) ДП-5В предназначен для измерения уровней гамма-радиации и радиоактивной зараженности различных предметов по гамма-излучению. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения определяются в миллирентгенах в час для той точки пространства, в которой помещен при измерениях блок детектирования прибора.

Кроме того, имеется возможность обнаружения бета-излучения.

2. Технические данные:

1) Диапазон измерений по гамма-излучению от 0,05 мр/ч до 200 р/ч. Прибор имеет 6 поддиапазонов измерений:

 

Поддиапозоны	Положения переключателя	Шкала	Единица измерения	Пределы измерений
		0-200	р/ч	5-200
	х 1000	0-5	мр/ч	500-5000
	х 100	0-5	мр/ч	50-500
	х 10	0-5	мр/ч	5-50
	х 1	0-5	мр/ч	0,5-5
	х 0,1	0,5	мр/ч	0,05-0,5

 

2) Отсчет показаний производится по шкале с последующим умножением на соответствующий коэффициент поддиапазона, причем является рабочий участок шкалы, очерченной сплошной линией.

3) Прибор имеет звуковую индикацию на всех поддиапазонах, кроме первого.

4) Основная относительная погрешность измерений прибора в нормальных климатических условиях не превышает ±30% от измеряемой величины при облучении радиоактивным источником ⁶⁰СО.

5) Прибор обеспечивает измерения:

- в интервале температур от -50 ⁰С до +50 ⁰С и относительной влажности 65 ± 15%;

- в условиях относительной влажности 95 ± 3% при температуре 40 ± 2 ⁰С;

- при погружении блока детектирования в воду на глубину до 0,5 м;

- после пребывания в пыленесущей среде.

6) Питание прибора осуществляется от трех элементов питания типа КБ-1, один из которых пользуется только для подсвета шкалы микроамперметра для работы в условиях темноты. Свежие элементы питания обеспечивают непрерывную работу прибора в течение 55 ч.

7) Прибор имеет приспособления, позволяющие питать прибор от высоких источников постоянного тока напряжением 12 и 24 В.

8) Габаритные размеры не превышают: 82 х 134 х 163 мм (пульта) блока детектирования 50 х 164 мм: штанги с блоком детектирования 560-910 мм: укладочного ящика 497 х 132 х 277.

9) Масса прибора с элементами питания не превышает 3,2 кг. Масса полного комплекта прибора в укладочном ящике не превышает 8,2 кг.

3. Состав прибора:

а) Прибор в футляре с ремнем.

б) Удлинительная штанга.

в) Делитель напряжения для подключения прибора к внешнему источнику постоянного тока напряжением 12 и 24 В.

г) Комплект эксплуатационной документации.

д) Телефон.

е) Комплект запасного имущества.

и) Укладочный ящик.

4. Конструкция прибора:

а) Прибор состоит из измерительного пульта, блока детектирования, соединенного с пультом при помощи гибкого кабеля длиной 1,2 м. На блоке детектирования вмонтирован контрольный источник.

б) Блок детектирования герметичен, имеет цилиндрическую форму. В нем расположена плата, на которой размещены газоразрядные счетчики и другие элементы схемы. На плату надевается стальной корпус с окном для обнаружения бета-излучения. Блок детектирования имеет поворотный экран, фиксирующийся на корпусе блока детектирования в положении Б, Г, К. Положение экрана определяется риской на корпусе блока детектирования. В положении Б открывается окно в корпусе блока детектирования, в положении Г окно закрыто экраном. В положении К против окна устанавливается контрольный источник бета-излучения Б-8, укрепленный в углублении на экране. Корпус крепится к плате с помощью гайки. На корпусе есть два выступа, которыми блок детектирования ставится на обследуемую поверхность при обнаружении бета-зараженности.

5. Подготовка к работе:

а) Изучите техническое описание и инструкцию по эксплуатации.

б) Извлеките прибор из укладочного ящика, к блоку детектирования присоедините штангу, которая используется как ручка. Для этого:

- наденьте захват штанги на кабель так, чтобы торцовые пазы были обращены в сторону блока детектирования;

- вставьте захват в соединительное гнездо блока детектирования, нажмите до упора и поверните;

в) Поставьте ручку переключателя в положение (контроль режима). Стрелка прибора должна установиться в режимном секторе.

г) Установите ручку переключателя поддиапазонов в положении х1000, х100, х10, х1, х0,1, проверьте работоспособность прибора на всех поддиапазонах, кроме первого, с помощью контрольного источника типа Б-8, укрепленного на поворотном экране блока детектирования, для чего установите экран в положении “К” и подключите телефон. Вилку телефонного шнура вставьте в гнездо.

Проверьте работоспособность прибора по щелчкам в телефоне. При этом стрелка микроамперметра должна зашкаливать на 6 и 5 поддиапазонах, отклониться на 4, а на 3 и 2 может не отклоняться из-за недостаточной активности контрольного источника. Нажмите кнопку сброс, при этом стрелка прибора должна установиться на нулевую отметку шкалы. Поверните экран в положение “Г”, поставьте ручку переключателя в положение “Прибор готов к работе”.

6. Порядок работы:

Измерение гамма-излучения

В положении “Г” экрана блока детектирования прибор регистрирует мощность дозы гамма-излучения в месте расположения блока детектирования. На поддиапазоне 1 показания считаются по шкале микроамперметра 0-200. На остальных поддиапазонах показания считываются по шкале микроамперметра 0-5 умножают на коэффициент соответствующего поддиапазона. Определение заражения радиоактивными веществами поверхностей тела, одежды и т.д. проводится путем измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения от этих объектов на расстоянии между блоком детектирования и обследуемым объектом 1-1,5 см.

Обнаружение бета-излучений

Поверните экран на блоке детектирования в положение “Б”. Поднесите блок детектирования к обследуемой поверхности на расстоянии 1-1,5 см. Ручку переключателя поддиапазонов последовательно ставьте в положение х0,1, х1, х10 до получения стрелки микроамперметра в пределах шкалы.

В положении экрана “Б” на блоке детектирования измеряется мощность дозы суммарного бета-гамма-излучения. Увеличение показаний прибора на одном и том же поддиапазоне по сравнению с гамма-измерением показывает о наличии бета-излучения.

При измерениях, когда необходимо увеличить расстояние от измеряемого объекта до оператора, штанга имеет раздвижное устройство. Для увеличения ее длины необходимо вывинтить накидную гайку.

Методика измерения радиоактивного поражения продуктами.

При измерениях радиоактивного заражения продуктами ядерных взрывов различных объектов необходимо стремиться к тому, чтобы внешний гамма-фон не превышал измеряемую мощность дозы более чем в три раза. Следует иметь в виду, что чем меньше внешний гамма-фон, тем точнее результаты измерений. В случае если внешний гамма-фон превышает предельно допустимое заражение воды, пищевых продуктов, личного состава, обмундирования, снаряжения, личного оружия, техники, средств защиты более чем в три раза, то для измерения радиоактивного заражения любого из перечисленных объектов целесообразно использовать различного рода укрытия особенно подземные, которые существенно снижают гамма-фон.

1. Перед началом измерений в местах, где они будут производиться, надо определить гамма-фон. При этом головку зонда используемого прибора, экран которого должен находиться в положении “Г”, помещают на высоте 70-100 см от земли и производят отсчет величины фона по шкале микроамперметра. Объект, степень заражения которого будет определяться, должен располагаться на расстоянии 15-20 м от места измерения фона.

2. При определении поражения радиоактивными продуктами ядерного взрыва прибором ДП-5В экран головки зонда должен находиться в положении “Г”. Расстояние между упорами на головке зонда прибора и исследуемым объектом должно быть 1,0-1,5 см. Для избежания заражения прибора или зонда не следует прикасаться ими к обследуемому объекту.

3. Заражение радиоактивными веществами таких объектов, как вооружение, техника и т.п. определяются в первую очередь в тех местах, с которыми личный состав непосредственно соприкасается во время работы.

Поверхности тары с продовольствием, кухонного оборудования и инвентаря, за исключением емкостей для приготовления пищи, обследуются с внешней стороны. Емкости же для приготовления пищи (кастрюля, котлы полевых кухонь и т.п.) обследуются с внутренней и наружной стороны.

Лицевые части противогазов и обмундирования обследуются в развернутом виде.

Измерение заражения радиоактивными продуктами ядерного взрыва личного состава производится сначала со стороны груди, затем обседаемый поворачивается кругом и измерение производится со стороны спины. Особое внимание обращается на лицо, шею, живот, руки, ступни ног (подошвы сапог), которые могут быть наиболее сильно заражены.

4. По наибольшей частоте щелчков в головных телефонах или по увеличению показаний стрелочного прибора определяется место максимального заражения. Установив головку зонда прибора ДП-5В под местом максимального заражения и выждав время, соответствующее времени установления стрелки микроамперметра на данном поддиапазоне производится отсчет показаний по шкале измерительного прибора.

Если стрелка заметно колеблется, то по двум замерам, соответствующим минимальному и максимальному показаниям прибора, определяют среднее арифметическое этих показаний, которое и будет измеряемой суммарной величиной фона и заражения объекта Р (об.ф). Из полученной величины вычитают гамма-фон Р (Ф). Результат вычитания будет равен величине заражения обследуемого объекта Р (об.). В тех случаях, когда величина гамма-фона мала по сравнению с допустимыми уровнями заражения (менее 10%), его можно не учитывать, т.е. не вычитать из результатов измерений.

Примеры:

1) Р (об.ф) - 20 мР/ч Р (Ф) = 5 мР/ч.

В этом случае Р (об) = Р (об.ф) - Р (Ф) - 20 -5 = 15 мР/ч.

2) Р (об.ф) = 200 мР/ч: Р (Ф) = 10 мР/ч.

Фон по величине меньше 10% от Р (об.ф) его не вычитают. В этом случае Р (об.ф) = 200 мР/ч.

В полевых условиях чаще определяется не абсолютное значение радиоактивного заражения, а устанавливается лишь то, как заражен объект: выше или ниже допустимого значения. Этого вполне достаточно для принятия решения о дезактивации объекта.

5. При измерениях заражения поверхностей брезентовых тентов кузовов автомашин, стенок тарных ящиков и кухонных емкостей, стен и перегородок сооружений и других прозрачных для гамма-лучей объектов, для того чтобы определить, какая поверхность заражена, необходимо снять два показания прибора: при закрытом окне зонда (экран в положении “Г”) и при открытом окне (экран в положении “Б”).

Если при открытом окне зонда показания прибора заметно выше, чем при закрытом окне, то радиоактивные продукты ядерного взрыва находятся непосредственно на обследуемой поверхности, то есть поверхность заражена.