Дозиметр радіоактивного випромінювання

Реферат: UA 77994 U UA 77994 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі дозиметрії гамма- та електронного випромінювання і може бути використана у системах радіаційного контролю, біологічного захисту, ядерноенергетичних установок, для моніторингу радіаційної обстановки в зоні поховань радіаційних відходів, для оцінки і прогнозування обстановки в приміщеннях господарського призначення, а також для контролю радіаційної обстановки в місцях базування електронно-променевої техніки. Відомі дозиметри, які засновані на екзоелектронній емісії деяких речовин після опромінення, призначені для вимірювання доз іонізуючих випромінювань [1]. У цих дозиметрах чутлива до іонізуючого випромінювання екзоелектронна речовина (детектор радіації) піддається дії дози іонізуючого випромінювання, після чого при подальшому розміщенні її в дозиметр і нагріванні, детектор радіації емітує електрони (екзоелектронна емісія), число яких у пропорційній залежності до отриманої дози радіації. Детектор радіації являє собою таблетку із спресованого порошку екзоелектронної речовини. Недоліком такого дозиметра є низька чутливість і недостатня лінійність радіаційної характеристики, які пов'язані з великою роботою виходу електронів у чистій екзоречовині і його поганою електропровідністю. Для практичного застосування вони малопридатні, бо їх механічна міцність занизька. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, є дозиметр іонізуючих випромінювань, в якому детектор випромінювання для збільшення чутливості дозиметра виготовлено із суміші порошків екзочутливої і електропровідної речовин з наступним пресуванням в таблетки або осадженням на підкладку з емульсії [2]. Недоліками вказаного пристрою є недостатні чутливість і лінійність радіаційної характеристики, які пов'язані з невисокою електропровідністю детектора, незбереження достатньої відтворюваності результатів вимірювань протягом тривалого часу (низький федінг). В основу корисної моделі поставлено задачу збільшення чутливості і підвищення лінійності радіаційної характеристики. Для вирішення поставленої задачі у запропонованому дозиметрі детектор радіації виконано у вигляді керметної плівки товщиною 100-500 нм із суміші екзоелектронної і легуючої речовин, яка розташована на тонкоплівковій електропровідній решітці товщиною від 20 до 50 нм, отриманій випаровуванням у вакуумі елемента, легуючого екзоелектронну речовину детектора. В керметній плівці детектора як екзоелектронні речовини, чутливої до радіоактивного випромінювання, використовується одна з таких речовин: оксиди берилію ВеО, магнію MgO, алюмінію Аl2О3, фторид літію LiF, сульфат кальцію CaSO4, хлорид калію КСl та ін. Як легуюча електропровідна речовина в керметній плівці детектора радіації дозиметра використовується один з наступних елементів: паладій Pd, платина Pt, осмій Os або вуглець С. Детектор радіації, виконаний у вигляді керметної плівки, значно підвищує його електропровідність, що позначається на збільшенні чутливості дозиметра і поліпшенні лінійності його радіаційної характеристики. Збільшення чутливості досягається за рахунок зниження роботи виходу електронів з речовин, а поліпшення лінійності радіаційної характеристики пов'язане зі збільшенням електропровідності. На фіг. 1 зображена можлива конструкція запронованого дозиметра і блок-схема дозиметра для вимірювання доз радіації, зафіксованих детектором випромінювань; на фіг. 2 - конструкція тонкоплівкового керметного детектора радіації. До складу дозиметра радіації входить лічильник екзоелектронів 1 (фіг. 1), віконцем якого є детектор радіації 2. Детектор радіації є тонкою керметною плівкою 3 (фіг. 2) товщиною 100-500 нм, яка отримана одночасним випаровуванням у вакуумі екзоелектронної речовини, чутливої до радіації, і легуючої електропровідної речовини, що збільшує електропровідність, а тим самим чутливість і лінійність радіаційної характеристики дозиметра. Керметна плівка конденсується на тонку електропровідну решітку 4 товщиною 20-50 нм, яка служить для електричного з'єднання детектора з корпусом дозиметра, і отримана випаровуванням у вакуумі елементу, легуючого екзоелектронну речовину детектора, та 2 знаходиться на тонкій слюдяній підкладці 5, товщиною від 1,0 до 1,5 мг/см . Анод 6 (фіг. 1) дозиметра через резистор 7 з'єднаний з позитивним полюсом джерела 8 стабілізованої високої напруги, а через розділовий конденсатор 9 - з вимірювальною схемою 10. Нагрівальний елемент 11, що живиться від стабілізованого джерела напруги 12, служить для лінійного нагрівання детектора радіації 2 дозиметра і тонко-плівкової системи 13, яка розташована симетрично до детектора щодо нагрівача. Це дозволяє здійснювати контроль температури детектора за допомогою термопари 14 і вимірювача 15 ЕРС термопари, так як в силу симетрії конструкції відносно нагрівального елемента 11, температура тонкоплівкової системи 13 дорівнює температурі детектора радіації 2. Пристрій працює таким чином. 1 UA 77994 U 5 10 15 20 25 30 35 При роботі дозиметра в режимі рентгенометра радіоактивне випромінювання через віконце дозиметра - детектор радіації 2 проникає всередину лічильника 1 і викликає іонізацію робочого газу. Під дією високої напруги від джерела 8 відбувається електричний розряд в газі, і імпульс струму з анода 6 лічильника через конденсатор 9 надходить у вимірювальну схему 10, яка вказує на наявність радіації з подальшою її реєстрацією. Для визначення дози радіації детектор після опромінення розміщують у нагрівальній частині установки. При нагріванні детектора 2 з постійною швидкістю спостерігається емісія екзоелектронів, повне число яких пропорційно до отриманої дози радіації. Урахування імпульсів відбувається так само, як і при роботі в режимі рентгенометр. Повне число імпульсів, перелічених вимірювальною схемою 10, пропорційне до отриманої дози радіації. Радіаційні характеристики дозиметрів з тонкоплівковими керметними детекторами з різних екзоелектронної і легуючої речовин практично не відрізняються від лінійної залежності, що дозволяє за показниками дозиметра однозначно судити про дозу радіації, отриманої об'єктом вимірювання. Збільшення швидкості нагрівання при вимірах доз практично не впливає на чутливість дозиметра, що дозволяє прискорити процес визначення дози радіації. Зміна співвідношення компонентів керметної плівки детектора радіації дозиметра в межах 25-95 % екзоелектронної речовини і 75-5 % легуючого елемента, а також вибір різних радіаційно чутливих екзоелектронної речовини і легуючого елемента дозволяє змінювати чутливість 3 3 дозиметра в дуже широких межах від 10- Р до 10 Р і використовувати дозиметр для вимірювань різних доз радіації. Запропонована конструкція дозиметра забезпечує надійний електричний контакт між корпусом лічильника і керметною плівкою детектора, що також поліпшує експлуатаційні характеристики дозиметра, і дозволяє використовувати його як індикатор радіоактивності, а також для визначення доз радіації багатьох типів ультрафіолетового, рентгенівського, бета- і гамма-випромінювання. Розроблена схема дозволяє оцінити дозу, поглинену в поверхневих шарах опромінюваних об'єктів, варіювати товщину поверхневого шару, чутливого до випромінювання. Застосування високочутливих радіаційних екзоелектронних дозиметрів відкриває нові можливості для дозиметрії особового складу, мікродозиметрії твердого тіла, дозиметрії навколишнього середовища, гірських порід, а також індикації та прогнозування ступеня радіоактивного зараження в зоні радіаційно небезпечних районів. Джерела інформації 1. Becker K. Principles of Thermally Stimulated Exoelectron Emission (TSEE) Dosimetry // Atomic Energy Review, 1970, XXVI 29/13, 8, № 1. - P. 173-218. 2. Kramer J. Exoelektronen Dozimeter fur Rontgen und Gammsstrahlen / Zeitshrif für angewandte Physiks, 1966, Bd. 20, Heft 5, 411-416. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Дозиметр радіоактивного випромінювання, що складається з детектора випромінювання і лічильника емітованих екзоелектронів, який відрізняється тим, що детектор радіації виконано у вигляді керметної плівки товщиною 100-500 нм із суміші екзоелектронної і легуючої речовин, яка розташована на тонкоплівковій електропровідній решітці товщиною від 20 до 50 нм, отриманій випаровуванням у вакуумі елемента, легуючого екзоелектронну речовину детектора. 2 UA 77994 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3