A doziméter az expozíciós dózis , a fotonsugárzás kerma , az elnyelt dózis és a foton- vagy neutronsugárzás ekvivalens dózisának mérésére, valamint a felsorolt mennyiségek teljesítményének mérésére szolgáló eszköz [1] . Magát a mérést dozimetriának nevezik .
Az elnyelt dózistól eltérően [2] a sugárbiztonságban normalizált egyenértékű és effektív dózisok a gyakorlatban nem mérhetők [3] . Konzervatív értékelésükhöz bevezetik az ún. üzemi mennyiségeket, amelyek mértékegységeiben a sugárzásfigyelő berendezéseket (dózismérőket) kalibrálják. Jelenleg a következő működési értékek vannak szabványosítva és használatosak [4] :
Az első két értéket a környezeti monitorozáshoz, a harmadikat pedig az egyéni dozimetriához (például személyes hordható dózismérők használatával) használják.
A mért üzemi értékek segítségével konzervatív módon meg lehet becsülni a kapott effektív dózis értékét [5] . Ha az üzemi érték értéke kisebb, mint a megállapított határértékek, akkor nincs szükség további újraszámításra [5] [6] .
A korábban gyártott dozimétereket a maximális ekvivalens dózis (H max ), az ekvivalens dózisindex (ED) vagy a terepi ekvivalens dózis egységeiben lehetett kalibrálni [7] [8] , emellett az expozíciós dózisértéket (X) alkalmaztuk.
A háztartási készülékek általában fény- és / vagy hangjelzéssel és kijelzővel rendelkeznek a mérések leolvasására. A méret és a kivitelezés a csuklókarkötőtől a "zsebkivégzésig" változó. Folyamatos működési idő egy akkumulátorról több órától több hónapig.
A háztartási készülékek általában nem teszik lehetővé a neutronforrásokkal érintkezve kapott dózis becslését [9] . A foton-, α- és β-sugárzás értékelése a további szűrők meglététől és az alkalmazott érzékelők jellegétől függ. Például az SBM-20 érzékelőre tervezett és tömör műanyag tokban készült eszközök csak egyfajta IR -foton (kemény γ-sugárzás) mérésére vannak beállítva [9] .
A háztartási doziméterek mérési tartománya általában a készülékben használt érzékelők jellegétől függ. Például az SBM-20 érzékelőnél a határ 4*10 3 impulzus/sec, ahol a 60 impulzus/μR lesz a ≈66 μR/sec [10] mérési határ, függetlenül a képernyőn megjelenő beosztástól. A küszöbértékekhez közeledve az érzékelés meghibásodása következik be, ami annak köszönhető, hogy az érzékelőben parázskisülés képződik. A képernyőn látható dózisteljesítmény értékei gyorsan csökkennek.
A sugárzás rögzítő elemeként a dózismérőkben az ionizáló sugárzás gázkisülési mutatóit használják az ionizált tér lavinatörésének hatására, a kritikushoz közeli, de azt nem meghaladó térerősségnél. Ehhez a Geiger-számláló elektródák közötti terében a térerősséget telítési állapotban tartják, de az önlebontás határa alatt ( glow kisülés ). Ez a Geiger-fennsík határa - egy vízszintes szakasz az érzékelők áram-feszültség jellemzőiről. Ebben az állapotban az érzékelőtérben megmarad a térerősség, amely az elektródák közötti adott távolságra korlátozó, de nem elegendő a köztük lévő független meghibásodáshoz, és az érzékelőt zárt határállapotban tartják.
Amikor az ionizáló sugárzás belép az érzékelő terébe, annak hatására kényszerionizáció következik be (szabad töltéshordozók megjelenése), és lavinaletörés következik be a pálya mentén a feltöltött elektromos térben, amelyet a „katód-anód” irányba orientál elektrosztatikus mező, melynek hatására ezek a szabad töltéshordozók esnek, és a tranzitzóna láncionizációja által vonzott töltéshordozók. És mivel az érzékelő önkapacitása (C gáz ) minimális, megfelelően megválasztott R n ellenállás mellett az érzékelő elektrosztatikus potenciáljának teljes kisülése következik be, aminek kimerülése után a meghibásodás lecsökken, teljesen leesve a potenciált az érzékelőre. a fennsík alsó széle. Így az érzékelő a meghibásodás idejére zárt állapotba kerül, ami a C e kondenzátor által átadott impulzust generál , amely egyidejűleg kisül is, aminek köszönhetően a részecske vagy gamma kvantumnak megfelelő impulzus kvantitatívan belép. a csillapító bemenet, és az érzékelő holt mérési időre megy (a térkondenzátor újratöltési ideje a plató alsó széléig, amelynél nem képes sugárzást érzékelni).
A csillapító az impulzust amplitúdójában és előlapjaiban egy téglalap alakúra igazítja, és ebben a formában továbbítja az impulzusszámlálónak, amely ezeket az impulzusokat számlálóként érzékeli, egy szigorúan meghatározott időt, amelyet az időzítő határoz meg és az érzékelő / érzékelők munkatérfogatától függően. hogy a mérési eredmény a megadott mennyiségekben megfeleljen a sugárdózis tényleges értékének. Vagyis a számláló az érzékelő munkatérfogatában egységnyi idő alatt számolja az impulzusok számát (regisztrált kvantumokat), vagy (egydetektoros áramkör esetén) „lelassítja” a visszaszámlálást egységnyi egységenként. holtidő (elölről az aktuális számláló impulzus eséséig, az időzítő felfüggesztésével) ugyanazzal a csillapítóval, vagy (többdetektoros áramkör esetén) impulzusokat regisztrál a készenléti üzemmódban maradó érzékelőkkel a újratöltés. A kezdeti teljes (előre beállított) mérési idő mérnökileg mereven (kvarc időzítővel) van beállítva kalibrált állandóként, amely közvetlenül kapcsolódik az érzékelők teljes munkatérfogatához . A mérési idő végén a leolvasás és a nagyfeszültségű érzékelő áramfejlesztője zárolásra kerül, és a mérési ciklus végéről (ha konstruktívan lehetséges) jelzést ad ki.
Mivel a tényleges mérési ciklusidő az érzékelő áramkörétől függően egy (ANRI 01 02 4 + 2 érzékelőrendszerrel) és öt perc (ugyanaz a Master-1, amelynek példája az alap blokkvázlatot mutatja egy érzékelővel) ), ezek a készülékek gyakorlatilag nem használhatók keresési célra, és kifejezetten a háttérsugárdózis mérésére szolgálnak körsugárzó érzékelőrendszerrel, munkatérfogatukra csökkentve, vagy a készülékhez képest tartósan elhelyezett sugárforrás sugárzási szintjének mérésére. az expozíció.
A dózismérő a következőket tartalmazhatja:
Ilyen például az ID-11 kémiai doziméter (ezüst-aktivált aluminofoszfát üveg), amely a gamma és a vegyes gamma-neutron sugárzás hatásait regisztrálja. A rögzített dózist IU-1 (vagy GO-32) mérőeszközzel mérik 10 és 1500 rad közötti tartományban. A sugárdózist az időszakos expozíció során összegzik és 12 hónapig tárolják a dózismérőben. Az ID-11 tömege 25 g, az IU-1 tömege 18 kg.
Az ionizáló sugárzás detektorai [12] (a dózismérő érzékelő elemei, amelyek arra szolgálnak, hogy az ionizáló sugárzás okozta jelenségeket elektromos vagy más mérhető jellé alakítsák) különböző felépítésű és működési elvű érzékelők lehetnek:
A Szovjetunióban a háztartási doziméterek az 1986-os csernobili baleset után váltak a legelterjedtebbé . Addig a dozimétereket csak tudományos vagy katonai célokra használták.
A Bomab (The BOttle MAnikin Absober) egy fantom, amelyet 1949-ben fejlesztettek ki, és azóta Észak-Amerikában, ha nem világszerte alkalmazták.[ pontosítás ] ipari szabványként (ANSI 1995) a teljes test számlálására használt doziméterek kalibrálására.
A fantom 10 polietilén palackból áll, amelyek hengerek vagy elliptikus léggömbök lehetnek, amelyek a fej, a nyak, a mellkas, a has, a combok, a lábak és a karok. Minden szakasz tele van radioaktív vizes oldattal, amelynek radioaktivitása arányos az egyes szakaszok térfogatával. Ez utánozza az anyag egyenletes eloszlását a testben.
A mérési hatékonyság kalibrálására használt radioaktív izotópok példái az 57 Co , 60 Co , 88 Y , 137 Cs és 152 Eu .
A Lung Counter ( en: Lung Counter ) egy olyan rendszer, amelyet arra terveztek, hogy mérje és számolja a radioaktív gázok és aeroszolok által belélegzett sugárzást, amely eléggé oldhatatlan a test szöveteiben ahhoz, hogy több hétre, hónapra vagy évre elhagyja a tüdőt. Sugárzásérzékelőből vagy detektorokból és a hozzájuk tartozó elektronikából áll.
Az ilyen rendszereket gyakran a szobák alsó emeletein helyezik el (a kozmikus háttér hadronikus összetevője elleni védelem érdekében), és a háttér gammasugárzás (vastag falak acélból, ólomból és más nehéz anyagokból) és a neutronok elleni védelem veszi körül. sugárzás (kadmium, bór, polietilén).
Mivel a tüdőszámlálót elsősorban alacsony energiájú gamma- vagy röntgensugárzást kibocsátó radioaktív anyagok mérésére használják, a rendszer kalibrálásához használt fantomnak antropometrikusnak kell lennie. Az emberi test ilyen fantomját például a Livermore National Laboratory-ban fejlesztették ki. E. Lawrence (Torso Phantom).
Modern személyi doziméter
A modern doziméterek egyik fajtája
A modern doziméterek egyik fajtája
Ionizációs doziméter, nem közvetlen leolvasás, elavult, de még mindig sok üzemben használatos
Az atomerőmű személyzete által használt modern, közvetlen leolvasású doziméterek egyik típusa
Egyedi gamma és vegyes gamma - neutron sugárzás dózismérő ID-11
A DP-5V dózisteljesítmény-mérő foszforeszkáló skálája