Цифровой дозиметр: принцип работы, назначение, конструкция
Цифровой дозиметр — это устройство, которое используется для измерения кермы фотонного излучения, экспозиционной дозы, поглощенной и эквивалентной доз нейтронного или фотонного излучения, а также для измерения мощности перечисленных величин.
Цифровые дозиметры используются для определения уровня радиации, контроля облучения, а также контроля радиоактивного заражения людей, техники средств индивидуальной защиты, транспорта и т.п.
Принцип действия современных цифровых дозиметров основан на захвате ионизирующего излучения электронами, которые в свою очередь захватываются кристаллами люминофора. Данные кристаллы начинают нагреваться и после достижения определенной отметки, выпускают захваченные ранее электроны в виде света, с целью точного определения количества излучения, которому подвергнуто устройство.
В некоторых моделях дозиметров предусмотрено заполнение аргоном, напряжение к которому подается с двух сторон. Бета-частицы проходят через камеру датчика, после чего начинается процесс ионизации газа, что становится причиной увеличения токопроводящих способностей аргона. Итого этого процесса становится возникновение электрического разряда, который снижает напряжение в электродах до нуля. Затем камера с аргоном восстанавливается и становится готовой к повторному использованию. Измеренный уровень излучения регистрируется в микропроцессорной плате, которая переводит его в цифровое значение.
Цифровой дозиметр может состоять из следующих элементов:
- Детекторы для измерения излучения разных типов.
- Система индикации дозы излучения.
- Съемные фильтры.
- Счетное устройство.
Основным элементом дозиметра считается детектор излучения. Он предназначен для преобразования излучения в электрический сигнал, более удобный для дальнейшей обработки. В состав дозиметра также могут входить умножитель напряжения, блоки управления, электронные блоки, одновибраторы, резонаторы, преобразователи и модуляторы. Камера, наполняемая газом, представляет собой счетчик Гейгера-Мюллера, отличающийся небольшой стоимостью и простой.
Классификация и основные параметры цифровых дозиметров
Цифровые дозиметры классифицируются по:
- Конструктивным особенностям. Согласно данному признаку цифровые дозиметры подразделяются на карманные (используются для индивидуального дозиметрического контроля), переносные (используются для группового дозиметрического контроля, определения уровня радиоактивности и ее удельной величины, определения уровня радиоактивного загрязнения объектов) и стационарные установки (применяются для непрерывного дозиметрического контроля в радиационно-опасных местах).
- Области применения. Согласно данному признаку цифровые дозиметры делятся на профессиональные и бытовые. Бытовые предназначены для измерения малых доз и изготавливаются для населения. Профессиональные дозиметры используются сотрудниками ядерных объектов.
- Способу вывода информации. Согласно данному признаку цифровые дозиметры делятся на накапливающие, прямопоказывающие, а также универсальные.
Цифровые дозиметры характеризуются рядом технических параметров, основными из которых являются: механическая устойчивость, чувствительность, температурная устойчивость, энергетическое разрешение, функция отклика, избирательная способность и разрешающее время. Чувствительностью цифрового дозиметра представляет собой величину нижнего предела излучения, которая может быть зарегистрирована устройством. Данный технический параметр зависит от длины трека, минимальных зарядов и вспышки.
Разрешающее время – это минимальное время, в течение которого два импульса, которые следуют друг за другом, регистрируются отдельно.
Энергетическим разрешением характеризуется минимальным различием между двумя группами частиц, при наличии которого их возможно зарегистрировать как частицы с разными энергиями. Избирательная способность является свойством детектора, которое заключается в его способности регистрировать только частицы определенного вида. Универсальные детекторы способны идентифицировать частицы, то есть определять тип частицы и сортировать данные. Функцией отклика определяется связь между характеристикой сигнала и свойствами регистрируемой частицы. Если данный параметр известен, то можно определить параметры излучения. Способность цифрового дозиметра противостоять различным механическим воздействиям, при этом сохранять точность показаний на необходимом уровне, называется механической устойчивостью. Температурная устойчивость характеризует способность дозиметра работать в нормальном режиме при воздействии различных температур окружающей среды.
