Дозиметрия b-излучения. Методика контроля радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Отчёт

По лабораторной работе №7

«Дозиметрия b-излучения»

Выполнили: Соболева Е.Ю.

Гусев А.И.

Группа: Фт-55051.

Проверил: Смирнов А.А.

Екатеринбург, 2010

1.  Цель работы.

Освоение метода и средств измерения полей излучения, формируемых источниками β – частиц; знакомство с методикой контроля радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты.

2.  Теоретическая часть.

Бета – излучение это электроны, испускающиеся при радиоактивном распаде ядер. β – частицы характеризуются непрерывным энергетическим спектром, простирающимся от нуля до некоторого максимального  значения энергии, определяемого энергией β-перехода Е_{β max}.

При прохождении через среду электроны и β–излучение, теряет энергию на возбуждение атомов и молекул, на ионизацию атомов, на  торможение в кулоновском поле ядра и на упругое взаимодействие с атомами среды, которое в дозиметрии ввиду  малого вклада в потери энергии не учитывается.

Возбуждение – взаимодействие, вызывающее переход электронов атома на возбужденный уровень, в дальнейшем приводит к процессу релаксации атома с испусканием вторичных фотонов, что важно учитывать.

Ионизация – процесс отрыва электрона от атома, характеризуется появлением вторичных электронов.

Торможение – процесс потери энергии частиц при ускорении в поле ядра за счет испускания тормозного излучения - фотонного излучения с непрерывным спектром. Его интенсивность: 

I~Z²∙Е_β / m,                                                                     (1)

где Z – атомный номер среды,  m - масса заряженной частицы.

Потери энергии электрона в веществе обусловлены преимущественно потерями на ионизацию атомов среды и на тормозное излучение.

Последний вид потерь обусловлен торможением электронов в поле ядра с испусканием вторичного электромагнитного излучения, называемого тормозным. Это излучение характеризуется непрерывным спектром в пределах от 0 до Е_β.

Для характеристики поля излучения, создаваемого тормозным излучением используют среднюю энергию фотонов, которая для β-источников принимается равной половине максимальной энергии β – частиц:

                                                                       (2)

При прохождении через среду уменьшение энергии электронов характеризуются потерями энергии на единицу длины (-dE/dx).  Полные потери энергии заряженной частицы равны сумме ионизационных и радиационных потерь:

.                                              (3)

Отношение ионизационных и радиационных потерь, полученное Бете и Гайтлером для электронов

                                                                                                           (4)

где Е_о, МэВ – энергия моноэнергетических электронов или максимальная энергия β – частиц, определяет основные принципы построения защиты от электронов и  β – частиц.

Из формулы (2 и 4) следует, что при выборе эффективной оптимальной защиты от электронов следует использовать комбинированные среды. При этом для снижения радиационных потерь и поглощения электронов первым от источника должен располагаться материал с низким атомным номером, вторым – материал с большим атомным номером, обеспечивающий защиту от образующегося вторичного излучения.

Измерение потоков β–частиц как правило проводятся при наличии гамма–фона. Вклад последнего в показания прибора может даже превышать вклад, обусловленный β–излучением. В связи с этим возникает необходимость при измерениях β –излучений учитывать вклад в показания приборов гамма-излучения.

Для измерения плотности потока b-частиц обычно применяются газоразрядные (реже сцинтилляционные) детекторы. Одновременно с b-частицами они с определенной эффективностью регистрируют и g-кванты. Эффективность регистрации b–излучения газоразрядными счетчиками определяется толщиной стенок (цилиндрические счетчики). Если толщина стенок газоразрядного счетчика меньше пробега b–частиц, то коэффициент эффективности (счетный коэффициент) целиком определяется геометрическими условиями измерения и составляет 10-100%. Эффективность регистрации g-квантов этими счетчиками определяется вероятностями взаимодействия квантов со стенками счетчика и попадания образующихся электронов в газовый объем счетчика и составляет несколько десятых долей процента. На практике поток γ–квантов может во много раз превышать поток β–частиц, поэтому вклад γ–излучения в показания детектора может быть сравним с вкладом в показания, обусловленные β–излучением.