Большинство приборов радиационного контроля построены на основе самых распространенных детекторов (датчиков) ионизирующего излучения - счетчиков Гейгера-Мюллера. До сих пор им, изобретенным в самом начале 20 века для нужд зарождающейся ядерной физики, нет сколько-нибудь полноценной замены. Несмотря на все многообразие конструкций счетчика Гейгера, он очень прост. В хорошо вакууммированный герметичный баллон с двумя изолированными электродами введена газовая смесь, состоящая в основном из легко ионизируемых неона и аргона. К электродам прикладывают высокое напряжение, но такое, которое само по себе не вызывает каких-либо разрядных явлений. В таком состоянии счетчик будет пребывать до тех пор, пока пришедшая извне ионизирующая частица не вызовет появление в баллоне лавинного разряда и соответственно короткого электрического импульса [1]
Большинство бытовых дозиметров построено на основе счетчикаСБМ20, чувствительного к жесткому бета- и гамма- излучению. Конструкции же приборов могут быть самыми различными [2]
Простейшие дозиметры просто "озвучивают" ионизирующую радиацию, трансформируя каждое элементарное возбуждение счетчика Гейгера в акустический импульс. Редкое фоновое пощелкивание (реакция счетчика на естественный радиационный фон в имп/мин - его паспортная характеристика) учащается, переходя в сплошной треск при приближении к источнику радиации. Несмотря на простоту, такие приборы обладают высокой радиационной чувствительностью, мгновенной реакцией на изменение радиационной обстановки, высокой достоверностью своих "показаний" (контроль почти не поддающегося имитации радиационного фона возможен лишь при нормально работающем приборе). Все это, а также вообще "органолептическая" оценка потенциально опасных сред и полей, свойственная рецепторным системам человека, ставит такие приборы в особое, исключительное положение. По этой причине в настоящее время "органолептический" режим работы вводится в любой, самый сложный бытовой дозиметр.
Более сложные дозиметры преобразуют каждое элементарное возбуждение счетчика Гейгера в импульс тока определенной длительности, частота следования этих импульсов преобразуется далее в показания стрелочного или цифрового индикатора. Такие приборы бывают одно- или многопредельными, затрачивают на каждое измерение от единиц до десятков секунд, однако все они, будучи как правило "карманными", имеют следующие особенности:
- питаются от внутренних батарей;
- не имеют выхода по напряжению или току.
Одним из самых малогабаритных (125х44х16 мм), легких (80г) и дешевых (около $10) отечественных бытовых дозиметров является "Мастер-1" производства московского НПО"Физика", предназначенный для контроля радиационной обстановки на местности, в рабочих и жилых помещениях. Хотя результаты измерений не могут использоваться для официальных заключений, однако прибор можно использовать как индикатор для первичного контроля. Прибор измеряет мощность полевой эквивалентной (экспозиционной) дозы бета-гамма-излучения в диапазоне от 1 до 999 мкР/ч; имеет портативное исполнение и предназначен для переноски и хранения в кармане одежды потребителя. На передней панели прибора расположено цифровое табло для индикации результатов измерений и кнопка "Пуск" для включения режима измерения [3].
Установив дозиметр "Мастер-1" (после соответствующей реконструкции) на одном из стационарных постов автоматизированной системы контроля окружающей среды (АСКОС), можно круглосуточно контролировать уровень радиационного фона и следить за динамикой его изменения.Такая работа была проведена несколько лет назад, в результате чего были накоплены некоторые статистические данные.
Так, на рис.1 показан график изменения рад. фона за период с 16 по 22 сентября 2000г. (в верхней строчке указан 1990 г. из-за Y2K-несовместимости). Как видим, средний уровень в течение недели составил около 8-12 мкР/ч, что соответствует официальным данным. Однако данный график позволяет оценить также уровень максимально возможных значений - до 18 мкР/ч.
На рис.2 показан так называемый "суточный" график за тот же период, т.е. какие средние (а также минимальные и максимальные) значения были в каждый момент суток в течение этой недели. Как видим, уровень радиационного фона не зависел от времени суток, оставаясь в среднем постоянным.
На рис.3 представлен график, аналогичный рис.1, но за октябрь 2000г. Заметно плавное уменьшение среднего уровня рад.фона на 2-3 мкР/ч в средних числах октября, связанное, возможно, с сезонным уменьшением уровня солнечной радиации (пустые места на графике соответствуют отсутствию данных).
Косвенно это подтверждается суточным графиком на рис.4, где заметно некоторое плавное увеличение уровня рад. фона в середине дня, когда солнце находится в зените и уровень солнечной радиации максимален.
В дополнение к рис.3 - на рис. 5 и 6 показаны гистограммы отдельно за первую и вторую половины октября 2000г. Как видим, в первой половине месяца более 20% всех значений составили от 7.5 до 9.0 мкР/ч, а во второй половине - около 30% - от 4.5 до 6.0 мкР/ч.
Дальнейшего изучения требует вопрос о сезонных колебаниях рад. фона и причинах таких колебаний.
Для использования дозиметра "Мастер-1" в составе системы АСКОС датчик бета-гамма-излучения (счетчик Гейгера СБМ-20) был извлечён из корпуса дозиметра, подключен к основной схеме через коаксиальный кабель и вынесен за окно на одном из стационарных постов.
Основная схема дополнена специально разработанным адаптером, преобразующим частоту регистрации бета-гамма-частиц в выходное напряжение, и подключена к имеющемуся на стационарном посту микропроцессорному блоку в соответствии с рис.7.
После монтажа дозиметрического оборудования на стационарном посту системы АСКОС, soft системы должен быть специально адаптирован для круглосуточного измерения бета-гамма-фона. Для этого необходимо установить значения ZERO OFFSET и FULL SCALE READING, а также промежуточной и конечной тревог.
Для тревог, в соответствии с санитарными нормами, выбираем следующие значения:
- промежуточная = 45 мкР/ч.
- конечная = 120 мкР/ч.
Значение ZERO OFFSET выбрано равным 0.0 мкР/ч, в соот-ветствии с нижним пределом чувствительности дозиметра "Мастер-1".
Значение FULL SCALE READING, в связи с отсутствием калиброванного источника излучения, было выбрано таким (500 мкР/ч), при котором выходное напряжение является максимальным. Оно было найдено путем пересчета по измеренному напряжению при известном естественном рад.фоне (12 мкР/ч), в предположении прямопропорциональной зависимости выходного напряжения от уровня радиации.
habr.com
