放射性辐射。如何检测它？方案、说明

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特殊设备有助于及时检测放射性污染。当然，我们无法看到、听到或“捕获”放射性粒子。但这些装置利用放射性辐射的特性在穿过物质时产生不同的效果。

例如，在放射性辐射的影响下，一些物质开始发光，许多溶液改变颜色，并且照相底片曝光过度。

检测放射性辐射的最常见方法是通过其电离各种气体的能力。

您可以自己组装最简单的设备（图 1）。将两块金属板放入塑料盒或玻璃容器中，并通过直流电源或整流器向它们施加电压。将测量设备连接至电路。使用一个可以将电压从 0 V 改变到 400 V 的整流器。

放射性辐射。如何检测它？

虽然空气中没有离子，但空气是绝缘体，电路是开路的，没有电流流过。如果在放射性辐射的影响下，带电离子出现在极板之间，那么它们立即开始移动 - 正极到负极板，负极 - 到正极，也就是说，电流开始在板之间流动。

电流的大小取决于两个原因：放射性辐射的强度和我们施加到极板上的电压。

如果在相同的放射性辐射下，我们逐渐增加极板上的电压，然后将微安表的读数放在图表上，我们就会得到如图2所示的图片。

放射性辐射。如何检测它？
图。 2

我们注意到，在 OA 部分，电流强度按比例增加

极板电压? 发生这种情况是因为离子的寿命非常短，并且在低电压下，一些离子没有时间“到达”极板 - 它们遇到相反符号的离子，与它们结合（重组）并变成中性原子。

电压越高，离子“跑”到极板的时间就越多，因此电流就越强。

在 AB 部分，电压增加，但电流不增加。

其中有何奥秘？很简单——放射性辐射形成的所有离子都设法“到达”极板，但根本没有其他离子。该电流称为饱和电流，图表上的区域称为“PLATO”区域。

在BV段，电压略有增加，电流急剧增加。这里的电压穿过气体放电开始的边界。

在气体放电过程中，离子在向板移动时获得的能量立即变得如此之大，以至于该离子撞击邻近的原子，将其分裂成两个离子。这些反过来又分解接下来的两个原子，等等。因此，至少一对离子出现在板之间就足够了，并且板之间的整个气体发生瞬时电离。

当然，剂量测定仪器中使用的传感器（或者，正如他们所说的，探测器）与我们的原始板不同。为了检测大剂量的放射性辐射，需要使用带有电离室的设备。她代表什么？它是一个充满空气的塑料盒，其壁涂有石墨。盒子内部固定有一个T形电极（图3），盒子壁作为第二个电极。

放射性辐射。如何检测它？
图。 3

电离室在“平台”电压区域运行（图 2）。因此，正如您显然猜到的那样，电离电流很大程度上取决于腔室的体积 - 腔室越大，包含的离子就越多。

为了精确测量，使用带有气体放电计数器的设备。每个计数器都有一个正电极（中心螺纹）和围绕它的圆柱形负电极（图 4）。中心螺纹由特殊合金 - kovara 制成。圆柱形电极由约 50 微米厚的钢或玻璃制成，表面涂有铜层。

放射性辐射。如何检测它？
图。 4

计数器充满了氖-氩混合物，并添加了卤素（氯、溴）或酒精。卤素和高原子醇可以很好地吸收伽马量子，因此可以防止由于伽马量子从计数器壁上击出二次电子而导致计数器出现错误放电。这种计数器也称为自熄计数器。

仪表具有计数速度、停滞时间和气体增益。计数率是每秒闪烁（脉冲）的次数。自熄计数器每秒最多可闪烁 5 次。

“死区时间”是正离子和负离子“到达”其电极的时间。此时，任何进入计数器的新粒子都不会被记录，因为计数器体积中的所有气体都已被电离。

气体放大系数是表示由于计数器中的雪崩电离而将主要离子数放大多少倍的数字。可以达到数万。

该行业生产的仪表种类繁多；例如，STS-2、STS-5（钢制、自熄性）、AS 和 STS 型、端装式 - MST-17、低灵敏度 - SI-BG 等。

电离室和气体放电计数器中产生的电流非常小，因此很难直接测量它们。你必须预先放大。最常用的电子管放大器。

为了在这种情况下进行测量，将来自高阻电阻的电压施加到三极管灯的控制栅极（图5）。选择栅极上的负电压，以便在没有电流通过气体放电计数器时灯被锁定。如果电流在仪表电路中流动，灯栅极上的电压将降低到灯将“打开”并且电流将流过的值。流过仪表电路的电流越大，流经灯阳极电路的电流也越大。但阳极电路中的电流比仪表电路中的电流大许多倍。这意味着它已经可以用传统的微安计进行测量。

放射性辐射。如何检测它？
图。 5

通常，电路中包含几个不同大小的高阻值电阻。然后测量范围扩大。

这样，仅测量气体放电计数器中的多次放电的总电流。如果需要精确计算里面的闪光次数，那么就采用机械计数器和电子计数器。

如前所述，气体放电计数器的计数速度约为每秒 5 个脉冲，而机械计数器仅为每秒 100 个脉冲。因此，为了提高机械计数器的分辨率，需要使用转换电路。您可以在 I. P. Bondarenko 和 N. V. Bondarenko 所著的《电离辐射剂量学基础》（Vysshaya Shkola 出版社，M.，1962 年）一书中了解其细胞计数（触发）的设计和原理。

为了测量在一定时间内受到的辐射剂量，主要使用两种方法：1）测量充电到一定电位的电容器的放电程度，2）在电离辐射的影响下改变一些溶液的颜色。测量收到的剂量称为剂量计。

个体剂量计是一个电容器，其一个电极是中心引脚，第二个电极是主体。为了查明穿过该装置的辐射剂量，需要使用特殊装置测量剂量计的初始电荷和残余电荷。

化学剂量计是一个装有特定溶液的安瓿。在辐射的影响下，溶液的颜色发生变化。

最简单的剂量计可以是普通的实验室验电器，其刻度以伦琴或毫伦琴为单位。一旦充电，这种验电器将在电离辐射的影响下开始放电。通过其放电的大小，可以判断辐射剂量。

作者：A.Tsurikov、O.Kalinichenko

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