Дозиметр радіації: види, будова та принцип роботи, як вибрати і користуватися

Побутовий дозиметр може стати дуже корисним, якщо знати, як його правильно вибирати і використовувати. Під терміном «дозиметр» розуміють багате розмаїття техніки для вимірювання рівня радіації. Різні моделі та їх модифікації можуть відрізнятися за принципом роботи, конструкції, функціоналу і дизайну. Найчастіше при виборі кращого з будь-яких приладів, перше, що потрібно враховувати потреби користувача. Дозиметри, радіометри або дозиметри-радіометри тут не виняток, мета використання корінним чином вирішує, яка модель підійде краще всього.

Професійний або побутовий

Будь дозиметр призначений забезпечувати безпеку здоров’я людини, значить потрібно визначитися з класом техніки. У першу чергу варто розібратися, в чому різниця між побутовими і професійними моделями.

Дозиметрами або радіометрами професійного рівня користуються фахівці, що працюють у потенційно небезпечних умовах: на АЕС, заводах по виробництву зброї або медичної техніки, у банках. Багато організації закуповують вимірювачі радіоактивного фону для працівників інших спеціальностей з метою убезпечити їх здоров’я. Прилади піддаються жорсткому контролю виробництва, а їх мінімальні вимоги регламентовані законодавством.

Кожна конкретна модель заноситься до реєстру Росстандарту. Якщо пристрій не внесено до реєстру, воно не є професійним, незважаючи на параметри, запевнення продавця або виробника.

Можливості професійних радіометрів або дозиметрів у більшості випадків перевершують прилади побутового рівня. Вони здатні зареєструвати навіть мале перевищення норми радіоактивного випромінювання, а великі дози визначають на відстані. До того ж вони на порядок точніше, похибка середньої моделі не перевищить 15%, причому заявленим параметрам можна довіряти.

Принцип роботи дозиметра або радіометра побутового класу найчастіше аналогічний професійним версіями. Відрізняються прилади відносно доступною вартістю, вони компактніше і простіше у використанні. Далеко не кожна модель здатна відокремити бета і гамма-випромінювання, а вимірників альфа-частинок практично немає, але це рідко є реальна потреба. Похибка і точність реєстрації даних, природно, нижче, але цього цілком достатньо для визначення та вимірювання радіоактивного вивчення.

Види лічильників

Детектор або лічильник радіоактивного фону – це основа дозиметра або радіометра. Існують різні види лічильників, призначені для реєстрації альфа, бета або гамма-випромінювань, а в більшості випадків – їх комбінацій, наприклад бета і гамма.

Які детектори використовуються в різних дозиметрах?

1. Слюдяні лічильники Гейгера (торцеві) реєструють альфа і бета випромінювання.
2. Популярні газорозрядні СБМ-20 і їх модифікації. Мініатюрні їх версії СБМ-10 використовують для маленьких приладів, але слід врахувати, що показувати дозиметр буде тільки критичні перевищення норми. Датчики реєструють бета-і гамма-випромінювання.
3. Термолюминесцентные лампи або ТЛД відрізняються малими розмірами і найчастіше використовуються в індивідуальних дозиметрах. Ефективна область застосування – вимірювання накопиченої дози від рентгенівського випромінювання.
4. Сцинтиляційні кристали, за твердженнями виробників, чутливіша всіх інших (стосовно лічильника Гейгера приблизно в 20 разів), крім того, вони компактніше і можуть бути встановлені навіть на кишенькові моделі. Якщо врахувати, що самі кристали всередині приладу обгорнуті в фольгу, то для реєстрації альфа-випромінювань вони марні. Найчастіше їх використовують в радіометрах для пошуку джерела радіації.
   

   Сцинтиляційні елементи на основі кристалів CdWO4

5. Pin-діоди, які встановлюються невеликі штекери до телефону або маленькі «дозиметри-іграшки». Такі лічильники чи згодяться для хоч якогось адекватного виміру, вони чутливі тільки до дуже критичному випромінювання.

Пристрій дозиметра може містити будь-який з перерахованих детекторів, тип лічильника завжди впливає на вартість і область використання приладу.

Огляд і класифікація

Спрощено всі побутові дозиметри, радіометри або дозиметри-радіометри називають «дозиметр», але це не зовсім правильно. Якщо для комбінованих моделей термін доречний, то радіометри – це прилади іншого призначення.

Ключова відмінність двох вимірювачів полягає в тому, що дозиметр реєструє дозу радіоактивного випромінювання і її потужність за встановлений проміжок часу, наприклад, за хвилину або за день. Дозиметри вимірюють поточну потужність випромінювання (щільність потоку радіоактивних частинок) джерела або різних зразків. Іншими словами, радіометр – це пристрій для пошуку джерела випромінювання або визначення рівня зараженості «тут і зараз», а дозиметр – це вимірник отриманої (накопиченої дози. Види дозиметрів нараховують велике число різних моделей, вибираючи хорошу, варто звернути увагу на ті пристрої, які комбінують в собі і перше, і друге.

Індивідуальні дозиметри

Під назвою «персональний дозиметр» або «сигналізатор» прийнято розуміти маленьке компактний пристрій, розміром не більше звичайного брелока. Порогова реєстрація іонного випромінювання інформує користувача звуковим або вібраційним сигналом. Моделі з термолюминесцентными лічильниками мають світловий сигнал, що досить зручно.

Дозиметр Брелок Гейгера MT2033

Конструктивно індивідуальні моделі дуже прості, вони не мають дисплея або широкого опціону. Їх носять на поясі або в кишені, при попаданні в небезпечну зону дозиметр подає сигнал, а всі дані зберігаються в пам’яті. Технічні параметри сигналізаторів низькі, а повну інформацію зміни можна отримати, лише підключивши пристрій до ПК або смартфона.

Залежно від модифікації індивідуальні дозиметри вимірюють нейтронне, фотонна, бета або гамма-випромінювання.

Індивідуальні дозиметри використовуються для безпеки, коли користувач знаходиться поблизу потенційно небезпечної зони, але не ставить перед собою дослідницьку мету. З іншого боку, деякі сучасні моделі здатні на це. Брелок-дозиметр, закріплений на одязі, швидко проінформує про загрозу і підвищення норми іонного випромінювання, виміряє накопичену дозу на шкірі.

Кишенькові версії

Класичний побутовий дозиметр повинен бути зручним і компактним, тому кишенькові моделі отримали широке поширення серед населення. Модифікацій подібних пристроїв чимало, але всі їх об’єднує кілька основних характеристик:

• невеликі розміри – прилад повинен вміщатися в звичайному кишені;
• живлення від акумулятора або звичайних батарей;
• реєстрація бета/гамма випромінювань;
• наявність дисплея;
• простий інтерфейс.

Дозиметр кишеньковий нового покоління Atom Fast

Область використання таких приладів невелика: вимірювання природного радіаційного фону дозиметром з метою виявити перевищення дози, зафіксувати показники. Діагностика різних будівельних матеріалів або продуктів допустима, але пристрій визначити лише високу активність.

Існують і більш технологічні моделі, наприклад сцинтиляційний дозиметр кишеньковий Atom Fast. Це компактний кишеньковий дозиметр без дисплея, але з широким функціоналом. Синхронізація з гаджетом дозволяє задавати граничні значення, складати графіки, наносити дані на карту.

Портативні дозиметри

Портативні пристрої багато в чому схожі з кишеньковими версіями, зовні вони відрізняються, в основному, трохи більшими розмірами. В іншому – це ті ж радіометри або дозиметри-радіометри з невеликим дисплеєм і прийнятним набором опцій:

• реєстрація гамма-випромінювань;
• у рідкісних випадках – вимірювання щільності потоку бета-частинок;
• архівація даних;
• синхронізація з комп’ютерами або різними девайсами для виводу та аналізу зібраної інформації;
• різні типи сигналу: світловий, звуковий, вібро або відображення на дисплеї.

Портативний дозиметр радіації частіше інших моделей поєднує в собі дозиметр і радіометр. Найчастіше такі пристрої являють собою компактну версію приладу для пошуку джерела випромінювання.

Великі розміри дозволяють встановити до чотирьох детекторів в один корпус, що збільшує точність і площа сканування, знижує час вимірювання радіоактивного фону. Для зняття даних з портативного пристрою не потрібно спеціалізованого обладнання, за винятком комп’ютера, планшета або смартфона.

Серед широкого асортименту можна зустріти як побутові, так і професійні дозиметри-радіометри. Останні новинки, такі як СОЕКС Квантум можна віднести до золотої середини, це функціональний і компактний прилад з двома лічильниками СБМ-20-1 і кольоровим дисплеєм, внесений реєстру Росстандарту. Незважаючи на запевнення виробників, прилад складно назвати професійним, він не здатний розділяти бета-і гамма-випромінювання, але фіксує високу активність продуктів, будівельних матеріалів або інших об’єктів.

Поради щодо вибору

Перед тим, як вибрати дозиметр, слід вирішити, з якою саме метою він буде використовуватися. Визначити підвищений радіаційний фон зможе будь-яка з перерахованих вище моделей. Якщо це єдине завдання, вибір дозиметра можна засновувати виключно на вартості.

Існує ще одна класифікація приладів, за типом їх роботи. Перед покупкою корисно знати, який дозиметр буде відповідати поставленим завданням.

1. Без порогові індикатори з низькою чутливістю — таким дозиметром можна визначити наявність радіоактивного фону від якого-небудь предмета, але не більше того.
2. Сигналізатори – це ті ж індикатори, але з пороговими значеннями, про яких дозиметр інформує звуковим або вібро-сигналом (наприклад, Нейва-ІР-001).
3. Вимірювачі оснащують більш чутливими і точними датчиками радіації. Вони надають користувачам докладну інформацію про зареєстровані зміни випромінювання. Це оптимальний дозиметр для вимірювання радіоактивності предметів, наприклад, МКС-03СА можна використовувати для дослідження будівельних матеріалів або ювелірних виробів.
4. Пристрої пошуку використовують для виявлення джерел радіації. Вони не так точні, як вимірники, але дуже чутливі до будь-яких змін фону. В якості детектора, як правило, в них використовують сцинтиляційні кристали. Говорячи простою мовою, вони на відстані вловлюють радіацію, а коливання дозволять визначити напрямок до джерела. Сцинтиляційні дозиметри реагують на гамма-випромінювання, в рідкісних випадках – на «високу бету».
5. Спектрометри – це більш складна техніка, крім джерела випромінювання вони здатні визначити тип ізотопу, що викликало підвищення рівня радіації. Прилади такого рівня дорожче побутових раз в 10, взяти, приміром, лазерний дозиметр ЛД-07.

Добре, якщо в дозиметрі встановлено два або більше лічильників, такі широкодіапазонні прилади працюють швидше. Як високочутливі датчики себе зарекомендували СБМ-20, СБТ-11, СБТ-9 і «Бета».

Звертайте увагу на верхній поріг вимірювань — його рекомендоване значення від 10 000 мкР/год. Прилади з малим верхнім значенням можуть просто не визначити високий рівень випромінювання, при цьому індикатор або взагалі його не реєструє, або в рази занижує реальні показники, що вкрай небезпечно для людини.

Якщо вибір стоїть між СБМ-20 і торцевим слюдяним датчиком – вибирайте друге, по-перше, вони більш чутливі, а по-друге, здатні реєструвати «м’яке бета-випромінювання». Єдиний їх недолік – крихкість, звертатися з ними потрібно акуратно, виключаючи різкі перепади тиску, ударів, вібрації, пари від рідин або зіткнення зі слюдою.

Сцинтилляторные «пошуковики» в побутових умовах потрібно вкрай рідко. Якщо така необхідність є, потрібно звернути увагу на розмір сцинтиляційного кристала: чим він більше, тим чутливіша прилад.

Відмовтеся від придбання списаних військових дозиметрів, потрібно вибирати серед сучасних моделей. В кращому випадку – прилад не буде працювати, в гіршому – може бути небезпечним. Різні варіації з пін-діодами або додатка для смартфонів мають якесь реальне підгрунтя на звання «дозиметр», але на практиці вони марні.

Експлуатація вимірників

Переконатися в справності або перевірити, як працює дозиметр, досить просто, достатньо подивитися, що показує прилад.

Природний радіаційний фон варіюється від 5 до 15 мкР/год, граніт випромінює близько 35 – 90 мкР/год, а добриво «хлористий калій» покаже від 20 до 40 мкР/год.

Інформація про те, як користуватися дозиметром або радіометром вказується в керівництві користувача. У більшості випадків прилади побутового класу прості в експлуатації і володіють інтуїтивно зрозумілим інтерфейсом.