Соколик Г.А. и др. Основы радиоэкологии и безопасной жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 3

Ïðè åùå áîëåå âûñîêîé íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ (îáëàñòü

Ãåéãåðà) íà÷èíàåò èãðàòü ðîëü âîçáóæäåíèå ìîëåêóë ýëåêòðîííî-

èîííîé ëàâèíîé. Ïðè âîçâðàòå â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå ìîëåêóëû

èñïóñêàþò ôîòîíû ñ ýíåðãèåé, äîñòàòî÷íîé äëÿ îáðàçîâàíèÿ

ôîòîýëåêòðîíîâ íà êàòîäå. Ýòè ýëåêòðîíû ñòàíîâÿòñÿ èíèöèà-

òîðàìè íîâûõ ëàâèí. Ïîñêóîëüêó ôîòîíû èñïóñêàþòñÿ ìîëå-

êóëàìè â ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèÿõ, ëàâèíû îõâàòûâàþò âåñü

ðàáî÷èé îáúåì ñ÷åò÷èêà.

Ñëåäîâàòåëüíî, äîñòàòî÷íî ïîïàñòü îäíîé çàðÿæåííîé

÷àñòèöå â ðàáî÷èé îáúåì ñ÷åò÷èêà Ãåéãåðà-Ìþëëåðà, ÷òîáû

âûçâàòü â ñ÷åò÷èêå ìîùíûé ýëåêòðè÷åñêèé ðàçðÿä, èíòåíñèâ-

íîñòü êîòîðîãî íå çàâèñèò îò ýíåðãèè ÷àñòèöû. Ïàðàìåòðû

ðàçðÿäà ìîæíî ðåãóëèðîâàòü, òîëüêî ìåíÿÿ íàïðÿæåíèå

íà ýëåêòðîäàõ è ñîñòàâ ãàçà â ðàáî÷åì îáúåìå ñ÷åò÷èêà. Çàðÿä,

ñíèìàåìûé ñ îáêëàäîê êîíäåíñàòîðà, â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû

íàïðÿæåíèÿ è ñîñòàâà ãàçà, ìîæåò óâåëè÷èâàòüñÿ â 10

–10

ðàç.

Êàê ñëåäñòâèå, àìïëèòóäà âûõîäíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ èìïóëüñîâ

çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàåò, ÷òî ïîçâîëÿåò ðåãèñòðèðîâàòü äàæå

ñëàáûå èîíèçèðóþùèå èçëó÷åíèÿ.

Â ðåçóëüòàòå, â ñ÷åò÷èêàõ Ãåéãåðà-Ìþëëåðà ïîëó-

÷àþòñÿ ñàìûå ñèëüíûå ýëåêòðè÷åñêèå ñèãíàëû, íî îíè

îäèíàêîâû äëÿ âñåõ ðåãèñòðèðóåìûõ ÷àñòèö èëè ãàììà-

êâàíòîâ, íåçàâèñèìî îò èõ ýíåðãèè. Ïîýòîìó ïîäîáíûå

ñ÷åò÷èêè ñëóæàò òîëüêî äëÿ îïðåäåëåíèÿ îáùåãî ÷èñëà

÷àñòèö èëè ãàììà-êâàíòîâ, íå ðàçëè÷àÿ èõ ïî ýíåðãèè.

Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðîïîðöèîíàëüíîãî ñ÷åò÷èêà

ñîõðàíÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ðàñïîçíàâàòü ÷àñòèöû èëè

ãàììà-êâàíòû, îòëè÷àþùèåñÿ ïî ýíåðãèè.

Íåäîñòàòîê ãàçîðàçðÿäíûõ äåòåêòîðîâ — íèçêàÿ

ýôôåêòèâíîñòü ðåãèñòðàöèè ãàììà-èçëó÷åíèÿ. Â ñèëó

âûñîêîé ïðîíèêàþùåé ñïîñîáíîñòè áîëüøàÿ ÷àñòü

ãàììà-êâàíòîâ ïîêèäàåò ðàáî÷èé îáúåì äåòåêòîðà, òàê

è íå âûçâàâ èîíèçàöèè ìîëåêóë ãàçà.

Â ñëó÷àå àëüôà- è áåòà-èçëó÷åíèÿ âîçíèêàåò äðóãàÿ

ïðîáëåìà. Ðåãèñòðàöèÿ àëüôà-÷àñòèö ãàçîðàçðÿäíûìè

ñ÷åò÷èêàìè ïðàêòè÷åñêè íåâîçìîæíà, òàê êàê ïî÷òè

âñå ýòè ÷àñòèöû ïîãëîùàþòñÿ ñòåíêàìè äåòåêòîðà.

Áåòà-÷àñòèöû òàêæå â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ïîãëî-

ùàþòñÿ ñòåíêàìè äåòåêòîðà. ×òîáû ñíèçèòü ñòåïåíü

ïîãëîùåíèÿ áåòà-÷àñòèö, óìåíüøàþò òîëùèíó êîðïóñà

â òîì ìåñòå, ãäå èçëó÷åíèå ïðîíèêàåò â ðàáî÷èé îáúåì

äåòåêòîðà. Íàïðèìåð, â òàê íàçûâàåìûõ òîðöîâûõ

ñ÷åò÷èêàõ èçëó÷åíèå ïîïàäàåò â ðàáî÷èé îáúåì äåòåê-

òîðà ÷åðåç òîíêîå îêíî èç ñëþäû èëè îðãàíè÷åñêîãî

ìàòåðèàëà.

Ñ÷åò÷èê

Ãåéãåðà-Ìþëëåðà

è åãî óñòðîéñòâî

Êîðïóñ (êàòîä) äåòåê-

òîðà ÷àùå âñåãî

èçãîòàâëèâàåòñÿ èç

àëþìèíèÿ, åãî òîë-

ùèíà îáû÷íî íå ïðå-

âûøàåò 0,1 ìì.

Ãëàâà 3

Ïîëóïðîâîäíèêîâûå äåòåêòîðû òàêæå îòíîñÿòñÿ

ê èîíèçàöèîííûì. Ïî ïðèíöèïó äåéñòâèÿ îíè ïîäîáíû

èîíèçàöèîííûì êàìåðàì, íî âìåñòî ãàçà â êà÷åñòâå

ðàáî÷åãî âåùåñòâà èñïîëüçóþò ïîëóïðîâîäíèêîâûå

ìàòåðèàëû (îáëàñòü p-n-ïåðåõîäà, âêëþ÷åííîãî

â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè).

Äëèíà ïðîáåãà àëüôà-÷àñòèö â òâåðäîì òåëå íåâå-

ëèêà, ïîýòîìó äëÿ èõ ðåãèñòðàöèè äîñòàòî÷íî òîíêîãî

ñëîÿ ïîëóïðîâîäíèêà.

Äëÿ ðåãèñòðàöèè áåòà- è ãàììà-èçëó÷åíèé íóæåí

áîëåå òîëñòûé ñëîé ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà.

Ïîëóïðîâîäíèêîâûå äåòåêòîðû ïîçâîëÿþò õîðîøî

ðàçëè÷àòü ÷àñòèöû, áëèçêèå ïî ýíåðãèè, òî åñòü îáëà-

äàþò âûñîêèì ýíåðãåòè÷åñêèì ðàçðåøåíèåì. Íåêîòî-

ðûå âèäû ïîëóïðîâîäíèêîâûõ äåòåêòîðîâ ðàáîòàþò

ëèøü ïðè òåìïåðàòóðå æèäêîãî àçîòà, ÷òî çíà÷èòåëüíî

óñëîæíÿåò èõ êîíñòðóêöèþ è ýêñïëóàòàöèþ.

Øèðîêî ðàñïðîñòðàíåíû è ñöèíòèëëÿöèîííûå

äåòåêòîðû.

Èõ ðàáîòà îñíîâàíà íà ñïîñîáíîñòè íåêîòîðûõ

ñîåäèíåíèé ñâåòèòüñÿ ïîä äåéñòâèåì èîíèçèðóþùåãî

èçëó÷åíèÿ. Ïðè ïîïàäàíèè â äåòåêòîð èçëó÷åíèå

âîçáóæäàåò ìîëåêóëû ýòèõ ñîåäèíåíèé, òî åñòü ïåðåâîäèò

ýëåêòðîíû ìîëåêóë íà áîëåå âûñîêèå ýíåðãåòè÷åñêèå

óðîâíè. Âîçâðàò ìîëåêóë â îñíîâíîå ýíåðãåòè÷åñêîå

ñîñòîÿíèå ïðîèñõîäèò ñïóñòÿ î÷åíü êîðîòêèé ïðîìåæó-

òîê âðåìåíè è ñîïðîâîæäàåòñÿ èñïóñêàíèåì ôîòîíîâ.

Ñâåòîâûå âñïûøêè ðåãèñòðèðóþòñÿ. Òàêîé ñïîñîá

äåòåêòèðîâàíèÿ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé íàøåë

øèðîêîå ïðèìåíåíèå ñ ïîÿâëåíèåì ôîòîýëåêòðîí-

íûõ óìíîæèòåëåé (ÔÝÓ) — óñòðîéñòâ, ïîçâîëÿþùèõ

èçìåðÿòü ñâåðõñëàáûå (âïëîòü äî åäèíè÷íûõ ôîòîíîâ)

ñâåòîâûå âñïûøêè.

Ïîëóïðîâîäíèêîâûå

äåòåêòîðû

Ñöèíòèëëÿöèîííûå

äåòåêòîðû

ÔÝÓ, êðîìå ôîòîêàòîäà è àíîäà, ñîäåðæèò ðÿä ïðî-

ìåæóòî÷íûõ àíîäîâ (äèíîäîâ). Âîçíèêøèå â ñöèíòèëëÿòîðå

ôîòîíû âûáèâàþò ýëåêòðîíû èç ôîòîêàòîäà. Àíîä è äèíîäû

ñ ïîìîùüþ äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ ïîäêëþ÷åíû ê âûñîêîâîëüò-

íîìó èñòî÷íèêó ïèòàíèÿ. Ïðè ýòîì ïîòåíöèàë ïåðâîãî äèíîäà

âûøå, ÷åì êàòîäà, à êàæäîãî ïîñëåäóþùåãî ýëåêòðîäà âûøå,

÷åì ïðåäûäóùåãî. Óñêîðÿÿñü ìåæäó ïàðîé ýëåêòðîäîâ, ýëåêòðîí

ïðèîáðåòàåò ýíåðãèþ, äîñòàòî÷íóþ äëÿ òîãî, ÷òîáû âûáèòü

èç äèíîäà äîïîëíèòåëüíûå ýëåêòðîíû (âòîðè÷íàÿ ýìèññèÿ

ýëåêòðîíîâ). Áëàãîäàðÿ ýòîìó ýëåêòðîí, âûáèòûé èç

Ãëàâà 3

Â êà÷åñòâå ñöèíòèëëÿòîðîâ èñïîëüçóþò íåîðãàíè-

÷åñêèå è îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ â òâåðäîì è æèäêîì

ñîñòîÿíèè.

Äëÿ ðåãèñòðàöèè ãàììà-êâàíòîâ øèðîêî èñïîëü-

çóþò ñöèíòèëëÿòîðû íà îñíîâå ìîíîêðèñòàëëîâ NaJ è

CsJ. Â ýòîì ñëó÷àå ýôôåêòèâíîñòü ðåãèñòðàöèè ãàììà-

èçëó÷åíèÿ ñîñòàâëÿåò äåñÿòêè ïðîöåíòîâ.

Ïðè ðåãèñòðàöèè áåòà-èçëó÷åíèÿ ïðåäïî÷òèòåëü-

íåå èñïîëüçîâàòü îðãàíè÷åñêèå ñöèíòèëëÿòîðû, â òîì

÷èñëå è æèäêèå.

Â ñëó÷àå àëüôà-èçëó÷åíèÿ ïðèìåíÿþò ñöèíòèë-

ëÿòîðû íà îñíîâå ñóëüôèäà öèíêà èëè êàäìèÿ.

Ñöèíòèëëÿöèîííûå äåòåêòîðû èìåþò íåïëîõîå

ýíåðãåòè÷åñêîå ðàçðåøåíèå, îäíàêî â ýòîì îòíîøåíèè

óñòóïàþò ïîëóïðîâîäíèêîâûì. Îáà òèïà äåòåêòîðîâ

îòëè÷àþòñÿ âûñîêèì áûñòðîäåéñòâèåì.

Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ôîòîýìóëüñèîííûõ äåòåê-

òîðîâ ïîäîáåí ôîòîãðàôè÷åñêîìó. Èîíèçèðóþùåå

èçëó÷åíèå âîçäåéñòâóåò íà ôîòîýìóëüñèþ, íàíåñåííóþ

íà ïëåíêó èëè ïëàñòèíêó, è îáðàçóåò ñêðûòîå èçîáðà-

æåíèå. Ïîñëå ïðîÿâëåíèÿ â òåõ ìåñòàõ, êîòîðûå ïîä-

âåðãëèñü îáëó÷åíèþ, îñòàåòñÿ òåìíûé ñëåä. Òàêèå

äåòåêòîðû ñïîñîáíû ôèêñèðîâàòü ñëåä (òðåê) äâèæåíèÿ

ÿäåðíûõ ÷àñòèö, ïîýòîìó èõ îòíîñÿò ê êëàññó òðå-

êîâûõ.

Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ñöèíòèëëÿöèîííîãî äåòåêòîðà

Ìîíîêðèñòàëë —

ýòî îòäåëüíûé êðè-

ñòàëë ñ íåïðåðûâíîé

êðèñòàëëè÷åñêîé ðå-

øåòêîé.

Ïîëèêðèñòàëëû ñî-

ñòîÿò èç ìíîæåñòâà

ðàçëè÷íî îðèåíòè-

ðîâàííûõ ìåëêèõ

ìîíîêðèñòàëëîâ.

Ñâå÷åíèå ñöèíòèë-

ëÿòîðà ïîä äåéñòâèåì

èîíèçèðóþùåãî èçëó-

÷åíèÿ

Ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè ñâå÷åíèÿ ñöèí-

òèëëÿòîðà â ýëåêòðè÷åñêèå ñèãíàëû è èõ

óñèëåíèå

...

Èçìåðåíèå èîíèçèðóþ-

ùåãî èçëó÷åíèÿ ïî âåëè-

÷èíå ýëåêòðè÷åñêîãî ñèã-

íàëà

Âûõîäíîé ñèã-

íàë — èìïóëüñ

òîêà, àìïëèòóäà

êîòîðîãî ïðîïîð-

öèîíàëüíà ýíåð-

ãèè ðåãèñòðèðóå-

ìîé ÷àñòèöû

ôîòîêàòîäà, ðîæäàåò ëàâèíó çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, ÷òî ïðèâîäèò

ê ïîÿâëåíèþ â àíîäíîé öåïè çíà÷èòåëüíîãî èìïóëüñà òîêà.

Ãëàâà 3

Â äîçèìåòðèè èñïîëüçóþò ôîòîýìóëüñèîííûå,

à òàêæå òåðìîëþìèíåñöåíòíûå (ÒËÄ) è ôîòîëþìè-

íåñöåíòíûå (ÔËÄ) äåòåêòîðû. Â ñîñòàâ ÒËÄ è ÔËÄ

âõîäÿò ëþìèíîôîðû — âåùåñòâà, îáëó÷åíèå êîòîðûõ

ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ òàê íàçûâàåìûõ öåíòðîâ

ôîòîëþìèíåñöåíöèè. Ïîäîáíûå öåíòðû âîçíèêàþò

â ðåçóëüòàòå âîçáóæäåíèÿ ìîëåêóë ëþìèíîôîðà. Â îòëè-

÷èå îò ñöèíòèëëÿòîðîâ, ìîëåêóëû ëþìèíîôîðà ìîãóò

íàõîäèòüñÿ â âîçáóæäåííîì ñîñòîÿíèè âåñüìà äëèòåëü-

íîå âðåìÿ, è ïîãëîùåííàÿ ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ ìîæåò

ñîõðàíÿòüñÿ â îáëó÷àåìîì ìàòåðèàëå.

Ëþìèíåñöåíöèÿ íà÷èíàåòñÿ íå ñðàçó ïîñëå îáëó÷å-

íèÿ, à ëèøü ïîñëå äîïîëíèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ íà

ëþìèíîôîð. Â ñëó÷àå ÔËÄ ëþìèíåñöåíöèþ ìîæåò

âûçûâàòü óëüòðàôèîëåòîâîå èçëó÷åíèå. Â ÒËÄ ëþìè-

íåñöåíöèÿ íà÷èíàåòñÿ ïîñëå íàãðåâà ëþìèíîôîðà äî

îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû (îáû÷íî íå áîëåå 573 Ê).

Òàêîå âîçäåéñòâèå îêàçûâàåòñÿ íà ëþìèíîôîð

â ïðèáîðå, ãäå èçìåðÿåòñÿ èíòåíñèâíîñòü ñâå÷åíèÿ. Ïî

åå âåëè÷èíå îïðåäåëÿþò íàêîïëåííóþ ÷åëîâåêîì äîçó

âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ. Ïîñëå «ñ÷èòûâàíèÿ ïîêàçàíèé»

äåòåêòîðû ÔËÄ è ÒËÄ ìîãóò áûòü âíîâü èñïîëüçîâàíû

äëÿ äîçèìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé.

Ñõåìà äåéñòâèÿ ôîòîëþìèíåñöåíòíûõ (ÔËÄ)

è òåðìîëþìèíåñöåíòíûõ (ÒËÄ) äåòåêòîðîâ

Ñâå÷åíèå îáëó÷åííîãî ëþìèíîôîðà

ïðè íàãðåâàíèè ÒËÄ

Ñâåòîâûå

èìïóëüñû

Öåíòðû

ëþìèíåñöåíöèè

Ïîãëîùåíèå ýíåðãèè èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ

ëþìèíåñöåíòíûì äåòåêòîðîì (ÔËÄ èëè ÒËÄ)

Èîíèçèðóþùåå

èçëó÷åíèå

Àòîìû

ëþìèíîôîðà,

ïîãëîùàþùèå

ýíåðãèþ èîíè-

çèðóþùåãî èç-

ëó÷åíèÿ

Ëþìèíåñöåíöèÿ —

ñâå÷åíèå íåêîòîðûõ

ìàòåðèàëîâ ïðè îï-

ðåäåëåííîì âîçäåé-

ñòâèè íà íèõ.

Ãëàâà 3

Äîçû âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ ÷åëîâåêà êîíòðîëèðóþò

ñ ïîìîùüþ èíäèâèäóàëüíûõ äîçèìåòðîâ. Ñîâðåìåí-

íûå äîçèìåòðû ïîçâîëÿþò îïðåäåëÿòü ýôôåêòèâíóþ

äîçó âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ îðãàíèçìà ÷åëîâåêà è äàþò

ïîêàçàíèÿ â ìèêðîçèâåðòàõ (ìêÇâ) èëè ìèëëèçèâåðòàõ

(ìÇâ). Â ïðèáîðàõ, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ

ìîùíîñòü äîçû âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ, åäèíèöåé èçìåðå-

íèÿ îáû÷íî ñëóæèò ìèêðîçèâåðò â ÷àñ (ìêÇâ/÷àñ).

Äîçèìåòðû

èíäèâèäóàëüíûå

ÐÌ1621/1621À

Ñ ïîìîùüþ ÒËÄ —

äîçèìåòðîâ ìîæíî

îïðåäåëèòü äîçó, ïî-

ëó÷åííóþ ÷åëîâåêîì

çà äîñòàòî÷íî äëè-

òåëüíûé ïðîìåæó-

òîê âðåìåíè (íåäå-

ëþ, ìåñÿö, ...). Òàêèå

äîçèìåòðû îáû÷íî

äåëàþò â âèäå áðîøè,

÷àñîâ èëè áðàñëåòà.

Äîçèìåòðû, ðàäèîìåòðû, ñïåêòðîìåòðû

Ïðîñòåéøèå äîçèìåòðû ñîçäàíû íà îñíîâå èîíè-

çàöèîííîé êàìåðû è ôàêòè÷åñêè èçìåðÿþò ñóììàðíûé

ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä ÷àñòèö, îáðàçóþùèõñÿ â âåùåñò-

âå çà îïðåäåëåííûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè ïîä äåé-

ñòâèåì ãàììà-èçëó÷åíèÿ.

Âîçíèêàþùèå â èîíèçàöèîííîé êàìåðå ýëåêòðè-

÷åñêèå çàðÿäû ÷ðåçâû÷àéíî ìàëû è ñ òðóäîì ïîääàþòñÿ

èçìåðåíèþ. Ïîýòîìó èîíèçàöèîííûå êàìåðû èñïîëü-

çóþò òîëüêî äëÿ îöåíêè äîçû ãàììà-èçëó÷åíèÿ âûñîêîé

èíòåíñèâíîñòè. Â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ èñïîëüçóþò

äðóãèå äåòåêòîðû èçëó÷åíèÿ.

×àùå èñïîëüçóþò ñ÷åò÷èêè Ãåéãåðà-Ìþëëåðà,

à òàêæå ïðèáîðû íà îñíîâå ñöèíòèëëÿöèîííûõ è ïîëó-

ïðîâîäíèêîâûõ äåòåêòîðîâ.

Ñîçäàíèå äîçèìåòðîâ ÿâëÿåòñÿ íåïðîñòîé çàäà÷åé, òàê êàê

íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü òèï èçëó÷åíèÿ è ýíåðãèþ ñîñòàâëÿþùèõ

åãî ÷àñòèö èëè ãàììà-êâàíòîâ. Íàèáîëåå ñëîæíî èçìåðèòü äîçó

ñìåøàííîãî èçëó÷åíèÿ, ñîñòîÿùåãî îäíîâðåìåííî èç ÷àñòèö

(àëüôà-, áåòà-) è ãàììà-êâàíòîâ.

Íà ïðàêòèêå ïðè îïðåäåëåíèè äîçû â áèîëîãè÷åñêîé

òêàíè èñïîëüçóþò äåòåêòîðû íà îñíîâå ìàòåðèàëîâ, ñïîñîá-

íûõ èîíèçèðîâàòüñÿ ïðè âîçäåéñòâèè èçëó÷åíèÿ ïîäîáíî

òêàíÿì îðãàíèçìà ÷åëîâåêà. Ýòî òàê íàçûâàåìûå òêàíå-

ýêâèâàëåíòíûå äåòåêòîðû, ñîçäàííûå, íàïðèìåð, íà îñíîâå

ïîëèìåðíûõ ñöèíòèëëÿòîðîâ.

Зв

0.5 ìЗâ/÷àñ

Ìîùíîñòü

äîçû

Äîçà

îáëó÷åíèÿ

Âðåìÿ

0 ÷àñ 1,0 ÷àñ 2,0 ÷àñ 3,0 ÷àñ

Âçàèìîñâÿçü ìåæäó ìîùíîñòüþ äîçû

è äîçîé èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ

0,5 ìêÇâ/÷àñ0,5 ìêÇâ/÷àñ0,5 ìêÇâ/÷àñ0,5 ìêÇâ/÷àñ

⇓⇓

⇓

⇓⇓

⇓

⇓⇓

⇓

⇓⇓

⇓

⇓⇓

⇓

⇓⇓

⇓

⇓⇓

⇓

⇓⇓

⇓

0,000

ìêÇâ

0,500

ìêÇâ

1,000

ìêÇâ

1,500

ìêÇâ

Ãëàâà 3

Ñ ïîìîùüþ äîçèìåòðîâ íåëüçÿ èçìåðÿòü ñîäåðæà-

íèå ðàäèîíóêëèäîâ â ïî÷âå è óðîâåíü çàãðÿçíåíèÿ

ðàäèîíóêëèäàìè ïðîäóêòîâ ïèòàíèÿ. Òàêèå èçìåðåíèÿ

ìîæíî ïðîâîäèòü ñ ïîìîùüþ ðàäèîìåòðîâ è ñïåêòðî-

ìåòðîâ.

Ðàäèîìåòðû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ îïðåäåëåíèÿ

ñîäåðæàíèÿ ðàäèîíóêëèäîâ â îáðàçöàõ ïî÷âû, âîäû,

ïðîäóêòîâ ïèòàíèÿ è ò. ä. ïî âåëè÷èíå èçìåðåííîé

àêòèâíîñòè ðàäèîíóêëèäîâ â ýòèõ îáðàçöàõ.

Â ãàììà-ðàäèîìåòðàõ îáû÷íî èñïîëüçóþò

ñöèíòèëëÿöèîííûå äåòåêòîðû. Â ðàäèîìåòðå èìååòñÿ

ñïåöèàëüíûé áëîê îáðàáîòêè, â êîòîðîì íà îñíîâå

ââåäåííîé èíôîðìàöèè î ìàññå èëè îáúåìå ïðîáû ïî

÷èñëó çàðåãèñòðèðîâàííûõ ïðèáîðîì ãàììà-êâàíòîâ

îïðåäåëÿåòñÿ óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü èçìåðÿåìîé ïðîáû.

Ïðèáîð âûäàåò ïîêàçàíèÿ â Áåêêåðåëÿõ íà êèëîãðàìì

(Áê/êã) èëè â Áåêêåðåëÿõ íà ëèòð (Áê/ë).

Îñîáûå òðåáîâàíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ê çàùèòå

ðàäèîìåòðà îò ôîíîâîãî èçëó÷åíèÿ, êîòîðîå ìîæåò èñêà-

çèòü ïîêàçàíèÿ ïðèáîðà. ×åì ìåíüøå óäåëüíàÿ àêòèâ-

íîñòü èçìåðÿåìûõ îáðàçöîâ, òåì âûøå òðåáîâàíèÿ,

ïðåäúÿâëÿåìûå ê êà÷åñòâó äåòåêòîðà è çàùèòû ïðèáîðà

îò ôîíîâûõ èçëó÷åíèé, íå ñâÿçàííûõ ñ èçëó÷åíèåì

èññëåäóåìîãî îáðàçöà.

Ñ÷åò÷èê èçëó÷åíèÿ ÷åëîâåêà (ÑÈ×) ÿâëÿåòñÿ

ðàçíîâèäíîñòüþ ðàäèîìåòðà è ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èçìå-

ðåíèÿ àêòèâíîñòè â òåëå ÷åëîâåêà ðàäèîàêòèâíîãî öåçèÿ

(

137

Cs), êàëèÿ (

) è äðóãèõ ðàäèîíóêëèäîâ ïî ñîïðî-

âîæäàþùåìó èõ ðàñïàä ãàììà-èçëó÷åíèþ.

Ñèñòåìà ðåãèñòðàöèè ÑÈ× ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ

ñöèíòèëëÿöèîííûõ äåòåêòîðîâ, êîòîðûå óñòàíîâëåíû

â êðåñëå èëè äðóãîì óñòðîéñòâå, ãäå ðàçìåùàåòñÿ

÷åëîâåê. Â ðåçóëüòàòå èçìåðåíèé îïðåäåëÿþò àêòèâ-

íîñòü ðàäèîíóêëèäîâ, ñîäåðæàùèõñÿ â îðãàíèçìå

÷åëîâåêà â ìîìåíò èçìåðåíèÿ (â Áåêêåðåëÿõ).

Ïî àêòèâíîñòè ðàäèîíóêëèäîâ è ìàññå òåëà ìîæíî

îöåíèòü óäåëüíóþ àêòèâíîñòü òåëà ÷åëîâåêà â Áåêêå-

ðåëÿõ íà êèëîãðàìì (Áê/êã).

Ðàäèîìåòð

ÐÊÃ-ÀÒ1320

Äëÿ çàùèòû îò âíåø-

íåãî îáëó÷åíèÿ îáðà-

çåö âìåñòå ñ äåòåê-

òîðîì îáû÷íî ðàçìå-

ùàþò â ñâèíöîâîì

«äîìèêå».

Èç ÷åðíîáûëüñêèõ

ðàäèîíóêëèäîâ â

íàñòîÿùåå âðåìÿ

îñíîâíûì èñòî÷íè-

êîì ãàììà-èçëó÷å-

íèÿ ÿâëÿåòñÿ

137

Cs.

Ñ÷åò÷èê èçëó÷åíèÿ

÷åëîâåêà

Ãëàâà 3

Ãàììà-áåòà

ñïåêòðîìåòð

ÌÊÑ ÀÒ-1315

Â áåòà- è àëüôà-

ðàäèîìåòðàõ

îáû÷íî èñïîëüçóþò

ïîëóïðîâîäíèêîâûå

èëè ñöèíòèëëÿöèîí-

íûå äåòåêòîðû è

èçìåðÿþò àêòèâ-

íîñòü ðàäèîíóêëè-

äîâ â îáðàçöàõ ïî-

ñëå ðàäèîõèìè÷å-

ñêîé îáðàáîòêè èñ-

ñëåäóåìûõ ïðîá.

Ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííûõ êîìïüþ-

òåðíûõ ïðîãðàìì (ñ ó÷åòîì ìàññû, ðîñòà, âîçðàñòà, ïîëà)

ìîæíî òàêæå ðàññ÷èòàòü, êàêóþ ýôôåêòèâíóþ äîçó

ïîëó÷èò ÷åëîâåê â ðåçóëüòàòå âíóòðåííåãî îáëó÷åíèÿ çà

ëþáîé ïðîìåæóòîê âðåìåíè (íàïðèìåð, çà ãîä) ïðè

çàðåãèñòðèðîâàííîì ñîäåðæàíèè ðàäèîíóêëèäîâ

â îðãàíèçìå. Â ýòîì ñëó÷àå ðåçóëüòàòû îáñëåäîâàíèÿ

íà óñòàíîâêå ÑÈ× ìîãóò áûòü ïðåäñòàâëåíû â äîçîâûõ

åäèíèöàõ — â ìèëëèçèâåðòàõ â ãîä (ìÇâ/ãîä).

Â ñëó÷àå çàãðÿçíåíèÿ òåððèòîðèè

Sr è àëüôà-

èçëó÷àþùèìè ðàäèîíóêëèäàìè ïëóòîíèÿ è àìåðèöèÿ

âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü â áåòà- è àëüôà-ðàäèî-

ìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèÿõ.

Íåïîñðåäñòâåííî èçìåðèòü ñîäåðæàíèå àëüôà-

è áåòà-èçëó÷àþùèõ ðàäèîíóêëèäîâ â îáðàçöàõ ïî÷âû,

âîäû, ïðîäóêòîâ ïèòàíèÿ, êàê ïðàâèëî, íå óäàåòñÿ. Ýòî

ñâÿçàíî ñ íåçíà÷èòåëüíûì ïðîáåãîì àëüôà- è áåòà-

÷àñòèö â òâåðäûõ è æèäêèõ âåùåñòâàõ. Â ðåçóëüòàòå,

îñíîâíàÿ ÷àñòü àëüôà- è áåòà-÷àñòèö, èçëó÷àåìûõ ïðè

ðàñïàäå ðàäèîíóêëèäîâ, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ âíóòðè

îáðàçöà, íå äîñòèãàåò ðàáî÷åãî îáúåìà äåòåêòîðà è íå

ìîæåò áûòü çàðåãèñòðèðîâàíà. Â ýòîì ñëó÷àå èñïîëü-

çóþò ðàäèîõèìè÷åñêèé àíàëèç, ñïåöèëüíûå ìåòîäû

ïîäãîòîâêè îáðàçöîâ è ðåãèñòðàöèè èçëó÷åíèé.

Ñïåêòðîìåòðû äàþò íàèáîëåå ïîëíóþ èíôîð-

ìàöèþ îá èçëó÷åíèè ðàäèîíóêëèäîâ. Ãàììà-, àëüôà-

è áåòà-ñïåêòðîìåòðû ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü ýíåðãå-

òè÷åñêèé ñïåêòð èçëó÷åíèÿ, òî åñòü ðàñïðåäåëåíèå

ãàììà-êâàíòîâ, àëüôà- èëè áåòà-÷àñòèö ïî ýíåðãèÿì.

Ñïåêòð èçëó÷åíèÿ êàæäîãî ðàäèîíóêëèäà

óíèêàëåí, ÷òî ïîçâîëÿåò îïðåäåëÿòü, êàêèå

ðàäèîíóêëèäû è â êàêîì êîëè÷åñòâå ñîäåðæàòñÿ

â àíàëèçèðóåìîì îáðàçöå.

Â ñïåêòðîìåòðàõ èñïîëüçóþò ïîëóïðîâîäíèêîâûå

èëè ñöèíòèëëÿöèîííûå äåòåêòîðû. Ñïåêòðîìåòðû —

ýòî íàèáîëåå ñëîæíûå è äîðîãîñòîÿùèå èçìåðèòåëüíûå

ïðèáîðû.

Ïðè âíóòðåííåì îáëó-

÷åíèè äîçó 1 ìÇâ

â ãîä ìîæíî ïîëó-

÷èòü ïðè íàêîïëå-

íèè

137

Cs â îðãàíèç-

ìå ÷åëîâåêà äî óðîâ-

íÿ 77 êÁê.

Ãëàâà 3

3.3. Ôîðìèðîâàíèå äîç âíóòðåííåãî

è âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ ÷åëîâåêà

Íà ïðîòÿæåíèè ñâîåé æèçíè ÷åëîâåê èñïûòûâàåò

âîçäåéñòâèå ðàçëè÷íûõ âèäîâ èîíèçèðóþùåãî èçëó-

÷åíèÿ.

Æèòåëè Çåìëè ïîñòîÿííî ïîäâåðãàþòñÿ âíåøíåìó

âîçäåéñòâèþ êîñìè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ. Çåìíàÿ àòìî-

ñôåðà ïîãëîùàåò îñíîâíóþ ÷àñòü êîñìè÷åñêîãî èçëó÷å-

íèÿ, è åãî èíòåíñèâíîñòü óáûâàåò ñ óìåíüøåíèåì

âûñîòû íàä óðîâíåì ìîðÿ. Ïîýòîìó æèòåëè ãîðíûõ

ðàéîíîâ ïîëó÷àþò ïîâûøåííûå (ïî ñðàâíåíèþ ñ æè-

òåëÿìè ðàâíèí) äîçû îò êîñìè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ.

Â ñðåäíåì, ýôôåêòèâíàÿ äîçà îò êîñìè÷åñêîãî èçëó-

÷åíèÿ äëÿ æèòåëåé Çåìëè ñîñòàâëÿåò 0,4 ìÇâ â ãîä,

à äëÿ æèòåëåé âûñîêîãîðíûõ ðàéîíîâ — â íåñêîëüêî

ðàç áîëüøå.

Ïóòåøåñòâóÿ ñàìîëåòîì è îòïðàâëÿÿñü â êîñìîñ,

÷åëîâåê òàêæå ïîëó÷àåò ïîâûøåííûå äîçû îò êîñìè-

÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ, êîòîðûå çàìåòíî ïðåâîñõîäÿò äîçû,

Èñòî÷íèêè:

• êîñìè÷åñêîå

èçëó÷åíèå

• ðàäèîíóêëèäû

çåìíîé êîðû

• ìåäèöèíñêèå

èñòî÷íèêè

• ïðîìûøëåííûå

èñòî÷íèêè

Âíåøíåå îáëó÷åíèå

æèòåëåé Çåìëè

Ìîùíîñòü äîçû

îò êîñìè÷åñêîãî

èçëó÷åíèÿ íà ðàçíîé

âûñîòå íàä óðîâíåì

ìîðÿ

Ñðåäíÿÿ ýôôåêòèâíàÿ äîçà âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ æèòåëåé

Ðåñïóáëèêè Áåëàðóñü, Óêðàèíû, ñðåäíåé ïîëîñû åâðîïåéñêîé

÷àñòè Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè îò çåìíûõ èñòî÷íèêîâ ðàäèàöèè

ñîñòàâëÿåò 0,35 ìÇâ â ãîä. Îäíàêî åñòü ìåñòà íà çåìíîì øàðå,

ãäå óðîâíè ðàäèàöèè çíà÷èòåëüíî âûøå, íàïðèìåð, íà

ïîáåðåæüå þãî-çàïàäíîé Èíäèè, â Áðàçèëèè (íåïîäàëåêó îò

ãîðîäà Ïîñóñ-äè-Êàëäàñ), Èðàíå (âáëèçè ãîðîäà Ðàìñåð).

Ñðåäíèå ýôôåêòèâíûå äîçû âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ

îò çåìíûõ èñòî÷íèêîâ ðàäèàöèè â ìêÇâ/ãîä

20 êì 13 ìêÇâ/÷

Ãîðíûå âåðøèíû 4 êì 0,2 ìêÇâ/÷

2 êì 0,1 ìêÇâ/÷

Óðîâåíü ìîðÿ 0,1 ìêÇâ/÷

3,8 ìЗâ/ãîä

400 ìЗâ/ãîä

250 ìЗâ/ãîä

350

ìêЗâ/ãîä

250 ìêÇâ/ãîä

400 ìêÇâ/ãîä

3800 ìêÇâ/ãîä

350 ìêÇâ/ãîä

Ãëàâà 3

Âìåñòå ñ ïèùåé, âîäîé è âäûõàåìûì âîçäóõîì

ðàäèîíóêëèäû ìîãóò ïîïàñòü âíóòðü îðãàíèçìà è ïðè-

âåñòè ê âíóòðåííåìó îáëó÷åíèþ.

Âíóòðåííåå îáëó÷åíèå âûçûâàåò èîíèçè-

ðóþùåå èçëó÷åíèå, ñîïðîâîæäàþùåå ðàñïàä

ðàäèîíóêëèäîâ, ïîïàâøèõ âíóòðü îðãàíèçìà.

Â ñðåäíåì, ãîäîâàÿ ýôôåêòèâíàÿ äîçà æèòåëÿ

Çåìëè, ïîëó÷àåìàÿ îò âñåõ åñòåñòâåííûõ èñòî÷íèêîâ

èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ, ñîñòàâëÿåò 2,4 ìÇâ. Áîëåå

60 % ýòîé äîçû ñâÿçàíî ñ ðàäèîíóêëèäàìè, êîòîðûå

ïîñòóïàþò â îðãàíèçì ñ ïèùåé, âîäîé, àòìîñôåðíûì

âîçäóõîì è îáóñëàâëèâàþò âíóòðåííåå îáëó÷åíèå îðãà-

íèçìà ÷åëîâåêà. Îñòàëüíûå 40 % äîçû ïðèõîäÿòñÿ íà

âíåøíåå îáëó÷åíèå, êîòîðîå â îñíîâíîì ñâÿçàíî ñ êîñ-

ìè÷åñêèì èçëó÷åíèåì è ãàììà-èçëó÷åíèåì ðàäèî-

íóêëèäîâ çåìíîé êîðû.

ïîëó÷àåìûå èì â îáû÷íûõ óñëîâèÿõ æèçíè. Òàê, âî

âðåìÿ ïóòåøåñòâèÿ íà âîçäóøíîì ëàéíåðå, ëåòÿùåì íà

âûñîòå 10 êì, ýêèïàæ è ïàññàæèðû ñàìîëåòà ïîëó÷àþò

äîçó îò âíåøíåãî îáëó÷åíèÿ 5 ìêÇâ â ÷àñ.

Èîíèçèðóþùèå èçëó÷åíèÿ, ñîïðîâîæäàþùèå ðàñ-

ïàä ðàäèîíóêëèäîâ, êîòîðûå ñîäåðæàòñÿ â çåìíîé êîðå,

â îêðóæàþùåì âîçäóõå, ðàñòèòåëüíîñòè, âîäå ðåê

è îçåð, òàêæå îáëó÷àþò íàñ èçâíå. Îáñëåäóÿñü â ðåíòãå-

íîâñêîì êàáèíåòå, ìû òàêæå ïîäâåðãàåìñÿ âíåøíåìó

îáëó÷åíèþ. Íà ðàáîòå è äîìà ëþäåé îêðóæàþò ñàìûå

ðàçíîîáðàçíûå èñòî÷íèêè èçëó÷åíèÿ.

Âíóòðåííåå

îáëó÷åíèå æèòåëåé

Çåìëè

Ñïîñîáû ïîñòóïëåíèÿ

ðàäèîíóêëèäîâ â îðãà-

íèçì ÷åëîâåêà:

• èíãàëÿöèîííûé

(÷åðåç îðãàíû

äûõàíèÿ),

• ïåðîðàëüíûé

(ñ ïèùåé è âîäîé),

• ÷åðåç êîæó, ñëèçèñ-

òûå îáîëî÷êè ãëàç.

Ðàäèîíóêëèäû åñòåñòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ

ïîñòóïàþò â îðãàíèçì ÷åëîâåêà:

• âìåñòå ñ âäûõàåìûì âîçäóõîì :

èçîòîïû ðàäîíà (

222

Rn,

220

Rn), ÿâëÿþùèåñÿ ïðî-

ìåæóòî÷íûìè ÷ëåíàìè åñòåñòâåííûõ ðàäèîàêòèâ-

íûõ ñåìåéñòâ óðàíà è òîðèÿ,

Çà 55 ëåò æèçíè ýô-

ôåêòèâíàÿ äîçà âíóò-

ðåííåãî îáëó÷åíèÿ

÷åëîâåêà â ðåçóëüòàòå

ïîïàäàíèÿ â åãî

îðãàíèçì ðàäèî-

íóêëèäîâ åñòåñòâåí-

íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ

ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî

85 ìÇâ (1,55 ìÇâ â

ãîä).

ðàäèîàêòèâíûå óãëåðîä (

Ñ ) è òðèòèé (Ò èëè

Í),

êîòîðûå îáðàçóþòñÿ â âåðõíèõ ñëîÿõ àòìîñôåðû ïîä

äåéñòâèåì êîñìè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ, è äð.;

Ãëàâà 3

Èíòåðåñíî, ÷òî…

ðàäèîíóêëèäû

210

Pb è

210

Po ìîãóò ïîñòóïàòü â îðãàíèçì:

• ñ ìîðåïðîäóêòàìè (ìîðñêîé ðûáîé, ìîëëþñêàìè, êðåâåòêàìè

è äð., êîòîðûå èçâëåêàþò ýòè ýëåìåíòû èç ìîðñêîé âîäû);

• ñ ìÿñîì ñåâåðíîãî îëåíÿ. Ðàäèîíóêëèäû ïîñòóïàþò â îðãàíèçì

æèâîòíûõ ïðåèìóùåñòâåííî çèìîé, êîãäà îñíîâíîé ïèùåé

îëåíåé ñòàíîâÿòñÿ ëèøàéíèêè, îáëàäàþùèå ñïîñîáíîñòüþ

íàêàïëèâàòü ïîëîíèé è ñâèíåö èç ïî÷âû.

Ëþäè, æèâóùèå â Çàïàäíîé Àâñòðàëèè, ãäå îòìå÷àåòñÿ ïîâûøåí-

íîå ñîäåðæàíèå â ïî÷âå ïðèðîäíîãî óðàíà, ïîëó÷àþò äîçû îáëó÷åíèÿ,

â 75 ðàç ïðåâîñõîäÿùèå ñðåäíèé óðîâåíü äîç, ïîëó÷àåìûõ æèòåëÿìè

Çåìëè îò ýòîãî ïðèðîäíîãî ðàäèîàêòèâíîãî ýëåìåíòà. Ýòî ñâÿçàíî

ñ óïîòðåáëåíèåì â ïèùó ìåñòíûìè æèòåëÿìè ìÿñà è âíóòðåííîñòåé

îâåö è êåíãóðó, â îðãàíèçìå êîòîðûõ íàêàïëèâàåòñÿ óðàí. Óêàçàííûå

æèâîòíûå, â îñíîâíîì, ïèòàþòñÿ òðàâîé, êóäà óðàí ïîñòóïàåò èç

ïî÷âû.

• ñ ïèùåé è âîäîé :

 ðàäèîíóêëèäû, âõîäÿùèå â ñîñòàâ åñòåñòâåí-

íûõ ðàäèîàêòèâíûõ ñåìåéñòâ

238

232

Th,

235

 ðàäèîàêòèâíûé êàëèé

(

Ê).

Ðàäèîíóêëèäû êîíöåíòðèðóþòñÿ:

 ðàäèé è ïîëîíèé — â êîñòíîé òêàíè

 ðàäèîíóêëèäû óãëåðîäà (

) è êàëèÿ (

) —

â ìûøöàõ

 ðàäîí è ïðîäóêòû åãî ðàñïàäà — â ëåãêèõ

Â òå÷åíèå æèçíè æèòåëè Çåìëè äîïîëíèòåëüíî

îáëó÷àþòñÿ è îò èñòî÷íèêîâ èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ

èñêóññòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, ïîëó÷àÿ, â ñðåäíåì, ýô-

ôåêòèâíóþ äîçó 0,4 ìÇâ â ãîä (îò 0,2 äî 1,5 ìÇâ â ãîä).