Регистрация фонового ионизирующего излучения (Лабораторная работа № 23о), страница 3

2.5. Эквивалентная доза излучения оценивается по биологи­ческому воздействию излучения. Она равна произведению поглощенной дозы (дозы излучения) на коэффициент качества К, характеризую­щий относительную биологическую активность рассматриваемого излу­чения по сравнению о рентгеновским и гамма-излучениями. Для рент­геновского и гамма-излучений К=1, для тепловых нейтронов

К=3, а для нейтронов с энергией 0,5 МэВ  К=10. Единицей эк­вивалентной дозы излучения служит Дж/кг, а единицей мощности эк­вивалентной дозы излучения служит Вт/кг.

Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы излучения служит биологический эквивалент рентгена (бэр): I бэр = 0,01 Дж/кг.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Постановка задачи

С помощью счетчика Гейгера к счетного устройства требуется найти среднюю скорость счета импульсов фонового излучения и про­вести статистическую обработку полученных результатов.

Уяснить принцип работы счетчика Гейгера и происхождение  фонового излучения.

Убедиться в статистическом (вероятностном) характере фоно­вого излучения.

Изучить единицы измерения доз излучения (экспозиционная доза, эквивалентная доза излучения, мощность экспозиционной дозы).

3.2. Газоразрядный счетчик (счетчик Гейгера)

Счетчик Гейгера - широко распространенное устройство для регистрации ядерных излучений. В основе его работы лежит иониза­ция газа под действием излучения. Счетчик представляет собой тон­костенный сосуд, обычно заполненный аргоном с добавкой небольших количеств многоатомных органических паров или галогенов (Cl₂, Br₂). Смесь находится под давлением около 1,3×10⁴ Па.

Счетчик обычно имеет коаксиальные электроды. Анод - натя­нутая по оси трубки и укрепленная на изоляторах вольфрамовая нить 1, катод - цельнометаллический корпус 2 счетчика (рис.2).

Если корпус стеклянный, то катод - проводящая пленка, нане­сенная на его внутренней поверх­ности.

К электродам прикладывается высокое напряжение U₀ и в объ­еме счетчика создается неоднород­ное поле напряженностью

        (1)

где r_K и r_H - радиус катода и

схема цилиндрического счетчика нити; r - расстояние от нити до точки с напряженностью E.

Из формулы следует, что поле тем сильнее, чем меньше r. Поэтому электроны, возникшие в счетчике под действием ионизирующе­го излучения, вблизи нити приобретают на длине свободного пробега энергию, достаточную для ударной ионизации. Это увеличивает на­чальное количество пар ионов в «к» раз. Число «к» называется ко­эффициентом газового усиления и в счетчиках Гейгера достигает 10⁹-10¹⁰.

Лавина электронов за время порядка 10^-7 с достигает анода, и на сопротивлении R возникает импульс напряжения, не зависящий от вида частицы, вызывающей начальную ионизацию, и ее энергии. Импульсы подаются на регистратор после предварительного усиления, формирования по величине и длительности. Это устройство измеряет число импульсов или выводит их на динамик.

Рабочая характеристика счетчика (рис.3) дает зависимость его сигнала N от напряжения при постоянной интенсивности падающего ив счетчик излучения. Напряжение начала счета (точка А, порог сче­та) отвечает минимальным амплитудам импульсов, пропускаемых регистратором. Порог счета зависит от давления в счетчике, свойств запол­няющих его газов, диаметра анода и для разных счетчиков составляет 300-1000 В. Незначительное увеличение напряжения выше точки А резко увеличивает сигнал.

  Участок АВ называется областью ограниченной пропорциональ­ности. Здесь сигнал зависит от начальной ионизации и, следова­тельно, от вида ионизирующего излучения и его энергии. При напря­жении, на 50-100 В большем порога счета, сигнал практически не зависит от напряжения (участок ВС). Участок ВС называется плато. В интервале DU, отвечающем плато, счетчик работает в гейгеровcком- режиме: его сигнал не зависит от начальной ионизации (высота плато определяется общим числом ионизирующих частиц, по­павших в объем счетчика в единицу времени независимо от их при­роды).