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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA radiazioni radioattive. Come rilevarlo? Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / dosimetri Dispositivi speciali aiutano a rilevare la contaminazione radioattiva nel tempo. Naturalmente, non siamo in grado di vedere, sentire o "catturare" una particella radioattiva. Ma i dispositivi usano le proprietà della radiazione radioattiva per dare effetti diversi quando passano attraverso una sostanza. Ad esempio, sotto l'influenza della radiazione radioattiva, alcune sostanze iniziano a brillare, un certo numero di soluzioni cambia colore e le lastre fotografiche si illuminano. Il metodo più comune per rilevare le emissioni radioattive è la loro capacità di ionizzare vari gas. Puoi assemblare tu stesso il dispositivo più semplice per questo (Fig. 1). Posizionare due piastre metalliche in una scatola di plastica o in un recipiente di vetro e applicare loro tensione da una sorgente CC o da un raddrizzatore. Collegare il dispositivo di misurazione al circuito. Prendi un raddrizzatore che ti permetta di cambiare la tensione da 0 a 400 V.
Finché non ci sono ioni nell'aria, l'aria è un isolante, il circuito è aperto e non vi scorre corrente. Se, sotto l'influenza della radiazione radioattiva, compaiono ioni caricati elettricamente tra le piastre, allora iniziano immediatamente a muoversi - positivo verso la piastra negativa, negativo - verso il positivo, cioè una corrente elettrica inizia a fluire tra le piastre. La quantità di corrente dipende da due motivi: dall'intensità della radiazione radioattiva e dalla tensione che applichiamo alle piastre. Se, con la stessa radiazione radioattiva, aumentiamo gradualmente la tensione sulle piastre, e poi mettiamo sul grafico la lettura del microamperometro, otteniamo l'immagine mostrata in Figura 2.
Abbiamo notato che nella sezione OA, l'intensità della corrente aumenta proporzionalmente sollecitazione della piastra? Questo perché la durata dello ione è molto breve ea basse tensioni, alcuni ioni non hanno il tempo di "correre" verso le piastre: si incontrano con ioni di segno opposto, si combinano con essi (ricombinano) e si trasformano in atomi neutri. Maggiore è la tensione, più ioni hanno il tempo di "correre" verso le piastre e, quindi, più forte è la corrente. Nella sezione AB, la tensione aumenta, ma la corrente non aumenta. Qual è l'indovinello? È semplice: tutti gli ioni formati dalla radiazione radioattiva sono riusciti a "correre" verso le piastre e semplicemente non ci sono altri ioni. Questa corrente è chiamata corrente di saturazione e l'area sul grafico è chiamata area "PLATO". Nella sezione BV, la tensione aumenta leggermente e la corrente aumenta bruscamente. La tensione qui attraversa il confine oltre il quale inizia la scarica del gas. In una scarica di gas, l'energia che uno ione guadagna spostandosi verso la piastra diventa immediatamente così grande che questo ione, cadendo in un atomo vicino, lo scompone in 2 ioni. Quelli, a loro volta, rompono i due atomi successivi, ecc. Pertanto, è sufficiente che almeno una coppia di ioni appaia tra le piastre, poiché si verifica la ionizzazione istantanea dell'intero gas tra le piastre. Naturalmente, i sensori (o, come si suol dire, i rivelatori) utilizzati negli strumenti dosimetrici sono diversi dalle nostre piastre primitive. Per rilevare grandi dosi di radiazioni radioattive, vengono utilizzati dispositivi con camere di ionizzazione. Cosa rappresenta? È una scatola di plastica piena d'aria con pareti rivestite di grafite. Un elettrodo a forma di T è fissato all'interno della scatola (Fig. 3) e le pareti fungono da secondo elettrodo.
Le camere di ionizzazione operano nella regione di tensione "plateau" (Fig. 2). Pertanto, come probabilmente hai intuito, la corrente di ionizzazione dipende fortemente dal volume della camera: più grande è la camera, più ioni contiene. Per misurazioni accurate, vengono utilizzati dispositivi con contatori di scarica di gas. Ogni contatore ha un elettrodo positivo - il filo centrale - e un elettrodo negativo cilindrico che lo circonda (Fig. 4). Il filo centrale è realizzato in una lega speciale - kovara. Elettrodo cilindrico - realizzato in acciaio con uno spessore di circa 50 micron o vetro con uno strato di rame depositato sulla sua superficie.
I contatori sono riempiti con una miscela neon-argon con l'aggiunta di alogeni (cloro, bromo) o alcool. Gli alogeni e gli alcoli altamente atomici assorbono bene la gamma quanti e quindi prevengono la comparsa di false scariche del contatore dovute agli elettroni secondari eliminati dalla gamma quanti dalle pareti del contatore. Tali contatori sono anche chiamati autoestinguenti. I contatori hanno una frequenza di conteggio, un "tempo morto" e un fattore di amplificazione del gas. La frequenza di conteggio è il numero di lampeggi (impulsi) al secondo. I contatori autoestinguenti possono dare fino a 5mila flash (scariche) al secondo. Il "tempo morto" è il tempo durante il quale gli ioni positivi e negativi "corrono" verso i loro elettrodi. In questo momento, qualsiasi nuova particella che entra nel contatore non verrà registrata, poiché tutto il gas nel volume del contatore è già ionizzato. Il fattore di amplificazione del gas è un numero che mostra quante volte il numero primario di ioni viene amplificato come risultato della ionizzazione a valanga nel contatore. Può raggiungere decine di migliaia. L'industria produce un'ampia varietà di contatori; ad esempio, STS-2, STS-5 (acciaio, autoestinguente), tipo AS e STS, fine - MST-17, insensibile - SI-BG, ecc. Le correnti generate nelle camere di ionizzazione e nei contatori a scarica di gas sono così piccole che è molto difficile misurarle direttamente. Devi preamplificare. L'amplificatore valvolare più comunemente usato. Per misurare in questo caso, la tensione dall'alta resistenza viene applicata alla griglia di controllo della lampada a triodo (Fig. 5). La tensione negativa sulla rete è selezionata in modo tale che in assenza di corrente attraverso il contatore di scarica del gas, la lampada sia bloccata. Se la corrente scorre nel circuito del misuratore, la tensione sulla griglia della lampada diminuirà a un valore tale che la lampada "si apre" e la corrente scorre attraverso di essa. Più corrente fluirà nel circuito del misuratore, più corrente fluirà attraverso la lampada, nel suo circuito anodico. Ma la corrente nel circuito dell'anodo è molte volte maggiore della corrente nel circuito del misuratore. Ciò significa che può già essere misurato con un microamperometro convenzionale.
Di solito, nel circuito sono inclusi diversi resistori ad alta resistenza di diverse dimensioni. Quindi il campo di misurazione si espande. In questo modo vengono misurate solo le correnti totali di una pluralità di scariche in un contatore di scariche di gas. Se è necessario calcolare con precisione il numero di lampi al suo interno, vengono utilizzati contatori meccanici e contatori elettronici. La velocità di conteggio di un contatore a scarica di gas, come già accennato, è di circa 5mila impulsi al secondo, mentre quella meccanica è di soli 100 impulsi al secondo. Pertanto, per aumentare la risoluzione di un contatore meccanico, vengono utilizzati schemi di ridimensionamento. Puoi leggere del dispositivo e del principio del loro funzionamento sul conteggio delle celle (trigger) nel libro di I. P. Bondarenko e N. V. Bondarenko "Fondamenti di dosimetria delle radiazioni ionizzanti" (ed. "Scuola superiore", M., 1962). Per misurare le dosi di radiazioni ricevute in un certo periodo, vengono utilizzati principalmente due metodi: 1) misurare il grado di scarica di un condensatore caricato a un certo potenziale e 2) cambiare il colore di alcune soluzioni sotto l'influenza di radiazioni ionizzanti I dispositivi per misurare le dosi ricevute sono chiamati dosimetri. Un dosimetro individuale è un condensatore, un elettrodo del quale è il perno centrale e il secondo è il corpo. Per scoprire quale dose di radiazione è passata attraverso il dispositivo, le cariche iniziale e residua del dosimetro vengono misurate con un dispositivo speciale. Un dosimetro chimico è un'ampolla riempita con una certa soluzione. Sotto l'influenza delle radiazioni, il colore della soluzione cambia. Il dosimetro più semplice può essere un elettroscopio da laboratorio convenzionale, la cui scala è precalibrata in roentgens o milliroentgens. Essendo carico, un tale elettroscopio, sotto l'influenza delle radiazioni ionizzanti, inizierà a scaricarsi. Dall'entità della sua scarica, si può giudicare la dose di radiazioni. Autori: A.Tsurikov, O.Kalichenko
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