Устройство и работа радиометров РУГ-91 и РУБ-91М

Министерство образования Российской Федерации

Воронежская государственная технологическая академия

Кафедра безопасности жизнедеятельности

ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

Методические указания к лабораторной работе

По курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Цели работы:

1. Ознакомление с методикой измерения удельной активности гамма излучения цезия-134, 137 и калия-40 в сыпучих и жидких продуктах, а также с устройством и работой гамма-радиометра.

2. Ознакомление с методикой измерения удельной активности бета-излучения стронция-90 в сыпучих и жидких продуктах, а также с устройством и работой бета-радиометра.

Общие положения

Радиоактивность – самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер некоторых химических элементов (урана, тория, радия, и др.) приводящее к изменению их атомного номера и массового числа

Активность – число распадов за единицу времени. Вводится для определения загрязненности продуктов, территории и т.д. радиоактивными веществами.

Единицами измерения активности радиоактивных веществ является Кюри (Ки) и Беккерель (Бк).

Численному значению активности 1 Ки приблизительно соответствует активность 1 г радия с продуктами его распада.

За 1 Бк взят 1 распад в 1 с.

1Кu=37 млрд. расп. в 1 с =37 10⁹ Бк=3,7 10¹⁰ Бк

1Бк = 1расп/с=0,27 10^-11 Кu

Различают поверхностную активность (судят о зараженности площади) - Кu / км² , и объемную активность (о зараженности продуктов, воды) - Кu / кг, Кu / л.

Установлены контрольные уровни поступления РВ и содержание их в воздухе, воде, в сырье. Если активность (А) > 1 ´ 10 ^–8 Кu / кг – зараженный материал; (А) < 1 ´ 10 ^–8 Кu / кг – незараженный материал.

При радиоактивном распаде радионуклида испускается строго определенное излучение с характерной энергией (альфа-, бета-, гамма-кванты).

Приборы для определения излучения называются радиометрами. Активность нуклидов цезия определяется по гамма-излучению, а стронция – по бета-излучению; для измерений используются различные типы приборов – гамма-радиометры и бета-радиометры.

Устройство и работа радиометров РУГ-91 и РУБ-91М

Гамма-радиометр РУГ - 91 «Адани» предназначен для измерения суммарной активности гамма-испускающих изотопов цезия-134, 137, а также активности природного изотопа калия-40, содержащихся в продуктах питания и объектах окружающей среды.

Бета-радиометр РУБ - 91 М «Адани» предназначен для измерения удельной (объемной) активности радионуклидов стронция-90 в природных объектах и продуктах питания.

Приборы работоспособны при диапазоне температур окружающей среды от -25 ⁰С до + 50 ⁰С, в среде с относительной влажностью до 98 % - при температуре 20 ⁰С.

Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Принцип действия гамма радиометра и бета-радиометра основан на подсчете числа световых импульсов, возникающих в сцинтилляционном детекторе при попадании в него гамма- или бета-квантов. Число зарегистрируемых в единицу времени световых импульсов однозначно связано с активностью исследуемого образца. Сцинтилляционный детектор состоит из вещества, способного испускать видимое излучение под действием заряженных частиц и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), в котором энергия световых вспышек (сцинтилляций) через посредство фотоэффекта преобразуется в импульсы электрического тока (рисунок).

Заряженные частицы попадая в сцинтиллятор 1, расходуют свою энергию на возбуждение и ионизацию атомов или молекул сцинтиллятора, причем часть этой энергии излучается в виде фотонов видимого света, испускаемых во всех направлениях. Фотоны, попадая сквозь прозрачное окно на фотокатод 2, выбивают из него в результате фотоэлектрического эффекта фотоэлектроны, которые ускоряются и фокусируются электрическим полем между первым динодом системы умножения 3 и фотокатодом и направляются на первый динод. Диноды ФЭУ изготавливают из вещества с малой работой выхода электрона, они способны при бомбардировке их электронами испускать вторичные электроны в количестве, превышающем число первичных в несколько раз. Эти ускоренные фотоэлектроны выбивают из первого динода вторичные электроны, которые в свою очередь ускоряются электрическим полем между вторым и первым динодами и направляются на второй динод, также являющийся эмиттером вторичных электронов, собираемых на аноде 4. Собираемые на аноде ФЭУ электроны создают импульс напряжения на сопротивление анодной нагрузки R, который регистрируется электронной схемой.

Ускоряющее поле между электронами ФЭУ создаются с помощью делителя 5, подключенного к источнику высокого напряжения U. Каждый последующий электрод имеет более высокий потенциал, чем предыдущий. Для исключения влияния внешней подсветки вся система помещается в светонепроницаемый корпус.

Для повышения эффективности регистрации световых импульсов исследуемый образец помещается в специальную кювету - сосуд Маринелли. Кювета с образцом устанавливается в свинцовый защитный контейнер, уменьшающий влияние внешнего фонового излучения. Экран закрывается сверху свинцовой крышкой.

Следует отметить, что свинцовый экран не исключает полностью влияние фонового излучения, даже при отсутствии исследуемого образца внутри экрана на входе детектора будут регистрироваться импульсы, которые и нужно учитывать как фоновые.

Таким образом, вся процедура измерений состоит из двух этапов: измерения фона и измерения активности образца. Причем измерение фона проводится один раз, и в дальнейшем он автоматически вычитается из результатов измерений активности.

Поиск по сайту: