Принципи дії дозиметричних приладів

При взаємодії радіоактивних випромінювань із середовищем відбувається іонізація та збудження її нейтральних атомів і молекул. Ці процеси призводять до істотних змін фізико-хімічних властивостей середовища, що піддалося опроміненню, які можна реєструвати. Залежно від того, яке фізико-хімічне явище реєструється, розрізняють іонізаційний, хімічний, сцинтиляційний та інші методи вимірювання іонізуючих випромінювань. Основним методом є іонізаційний. Його сутність у тому, що під дією іонізуючих випромінювань відбувається іонізація молекул повітря, внаслідок чого збільшується його електропровідність. Якщо об’єм газу замкнути між двома електродами, до яких прикладена напруга, тоді між ними виникне іонізаційний струм, який можна вимірити. Прилад, в якому під дією іонізуючих випромінювань виникає іонізаційний струм, має назву детектор випромінювань. У дозиметричних приладах як детектори іонізуючих випромінювань використовуються іонізаційні камери та газорозрядні лічильники.

Іонізаційна камера (ІК) використовується в приладах, призначених для вимірювання потужності дози випромінювань (ДП–3Б та ін.) та дози випромінювання (ДКП–50А та ін.) і являє собою прилад, який складається з двох ізольованих один від одного електродів, до яких підведена напруга від джерела постійного струму. Об’єм ІК наповнюється повітрям. За нормального тиску при впливі на робочий об’єм радіоактивного випромінювання в ІК утворюються електрони і позитивно заряджені іони.

Під впливом сил електричного поля електрони пересуваються до позитивного електрода (анода), а позитивно заряджені електрони – до негативного (катода). Частина цих іонів і електронів при зіткненні між собою буде рекомбінувати, а інша частина, досягнувши електродів, – нейтралізуватись на них. У підсумку заряд на електродах буде зменшуватися, що спричинить приплив нових зарядів від джерела постійного струму, тобто в зовнішньому ланцюзі ІК буде протікати електричний струм, який зветься іонізаційним. Значення іонізаційного струму буде визначатися потужністю дози (Р) випромінювання, яка діє на робочий об’єм ІК, і напругою, яка прикладена до електродів. Отже, вимірюючи величину іонізаційного струму, можна визначити потужність дози випромінювання, яка діє на ІК.

Газорозрядний лічильник (ГЛ) використовується як детектор іонізуючих випромінювань у приладах, які призначені для виявлення радіоактивного зараження місцевості та об’єктів (ДП–5В та ін.). ГЛ являє собою металевий циліндр з тонкою коаксиально розташованою металевою ниткою (зовнішній та внутрішній електроди), до яких прикладена досить висока напруга. Простір між електродами заповнений сумішшю інертних газів під зниженим тиском.

Принципова різниця ГЛ від ІК полягає в тому, що ГЛ використовує посилення іонізованого струму за рахунок явища ударної іонізації в газі.

Основними приладами радіаційної розвідки в системі цивільного захисту є вимірювачі потужності дози ДП–5В (А,Б) та ДП–3Б.

1 – випромінювання, 2 – іонізаційна

камера, 3 – напрям струму, 4 – гальванометр

Рисунок 21 – Іонізаційна камера

1 – корпус лічильника (катод),

2 – нитка лічильника (атод),

3 – виводи, 4 – ізолятори

Рисунок 22 – Газорозрядний лічильник з металевим корпусом

Прилади радіаційної розвідки

Індикатор-сигналізатор ДП – 64 (Рис.23) використовується для постійного нагляду та визначення початку радіоактивного зараження. Прилад працює в режимі спостереження і забезпечує звукову та світову сигналізацію через 3 сек. після досягнення рівня радіації – випромінювання 0,2 Р/год. Наявність гама- випромінювання визначається за спалахами неонової лампочки та звуковим сигналом. Пульт встановлюється в приміщенні, а датчик розміщується ззовні. Живлення приладу здійснюється від мережі напругою 220/127 В або від акумуляторної батареї.

1 – пульт сигналізації,

2 – перемикач „робота-контроль”,

3 – перемикач „Вкл.- вимкнено”,

4 – кабель живлення,

5 – датчик,

6 – неонова лампочка,

7 – динамік.

Рисунок 23 – Індикатор сигналізатор ДП–64

Бортовий рентгенометр ДП-3Б призначений для вимірювання потужності дози гама-випромінювань на місцевості з рухомих об’єктів.

Технічні дані:

- діапазон вимірювань – 0,1: 500 Р\год.;

- похибка вимірювань – 10 % (на першому піддіапазоні 15 %);

- діапазон вимірювань розділений на 4 піддіапазони (х1, х10, х100, 500).

1 – кабель живлення;

2 – кнопка „Перевірка”;

3 – мікроамперметр;

4 – лампа підсвітки;

5 – покажчик положення перемикача;

6 – лампа світової індикації;

7 – перемикач піддіапазонів;

8 – запобіжники;

9 – кабель виносного блока.

Рисунок 24 – Рентгенометр ДП–3Б

Будова приладу: вимірювальний пульт, виносний блок, з’єднувальні кабелі, запасне оснащення.

На передній панелі вимірювального пульту розташовано:

- мікроамперметр;

- перемикач піддіапазонів;

- лампу світлової індикації;

- патрон з лампою підсвітки шкали;

- покажчик положення перемикача;

- кнопку „Перевірка”.

Перехід із піддіапазона на піддіапазон здійснюється за допомогою ручки перемикача. На І, ІІ, ІІІ піддіапазонах відлік результатів проводиться за верхньою шкалою (0 – 1 Р/год) з наступним множенням на відповідний коефіцієнт встановленого піддіапазону (табл.1).

Живлення приладу здійснюється від бортової мережі напругою 12 В або 24 В постійного струму.

Виносний блок складається з корпусу і циліндричного кожуха. Всередині блока знаходиться циліндрична іонізаційна камера та частина електричної схеми.

Принцип дії: під впливом випромінювання на іонізаційну камеру виникає іонізаційний струм, який пропорційний потужності дози. Мікроамперметр реєструє середнє значення струму.

Таблиця 27 – Межі вимірів на кожному діапазоні

Піддіапазо-ни	Положення перемикача	Шкала приладу	Одиниці вимірюван-ня	Під діапазони вимірювань	Час встан. результатів вимірювань
І	х 1	0 – 1	Р/год	0,1 – 1	5с
ІІ	х 10	0 – 1	Р/год	1 – 10	5с
ІІІ	х 100	0 – 1	Р/год	10 – 100	5с
ІV		0 – 500	Р/год	50 - 500	5с

Підготовка приладу до роботи проводиться в такому порядку:

1. Провести зовнішній огляд.

2. Встановити блок на робочому місці.

3. Перемикач електромережі поставити в необхідне положення (12 або 14 В).

4. Під’єднати кабель до електромережі.

5. Перемикач піддіапазонів поставити в положення „Вімк.”. Повинна засвіти-тися лампочка підсвітки шкали і перемикач піддіапазонів.

6. Натисканням кнопки „Перевірка” перевірити працездатність приладу (стрілка повинна встановитися в діапазоні 0,4 – 0,8 поділок шкали) і 3 – 4 рази на секунду буде спалахувати сигнальна лампочка.

7. У положенні „х 1, х 10, х 100, х 500” з’являються звуки високої тональності.

Вимірювач потужності дози ДП–5В (рентгенометр) призначений для:

- виявлення радіоактивного випромінювання;

- вимірювання рівня гама-радіації на місцевості і радіоактивної зараженості поверхні різних предметів за гама-випромінюванням;

- виявлення бета-випромінювання.

Діапазон вимірювання приладу від 0,05 мР/год до 200 Р/год. Прилад має 6 піддіапазонів (табл.28).

Таблиця 28 – Діапазони вимірювання приладу ДП-5В

Піддіапазони	Положення ручки перемикача	Шкала	Одиниця вимірювання	Границя вимірювання
І	х200	0–200	Р/год.	5–200
ІІ	х1000	0–5	мР/год.	500–5000
ІІІ	х100	0–5	мР/год.	50–500
ІV	х10	0–5	мР/год.	5–50
V	х1	0–5	мР/год.	0,5–5
VІ	х0,1	0–5	мР/год.	0,05–0,5

Живлення приладу здійснюється від 3-х елементів живлення типу А-336 (один елемент використовується для підсвічення шкали мікроамперметра).

1 – головні телефони;

2 – футляр з кришкою;

3 – тумблер підсвітки шкали

мікроамперметра;

4 – шкала мікроамперметра;

5 – кнопка скидання показника

мікроамперметра;

6 – перемикач піддіапазонів;

7 – кабель;

Рисунок 25 – Вимірювач потужності 8 – блок детектування;

дози (рентгенометр) ДП-5В 9 – подовжувальна штанга.

Комплект елементів живлення забезпечує безперервну роботу протягом 70 год. Живлення приладу можливе від зовнішнього джерела постійного струму напругою 12 або 24 В. Для цього використовується розподільник напруги. Вага приладу з елементами живлення – 3,2 кг.

Підготовка приладу до роботи.

1. Встановити ручку перемикача піддіапазонів у положення 0.

2. Під’єднати джерело живлення.

3. Поставити ручку перемикача з положення (контроль режиму). Стрілка приладу повинна встановитись у контрольному секторі.

Примітка: якщо стрілка не відхиляється або не встановлюється, необхідно перевірити справність елементів живлення.

4. Перевірити працездатність приладу, для чого:

- під’єднати телефон;

- встановити екран блока детектування в положенні „К”;

- послідовно встановити ручку перемикача в положення х 1000, х 100, х 10, х 1, х 0,1.

При цьому стрілка мікроамперметра в положеннях х1000, х100 (2 і 3 піддіапазони) не відхиляється через недостатню активність контрольного елемента; в положенні х 10, стрілка відхиляється, а в положеннях х 1 і х 0,1 стрілка повинна зашкалювати. Потріскування в телефоні повинне бути відчутним на всіх піддіапазонах, окрім першого. На піддіапазоні „х 10” необхідно знати показники приладу та порівняти їх із записом у паспорті. У випадку, коли різниця не перевищуватиме 30 %, похибка буде у межах норми – приладом можна користуватися.

5. Повернути екран блоку детектування в положення „Г”.

6. Поставити ручку перемикача в положення х 0,1 – прилад до роботи готовий.

Вимірювання рівнів радіації на місцевості:

- вимірювання проводити в засобах індивідуального захисту;

- підготувати прилад до роботи і повісити на шию на висоті 0,7м від поверхні землі;

- екран блока детектування поставити в положення „Г”,

- перемикач піддіапазонів перевести в положення „200” (1 піддіапазон),

- показання приладу знімати за нижньою шкалою від 5 – 200 Р/год,

- після закінчення вимірювань прилад вимкнути.

Вимірювання радіоактивного зараження поверхонь різних предметів за гама-випромінюванням:

- вимірювання проводити в засобах індивідуального захисту;

- підготувати прилад до роботи;

- екран блока детектування поставити в положення „Г”;

- блок детектування закріпити на подовжувальній штанзі;

- піднести блок детектування до обстежуваної поверхні предмета на відстані 1 – 1,5 см;

- перемикач піддіапазонів послідовно встановити в положення х 1000, х 100, х 10, х 1, х 0,1;

- показання знімати з верхньої шкали в мР/год і множити на коефіцієнт відповідного положення перемикача;

- після закінчення вимірювання прилад вимкнути.

Виявлення бета-випромінювань:

- робота з приладом виконується в послідовності, яка вказана для випромінювання радіоактивної поверхні за гама-випромінюванням;

- отримавши відхилення стрілки мікроамперметра, екран блока детектування поставити у положення „Б”;

- збільшення показань приладу на одному діапазоні порівняно з гама-випромінюванням, показує наявність бета-випромінювань на досліджувальній поверхні;

- після закінчення вимірювання прилад вимкнути.

Визначення гама-зараження об’єктів проводиться, як правило, на незараженій місцевості. При вимірюванні зонд розміщують на відстані 1–1,5 см від поверхні об’єкта (Рис.26).

Рисунок 26 – Вимірювання гама-фону випромінювання на робочому місці дозиметриста.

Рисунок 27 – Визначення забрудненості об’єкта.

Рисунок 28 – Вимірювання радіоактивного забруднення води.

Для контролю за радіаційним забрудненням можуть також застосовуватися прилади, що використовуються в різних галузях промисловості. Для прикладу СРП–68–01 „Пошук” – геологічний прилад, призначений для пошуку радіоактивних руд, радіометр РУП–1 – універсальний прилад для виявлення та вимірювання ступеня забруднення альфа- і бета-активними речовинами та визначення потужності дози гама-випромінювання, пошуковий радіометр СРП–2 та інші.

Рисунок 29 – Радіометри ДРГ–01Т, „Прип’ять” та „Белла” (зліва направо)

Прилади дозиметричного контролю

Прилади дозиметричного контролю призначені для визначення отриманої людиною дози опромінення.

Комплекти дозиметрів ДП-24 і ДП-22В призначені для вимірювання індивідуальних доз гама-опромінення особистого складу формувань цивільного захисту, що діють на зараженій радіоактивними речовинами місцевості.

Комплект складається із зарядного пристрою ЗД–5 і дозиметрів ДКП–50–А (дозиметр кишеньковий прямопоказувальний на 50 рентген). Дозиметри забезпечують вимірювання індивідуальних доз гама-опромінення в діапазоні 2–50 Р при потужності доз 0,5 – 200 Р/год.

Підрахунок вимірюваних доз проводиться за шкалою, яка знаходиться у середині кожного дозиметра і яка відградуйована в рентгенах.

Тривалість роботи з одним комплектом живлення – не менше 30-ти годин. Конструкція дозиметрів забезпечує їх герметичність. Саморозряд дозиметрів не перевищує 2 поділки за добу.

1 – зарядний пристрій; 2 – дозиметри.

Рисунок 30 – Комплекти індивідуальних дозиметрів:

а – ДП–22В; б – ДП–24

Підготовка дозиметра до роботи:

1. Відкрутити захисну оправу дозиметра і захисний ковпак гнізда.

2. Ручку потенціометра на зарядному пристрої повернути проти годин-никової стрілки до кінця.

3. Дозиметр вставити в гніздо зарядного пристрою.

4. Спостерігаючи в окуляр, легко натиснути на дозиметр і повернути ручку потенціометра вправо, доти, доки зображення нитки на шкалі дозиметра не перейде на „0”, після чого вийняти дозиметр з гнізда.

5. Перевірити розміщення нитки на шкалі, оглянувши її при денному світлі: при вертикальному положенні шкали нитка повинна знаходитись на поділці „0”.

6. Вкрутити захисну оправу дозиметра і ковпачок зарядного гнізда. Дозиметр під час роботи на зараженій радіоактивними речовинами території носять у кишені. Таким чином, періодично дивлячись в окуляри дозиметра на розташування нитки на шкалі, визначають отриману величину дози гама-випромінювання.

Комплекти дозиметрів ДП–24 і ДП–22В відрізняються тільки кількістю дозиметрів. Перший має 5, а другий – 50 індивідуальних дозиметрів.

Комплект вимірювача дози ІД – 1 призначений для вимірювання поглинутих доз гама- і нейтронного випромінювання.

Технічні дані:

- діапазон вимірювань – 20 – 500 рад;

- похибка вимірювання 20 %;

- діапазон робочих температур – -40 – +50 С;

- вага індивідуального дозиметра – 40 г, зарядного пристрою – 540 г, комплекту в футлярі – 2 кг.

- саморозряд дозиметра при нормальних умовах не перевищує: за 24 години на одну поділку, за 150 годин – на дві поділки.

Будова приладу:

- індивідуальні дозиметри – 10 шт.

- зарядний пристрій ЗД–6 – 1 шт.

Індивідуальний дозиметр ІД-1 призначений для вимірювання гама- і нейтронного випромінювання. На відміну від ДКП–50А, в іонізаційну камеру додано бор для забезпечення вимірювання доз гама- і нейтронного випромінювання. Шкала дозиметра має 25 поділок. Ціна ділення – 20 рад однієї поділки.

Рисунок 31 – Комплект ІД-1: 1 – дозиметри; 2 – зарядний пристрій ЗД-6.

Зарядний пристрій ЗД-6 призначений для зарядження дозиметра.

Склад приладу:

- перетворювач механічної енергії в електричну;

- зарядно-контактний вузол;

- розрядник;

- ручка регулювання вихідної напруги;

- дзеркало освітлення шкали дозиметра.

Принцип дії:

При обертанні ручки регулювання вихідної напруги за годинниковою стрілкою, рухомо-важільний механізм створює тиск на 4 паралельно з’єднані п’єзопластинки, на кінцях яких виникають електричні розряди, які заряджають дозиметр (конденсатор дозиметра).

Зарядження дозиметрів та зняття показів:

1. Ручку зарядного пристрою проти годинникової стрілки вивести до кінця.

2. Викрутити заглушку дозиметра і вставити його в зарядно-контактне гніздо.

3. Зорієнтувати зарядний пристрій (дзеркало) до зовнішнього джерела світла.

4. Досягти максимального освітлення шкали за допомогою дзеркала.

5. Спостерігаючи в окуляр, одночасно повернути ручку зарядного пристрою за годинниковою стрілкою і натиснути на дозиметр (замкнути електричне поле). Ручку крутити до встановлення нитки на „0”. Але, якщо за один хід дозиметр зарядився не до кінця, необхідно проти годинникової стрілки ручку вивести до кінця, потім у такому самому порядку продовжити зарядку дозиметра.

6. Вийняти дозиметр із зарядно-контактного гнізда, встановити заглушку.

Дата добавления: 2015-03-31