Меню

Как измерить гамма лучи



Как измерить гамма лучи

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ДОЗЫ
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ НА МЕСТНОСТИ

Опыт использования в 1997-99 гг. “Временной учебной методики измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на местности ВУМ-1-96” [1] подтвердил ее полезность при организации и проведении практических занятий с учащимися средней школы, интересующимися радиоэкологическими проблемами. Помимо закрепления азов метрологической культуры, методика гармонизировала процесс выполнения измерений, обработки результатов и использования полученной радиоэкологической информации.

Представленная ниже методика измерения МИ-2000 – это частично переработанная и дополненная с учетом норм радиационной безопасности (НРБ-99) [2] ВУМ-1-96, ориентированная на бытовой дозиметр-радиометр АНРИ-01 [3]. Последнее – вынужденный шаг, вызванный тем, что дозиметры ИРД-02Б1, на которые, в основном, была рассчитана ВУМ-1-96, серийно уже не выпускаются, а имевшиеся экземпляры, использовавшиеся в школах г. Гатчины и района, пришли в полную негодность.

Примечание. Дозиметр-радиометр АНРИ-01 “Сосна” выпускается серийно. Приобрести его можно через предприятие “ИЗОТОП” (191002, СПб, Загородный пр., д. 13)

2. Основные термины и определения

Доверительный интервал – доверительные границы случайной погрешности результата измерения – это тот интервал, в который с заданной (принятой исследователем) вероятностью должно попасть среднее арифметическое значение при бесконечном (теоретическом) увеличении количества единичных наблюдений.

Доза поглощенная (D) – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

где de – средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме, dm – масса вещества в этом объеме. Энергия может быть усреднена по любому определенному объему, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объему, деленному на массу этого объема. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название – грей (Гр).

Доза эквивалентная – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR :

где DT,R – поглощенная доза в органе или ткани T, WR – взвешивающий коэффициент для излучения R. Для фотонов и электронов WR, т.е. W g и We равны 1. Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж/ кг, имеющий в этом случае специальное наименование зиверт (Зв). Используют дольные единицы: миллизиверт, мЗв, 1 мЗв = 10 -3 Зв; микрозиверт, мкЗв, 1 мкЗв = 10 -6 Зв.

Естественный радиационный фон, сокращенно естественный фон – мощность дозы, создаваемая космическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в поверхностных слоях Земли, приземной атмосфере, в воде.

Ионизирующее излучение – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разных знаков.

Кроки (в топографии) – наскоро набросанный по глазомерной съемке план местности, выражающий ее общий характер и выделяющий наиболее важные местные предметы (дороги, здания и т.п.).

Мощность дозы – доза излучения за единицу времени (секунду, минуту, час). Единица измерения мощности эквивалентной дозы является Зв/с, а дольная единица – микрозиверт в час (мкЗв/ч).

Примечание. При использовании дозиметров, шкалы которых размечены в единицах, так называемой, экспозиционной дозы(или мощности дозы), т.е. в рентгенах (Р) или Р/ч, мР/ч, мкР/ч, для интерпретации их показаний в зивертах и соответствующих дольных единицах, следует помнить, что экспозиционной дозе (в воздухе) 1Р соответствует эквивалентная доза (в биологической ткани) 9,6 мЗв, и при показаниях такого дозиметра, например, 15 мкР/ч, с небольшой погрешностью

4 % можно считать, что для биологической ткани это соответствует 0,15 мкЗв/ч. В частности, при использовании АНРИ-01 его показания в мР/ч следует умножать на 10, чтобы получать значения мощности эквивалентной дозы в мкЗв/ч.

Нуклид – вид атомов с данным числом протонов и нейтронов в ядре, характеризующийся массовым числом А (атомной массой) и атомным номером Z.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида (радионуклида) в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения.

Фотон, фотонное излучение – квант (частица) гамма- и рентгеновского излучений. Фотонное излучение – собирательное название для гамма- и рентгеновского излучений.

Электронвольт, мегаэлектронвольт (МэВ) – внесистемная единица энергии ионизирующей частицы: 1 эВ = 1,602 10 -19 Дж; 1 МэВ = 1,602 10 -13 Дж.

3. Методика измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на местности МИ-2000

Методика устанавливает порядок выполнения измерений, обработки и оформления результатов измерений в учебно-практических целях. Методика рассчитана на учащихся старших классов средней школы.

Для выполнения измерений используется дозиметр АНРИ-01 (далее дозиметр). Дозиметр предназначен для измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения. Дозиметр позволяет оперативно обнаружить загрязненность радионуклидами или найти источник ионизирующего излучения.

Технические характеристики и описание дозиметра изложены в руководстве по его эксплуатации. В частности, дозиметр обеспечивает измерение мощности эквивалентной дозы от 0,1 до 99,99 мкЗв/ч при энергии фотонов гамма-излучения в диапазоне от 0,06 до 1,25 МэВ.

Дозиметр должен иметь свидетельство о государственной поверке, выданное органами Госстандарта.

Погрешность методики измерений определяется погрешностью дозиметра АНРИ-01. МИ-2000 обеспечивает выполнение измерений для 95% доверительного интервала с погрешностью, не превышающей 43%.

Изменение чувствительности дозиметра при постоянной мощности дозы в зависимости от энергии регистрируемого излучения в диапазоне от 0,06 до 1,25 МэВ не более чем ± 30% от значения, полученного от источника ионизирующего излучения – цезия-137 (энергия излучения 0,66 МэВ).

Читайте также:  Трудовой метод измерения трудоемкости

Измерение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на местности выполняют методом измерения скорости счета импульсов, возникающих в газоразрядных счетчиках (СБМ-20) под действием гамма-излучения.

Измерения могут производиться: при температуре окружающего воздуха от — 5 до + 40°С; при относительной влажности воздуха до 98%.

При выполнении измерений мощности эквивалентной дозы на местности необходимо соблюдать требования «Норм радиационной безопасности НРБ-99» и «Основных санитарных правил ОСП-72/87» [4].

Требования к квалификации операторов

К самостоятельному выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие образование в объеме физико-математической программы старших классов средней школы, прошедшие учебно-тренировочные занятия под руководством специалистов-профессионалов в области дозиметрии и радиометрии ионизирующих излучений.

Подготовка к выполнению измерений

Изучить до начала работы руководство по эксплуатации дозиметра АНРИ-01, принцип работы дозиметра и назначение органов управления дозиметром.

Произвести внешний осмотр дозиметра. Установить выключатель питания в положение «выключено», открыть крышку отсека питания и установить элемент “Корунд” (или аналогичный). Закрыть крышку отсека питания.

Экран — заднюю крышку дозиметра не снимать, проверить правильность положения ее фиксатора.

Включить дозиметр, установив выключатель питания в положение «ВКЛ», а переключатель режима работы в положение “МД”.

При правильном функционировании дозиметра на цифровом табло должна появиться индикация 0,000, сопровождаемая коротким звуковым сигналом.

Проверить исправность электронной пересчетной схемы и таймера дозиметра, для чего нажать и удерживать до окончания тестирования кнопку “КОНТР.” Кратковременно нажать кнопку “ПУСК”. На табло между цифрами должны появиться три точки и начаться отсчет чисел. Через (20±5) секунд отсчет чисел должен прекратиться, а на табло должно появиться число 1.024 или 0.512 в зависимости от модификации дозиметра, сопровождаемое коротким звуковым сигналом.

Проверить работоспособность преобразователя напряжения и счетчиков дозиметра, нажав кнопку “ПУСК”. Через (20±5) секунд, при естественном, неизмененном фоне гамма-излучения от 0.05 до 0.20 мкЗв/ч, на табло должно появиться число от 0.005 до 0.02, сопровождаемое коротким звуковым сигналом.

Примечание. Если при проведении проверок индицируются числа, отличные от указанных выше, или число, меньшее 0.005, то дозиметр неисправен, и его следует отправить в ремонт; если при первичном включении дозиметр издает постоянный звуковой сигнал, то необходимо установить новый элемент питания.

Разместить дозиметр на высоте 1 м от поверхности грунта в выбранной точке измерений экраном вниз, к земле.

Через 25 секунд снять показания на цифровом табло в микрозивертах в час, умножив для этого исходные показания на 10.

Пример: Показания на цифровом табло 0,014 означают, что мощность эквивалентной дозы составляет 0,14 мкЗв/ч.

Снять (записывая) пять показаний в данной точке измерения.

При поиске местонахождения источника ионизирующего излучения следует медленно перемещать дозиметр в направлении повышения показаний, делая 25-секундные паузы. При перемещениях дозиметр следует держать таким образом, чтобы экран был направлен в сторону предполагаемого источника.

Примечание. В тех случаях, когда радиационный фон значительно выше естественного, дозиметр можно использовать в режиме “ПОИСК”. Для этого переключатель режима работы ставят в положение “Т” и контроль уровня гамма-излучения ведут на слух, по частоте следования звуковых сигналов. При естественном, неизмененном фоне гамма-излучения дозиметр подает 1-6 или 3-12 звуковых сигналов в минуту, в зависимости от модификации.

Обработка и оформление результатов измерений

Показания дозиметра записывают в карточку регистрации (форма карточки приведена в Приложении).

Вычисляют среднее значение показаний , записывают его в соответствующую графу карточки.

Вычисляют полную погрешность измерений D по формуле:

где d — основная погрешность, принимаемая равной 30%; d э — погрешность, связанная с энергетической зависимостью показаний дозиметра, принимаемая равной 60% при неизвестной энергии регистрируемого гамма-излучения и равной, если энергия Еg регистрируемого излучения известна, 50|Е g –0,66|% при 0,06 g техногенном облучении населения.

Мощность дозы естественного фона составляет 0,15 мкЗв/ч и, в зависимости от местных условий, может меняться в два раза. Некоторые горные породы, например, гранит, радиоактивны и поэтому создают повышенный естественный фон. Вплотную к гранитной поверхности мощность дозы может возрасти на 0,15 мкЗв/ч.

Для населения, проживающего вблизи атомных электростанций и предприятий установлен предел годовой дозы 5 мЗв. Этой величине соответствует постоянная в течение года мощность дозы на открытой местности 0,6 мкЗв/ч. С учетом того, что часть времени человек находится внутри зданий, которые ослабляют излучение в два и более раз, мощность дозы на открытой местности может быть 1,2 мкЗв/ч.

Если мощность дозы превышает 1,2 мкЗв/ч, рекомендуется покинуть данное место или, если есть необходимость находиться на нем, то пребывание следует ограничить шестью месяцами в год; при мощности дозы 2,5 мкЗв/ч, – тремя месяцами в год, а при 7 мкЗв/ч, – одним месяцем.

Эффективность усвоения МИ-2000 может быть достаточно высокой, если при изучении ее и использовании не ограничиваться имитационной игрой на радиационно-чистой местности, а проводить занятия в учебном лагере на своеобразном метрологическом полигоне, например, на участках местности, сохранивших Чернобыльский след, с хорошо изученными радиационными характеристиками [5] или на специальной учебной площадке типа гаммадрома [6].

Читайте также:  Для чего измерение параметров цепи фаза нуль

Карточка регистрации мощности дозы гамма-излучения

Место измерения (номер точки на карте-схеме) Дополнительная характеристика места измерения Мощность дозы,H мкЗв/ч Использование результатов
Показания дозиметра
1 2 3 4 5 Среднее значение H Результат измерения
Улица, дорога, тропа (с указанием дорожного покрытия, грунта).
Луг, пастбище (указать степень увлажненности: сухой, влажный, заболоченный).
Пашня, огородные и др. участки (указать характер почвы – суглинок, супесь, песок, глина и пр.).
Рекреационная местность (указать конкретно: лес, лесопарк, кустарниковые заросли, ягодники, берега водоема и пр.)
H ± D , где D –полная погрешность измерения Указать характер использования (в учебных целях, включены или предложены для включения в банк радиоэкологических данных региона, сообщены в органы Госсанэпиднадзора (СЭС), местной администрации, общественным природоохранным организациям, прессе, доложены на научно-практической конференции и другие использования)

    Миронов Ю.Т. Временная учебная методика измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на местности ВУМ-1-96. В сб. “Экология. Безопасность. Жизнь”. Вып.4. Гатчина. 1997 г. с.70.

Нормы радиационной безопасности (НРБ-99).М. Минздрав России, 1999 г.

Дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01 “Сосна”. Руководство по эксплуатации, 1993 г.

Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений (ОСП-72/87). М. Энергоатомиздат. 1988 г.

Юдин М.Ф. и др. Измерение активности радионуклидов.. СПб. ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. 1997 г. с. 328.

Источник

Как пользоваться дозиметром?

Человек, который беспокоится о своем здоровье, состоянии окружающей среды и хочет знать показатели радиоактивности в любой нужный момент, покупает для этих целей дозиметр. Однако на практике в первое время могут возникать вопрос: «Как проверить уровень радиации правильно и максимально точно?» Ведь можно оказаться в разных ситуациях и преследовать разнообразные задачи, потому от понимания показаний дозиметра может зависеть жизнь.

То, чем измеряют радиацию понятно всем интересующимся данным вопросом – это дозиметры, которые могут быть бытовыми и профессиональными. Популярный прибор для измерения радиактивности RADEX рекомендован для использования в быту, хотя имеет характеристики, которыми обладают профессиональные приборы. Он обладает всеми нужными функциями и имеет абсолютно понятный процесс измерения. Как говорится, с ним точно не прогадаете.

Перед тем, как на практике проверить измеритель радиации, нужно знать показатели, на которые следует ориентироваться. К ним относятся доза и мощность дозы (МЭД). Разберем подробнее, как пользоваться дозиметром, чтобы узнать эти параметры и правильно проанализировать их.

Доза и мощность дозы

Мощность дозы – это характеристика, которая позволяет оценить скорость ионизации вещества под действием излучения. Это скорость, с которой накапливается доза и становится опасной для здоровья или жизни. Измеряется данный параметр в мк3в/ч (микрозивертах за час). Это системная единица измерения.

При измерении мощности дозы с помощью дозиметра или индикатора радиоактивности нужно помнить, что ионизирующее излучение имеет динамический характер, потому показания дозиметра в одних и тех же условиях не всегда показывают одинаковую величину. Именно для этого советуем проверять уровень мощности дозы за 3-5 заходов, не выключая прибор. Что можно понять после измерения мощности дозы? Зная этот параметр, определяют насколько долго можно находиться в анализируемой местности без вреда для здоровья. Чем больше будет ее величина, то и доза будет быстрее накапливаться в определенном месте, предмете и т. д. Превышение порогового значения уровня мощности дозы (уровень которого можно устанавливать индивидуально), в дозиметрах или индикаторах радиоактивности RADEX сопровождается звуковым и вибро сигналом.

Как пользоваться дозиметром для измерения дозы?

Если нужно провести измерение дозы излучения, для начала необходимо обнулить показания накопленной дозы дозиметра и положить включенный дозиметр в карман. В каких случаях нужно измерять дозу в быту? Например, в путешествиях по незнакомым местам. Дозу можно назвать естественным фоном, который всегда присутствует в минимальных количествах в окружающей среде. Максимально допустимая доза для человека в год составляет 2500 мк3в (или 2.5 м3в). Однако бывают места и с 8 м3в либо 10 м3в, в таком случае человеку находиться там опасно для здоровья. Вот почему измерение дозы радиации так важно: можно и не подозревать о радиоактивности местности и подвергаться риску.

Особенности измерения альфа, бета и гамма излучений

Теперь разберем разновидности излучений, которые можно измерять с помощью дозиметра или индикатора радиоактивности. Для человека в быту интерес представляют альфа, бета и гамма излучения. Только некоторые приборы могут похвастаться чувствительностью к трем видам излучений. К сожалению, в большинстве дозиметров, чтобы измерить альфа- или бета- излучение, необходимо проводить предварительные процедуры или замеры радиации. Из всей массы дозиметрических приборов, нужно выделить дозиметр RADEX RD1008, который может одновременно измерять два вида излучений, бета- и гамма . В приборе RADEX RD1008 применяются два датчика радиации, один БЕТА-2 чувствителен к альфа-, бета- и гамма излучениям, а второй БЕТА-2М только к гамма- излучению.

Следует помнить, что наиболее опасным считается гамма излучение. При этом и обнаружить его легче. Чтобы проверить на радиацию объект или предмет правильно и максимально точно, нужно прибор подносить как можно ближе к объекту, почти вплотную. Необходимо также следить, чтобы дозиметр не “испачкался”, например, если пыль или другой мелкодисперсный объект исследований будет с повышенным уровнем радиоактивности, и он попадёт незаметно на корпус дозиметра, тогда показатели будут неверными.

Читайте также:  Что такое калориметрический метод измерения мощности

Как же определить альфа излучение? Измерение уровня радиации альфа- излучения удобнее всего осуществлять с помощью прибора RADEX RD1008, поскольку в нем предусмотрен датчик радиации, который чувствует альфа- излучение. Для этого нужно воспользоваться самой обычной бумагой, сначала произвести измерения накрыв объект листком бумаги, а потом провести измерение того же объекта без бумаги. Дело в том, что бумага останавливает альфа частицы. Если в ходе измерения вы выявили большую разницу в полученных показателях, то это означает наличие существенного количества альфа частиц в образце.

Как быстро найти радиоактивный предмет?

Если прибор фиксирует повышенный уровень радиации, значит, есть и источник радиации. Как выявить радиоактивный предмет? Для поисковой задачи идеально подходит дозиметр RADEX ONE, поскольку у него есть специальный режим измерения СРМ, в котором фиксирует количество радиоактивных частиц, а не делает пересчеты и не просчитывает среднее значение. Поэтому прибор быстро реагирует на малейшие изменения показателей радиоактивности, при попадании в аномальную зону. Наиболее удобно проводить измерение радиации с включенным звуковым сигналом в режиме поиска. Для того чтобы его включить, следует:

  1. зайти в меню, выбрать нужный режим, в данном случае это будет «CPM»;
  2. подтвердить функцию с помощью кнопки «выбор».

Искать место расположения источника излучения нужно перемещая включенный прибор над поверхностью исследуемого объекта. При этом ориентироваться стоит на частоту звуковых сигналов (в настройках меню: порог – отключен, звонок – включен). Чем ближе вы приближаетесь к источнику, тем частота будет возрастать, а по мере удаления – убывать.

Определяем уровень радиации в продуктах питания

Что касается продуктов питания, то источниками радиоактивного излучения могут быть дикорастущие ягоды, грибы и растения. За счет особой пористой структуры именно грибы способны особенно быстро накапливать радиацию в больших количествах. Всем грибникам необычайно важно иметь дозиметр при каждом походе в лес.

Если выявлено превышение дозы хотя бы на 50% больше естественного фона, то лучше пройти мимо. Подобные измерения можно производить на рынке или в магазине. Для определения уровня радиации продуктов питания, нужно только приблизить включённый дозиметр к объекту исследования на расстояние около 1 см. Если приходится иметь дело с жидкостью, то исследование нужно проводить над открытой поверхностью жидкости. Нужно следить, чтобы вода не попала на прибор. Для этого можно использовать полиэтиленовый пакет, но не больше одного слоя.

Измерение радиации в доме или квартире

Жилье является тем местом, где мы проводим большую часть жизни. Потому не помешает проверить квартиру на радиацию перед ее покупкой. Да и в процессе проживания нужно регулярно производить измерения, т.к. мы регулярно приносим в дом новые объекты, которые потенциально могут быть радиоактивными. Важно, чтобы фон в квартире или доме не превышал естественный фон, более чем на 0.2-0,3 мк3в/час.

Многие задаются вопросом: «Как проверить уровень радиации в квартире?». Нужно обойти с прибором квартиру, держать дозиметр при этом ближе к стенам или полу. Если обнаружите увеличение его показаний более чем на 0.2-0,3 мк3в/час, остановитесь и попробуйте приближать дозиметр к подозрительному месту и относить его в середину комнаты. Если и при этом показания будут увеличиваться у стены и уменьшаться по мере удаления, значит стена со скрытым источником излучения. Важно провести измерения в разных местах, ведь помимо стен, излучать радиацию могут различные старинные вещи, мебель и другие предметы. Например, подносить дозиметр к стенам в частном доме, где имеется печь из кирпича, нужно на некотором расстоянии от нее. Дело в том, что кирпич может давать повышенный уровень радиоактивности (почти в 2 раза). И чтобы провести измерение правильно, нужно отдалить дозиметр от печки на 40-50 см и постепенно приближать.

Особенности измерений на улице или в походе

Не менее важно проводить замеры на улице, ведь источниками радиации могут быть осадки и воздух. Также есть риски повышения уровня радиоактивности, если наблюдается ветер со стороны промышленных предприятий. В условиях мегаполиса излучение может происходить из самых разных источников, порою непредсказуемых. Например, во время транспортировки радиоактивных веществ, в некоторых местах в воздухе можно также выявить повышенную дозу радиации.

Чем могут помочь дозиметры RADEX в туристических походах? На какие места нужно обращать внимание при поиске места для ночевки? Если вы находитесь в горной местности, то источниками радиации могут быть разные минералы или растения. Перед тем, как разбить лагерь, лучше произвести замеры радиации в нескольких местах.

Источник