Необхідність у вимірі рівня радіації для цивілізованого суспільства виникла тоді, коли людина стала використовувати радіоактивні матеріали. На сучасному рівні настійно рекомендується кожній людині мати хоча б побутовий дозиметр радіації, щоб розуміти екологічну обстановку у себе в будинку, місті чи населеному пункті, де ви проживаєте. Людський організм еволюційно не має органів почуттів, які допомагають відчути наявність підвищеного радіоактивного випромінювання. Це можна зробити тільки за допомогою спеціального приладу - дозиметра або радіометра.

Дозиметр - що це таке і навіщо він потрібен?

Поняття дозиметр і радіометр в минулому мало сенс розділяти, однак для сучасних приладів не важко об'єднати в один пристрій ці дві опції. Дозиметрія - це вимір еквівалентної отриманої дози радіаційного або фотонного випромінювання, в той час як радіометр передбачає завмер щільності потоку частинок. Багато моделей дозиметрів в змозі виконувати обидві функції, це також стосується деяких побутових приладів такого типу.

Для вузької спеціалізації виробляються окремо радіометри, наприклад, для промисловості, яка працює з радіоактивними матеріалами. Окремо також виробляються спеціальні дозиметри, призначені для підрахунку тільки отриманої дози, працівниками атомних станцій, наприклад. Однак в більшості випадків ми маємо справу з універсальними приладами.

Принцип дії дозиметра

Вимірювання за допомогою приладу рівня радіації може мати різні технології. Найпоширенішим є лічильник Гейгера-Мюллера (газорозрядна камера). Також зустрічаються люмінесцентні, напівпровідникові, фотографічні та інші типи. Розглянемо принцип роботи лічильника Гейгера-Мюллера, адже саме цю технологію найчастіше застосовують в дозиметричному обладнанні. Сама по собі камера-детектор має:

  • герметичний корпус, всередині наповнений інертним газом;
  • два електроди катод і анод, до яких підводиться напруга постійного струму;
  • приймальне вікно для проведення замірів, (для спеціальних лічильників).

У спокійному стані, який в природі не спостерігається, інертний газ відіграє роль діелектричного середовища, а значить розряду між катодом і анодом не відбувається. При попаданні в камеру через стінку або приймальне вікно зарядженої радіоактивної частки, вона вибиває в атомі інертного газу вільний електрон. Той в свою чергу вибиває вільний електрон із сусіднього атома, це призводить до каскадного ефекту і появі розряду струму між електродами. Чим більше радіоактивних частинок потрапляє в камеру, тим більше розрядів спостерігається.

Контролер приладу вимірює кількість розрядів, і на підставі цього робить висновок про кількість радіоактивних частинок і щільності його потоку. Якщо потрібно перевести дані показники в еквівалентну дозу, то сюди підключається часовий проміжок, поки об'єкт знаходиться під дією цього потоку. Так можна з хорошою точністю дізнатися рівень радіаційного фону і кількості отриманої людиною дози.

Які типи дозиметрів бувають?

У загальному випадку реєстраційна камера лічильника не відрізняє тип радіоактивних частинок, які в неї проникають, проте в природі між ними є велика різниця. І реєстрація окремо різних частинок вимагає часом різного за типом обладнання та методики підрахунку. Тут можна виділити такі типи дозиметрів і радіометрів, а саме здатних визначати:

1. Масивні частки з маленькою проникаючою здатністю - альфа-частинки. Для їх реєстрації потрібна спеціальна методика, що передбачає обладнання особливо тонкого екрана між зовнішнім середовищем і камерою лічильника. Екран дозволяє потрапити в камеру альфа-частинки, хоча така частка найчастіше не в змозі проникнути навіть крізь щільний аркуш паперу. Кількість альфа частинок розраховується як різниця вимірювання з відкритим і закритим екраном.

2. Бета-частинки з істотно меншою масою в порівнянні з альфа-частками і середньою проникаючою здатністю. Для захисту від них досить шару свинцю в кілька міліметрів, хоча ця здатність сильно залежить від енергії бета-частинок. Для реєстрації бета-радіації використовується спеціальний тонкий слюдяний екран, встановлений в лічильник, який в змозі пропустити бета-частинку. Кількість бета-радіації вираховується як різниця потоку при відкритому і закритому слюдяному вікні.

3. Гамма-випромінювання, а також рентгенівські промені мають високу проникаючу здатність. Їх завжди реєструє лічильник, а захиститися від них можна тільки за товстим шаром землі в кілька метрів або свинцевим екраном в кілька десятків сантиметрів.

Тому найпростіше зробити дозиметр, розрахований на реєстрацію гамма-частинок. Такими є прилади для побутового застосування. Якщо вони спеціально не обладнані прийомним вікном, то реєстрація м'якого бета-випромінювання такими приладами неможлива, що вже говорити про альфу.

Здатність дозиметрів реєструвати альфа і бета радіоактивність ділить їх на різні типи, але всі вони будуть обов'язково визначати потік частинок з високою проникаючою здатністю, тобто гаму і рентген. Для звичайної повсякденності цього достатньо, але недостатньо для спеціальних випадків, тому що велику небезпеку для організму людини надають перші два типи випромінювання.