момента диполя в выражении (3.1.8) была практически решаема, можно было бы определить величину дифраги ровавшего на отверстии поля прямым путем на основа нии полученного нами выражения для /7ср. Между тем, ни измерить, ни рассчитать эту величину на практике
Рис. 6.2.3. К расчету биологической опасности вблизи шкафов с мощной СВЧ аппаратурой:
іг — расстояние, на котором следует оценить потенциальную опасность; Д — расстояние, разрешенное для измерения данной антенной с активным вибратором L^Xj2.
не удается, и поэтому пока можно рекомендовать поль зоваться после соответствующего пересчета результатами измерений плотности падающей мощности, проведенны ми на расстояниях далее (0,5... 1)А,. Как сделать этот пересчет?
Считая щель точечным источником излучения (в боль шинстве практических случаев это вполне допустимо), пересчет ППМ из значений, определенных на расстоянии R, в значении ППМ на расстоянии г (рис. 6.2.3) можно вести по квадрату расстояний. С расстояний Я/2я и ближе учет реактивного характера поля можно прово дить с помощью так называемого «коэффициента ре активности» (см. § 3.1), полученного после несложных преобразований выражения (3.1.8). Окончательное вы ражение для расчета уровня поля Пт на расстоянии г при измерении поля антенной, активный вибратор кото рой на данной частоте находится на расстоянии R от
Источника геометрически Малых размеров (рис. 6.2.3), записывается так:
(6.2.3)
где Ян — измеренный уровень поля, п = 2 для точечного источника, я=1 для щели.
6.3. АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРО РАДИОБЕЗОПАСНОСТИ. ДОЗИМЕТРИЯ СВЧ*
Традиционные методы одноразового или периодиче ского контроля облучаемости с помощью интенсиметров неудобны по двум причинам. Во-первых, неавтоматиче ские интенсиметры требуют специального выделения времени и группы людей, способных произвести необхо димый минимум измерений и правильно их обработать. Во-вторых, даже при самом удачном выборе методики измерения и обработки полученных данных результатов обследования приходится надеяться на типичность усло вий измерений по крайней мере в статистическом плане; иначе говоря, при существенном разнообразии радиаци онной обстановки результатам периодического и тем более разового контроля приходится доверять с особыми оговорками. Наконец, интенсиметрия не позволяет пер сонализировать данные контроля облучаемости. Данные об условиях облучения рабочего места могут служить только характеристикой этого рабочего места, но никак не характеристикой облучаемости работающих. Если да же исключить требование интегральной оценки облучае мости всего тела, здесь не учитывается по крайней мере два необходимых параметра: время пребывания под из лучением и реальный уровень воздействующего поля. Обычно же во время контрольных проверок, особенно неквалифицированным персоналом, фиксируется уровень поля при таких невероятных, наверняка неправильных положениях антенны измерителя, что данные измерений можно считать завышенными во много раз.
* В разработке ряда вопросов дозиметрии принимали также участие Н. И. Бабкин, Г. Я. Воронков, А. М. Гуревич, Е. А. Лелорская, А. Г. Неделяев, Л. В. Толстой.
Цель введения автоматического контроля — снижение трудоемкости измерений, объективизация и персонализа ция оценки биологической опасности. По порядку воз растания трудности технической реализации и приблизи тельно по степени возрастания объема и ценности полу чаемой информации приборы автоматического контроля можно перечислить в таком порядке:
Индикаторы (сигнализаторы) превышения заданного уровня ПГ1М. Выполняются в индивидуальном (носи мом) и коллективном (стационарном) вариантах. Такие приборы уже давно применяются в лабораториях П. Л. Капицы (Ин-т физических проблем АН СССР) [22].
Дозиметры радиоколебаний, осуществляющие инди видуальный или коллективный контроль облучаемости с учетом времени воздействия. В необходимых случаях такие дозиметры могут иметь выводы для сигнализации о степени опасности (по накопленной дозе или по уров ню). Дозиметры применяются как у нас, так и за рубе жом [22, 101, 190]. Зачастую они выполняются с малым временем усреднения без устройств накопления резуль татов. Такие приборы принято называть измерителями мощности дозы.
Интенсиметры-самописцы для непрерывной записи уровня ППМ во времени. Основная задача применения таких приборов — автоматизация измерений ППМ и, кроме того, получение данных для вероятностной оценки временных характеристик облучаемости местности. Ин тенсиметры-самописцы принципиально мало отличаются от обычных интенсиметров с прямым отсчетом и поэтому
здесь не рассматриваются. |
контрольных приборов |
Общим |
для автоматических |
является |
требование высокой |
общей (амплитудно |
поляризационной) изотропности * |
приемного зонда. Изве |
стно [180], что для поперечных волн даже только про странственно-изотропную антенну получить нельзя, по этому для увеличения изотропности в стационарных устройствах применяются различные технические прие мы (например, периодическое сканирование антенн-зон дов) либо используется предварительная информация о преимущественном направлении прихода волны и ее поляризации. В индивидуальных дозиметрах, использу ющих простейшие антенны типа одиночных вибраторов,
* См. сноску на стр. 268.
достаточно высокая пространственно-поляризационная изотропность реализуется в статистическом понимании, в расчете на существенную неопределенность перемеще ний антенны приемника вместе с корпусом человека. Для условий, когда место оператора относительно постоянно, дозу легко рассчитать на основании падающей ППМ и среднего времени облучения, и поэтому использовать дозиметры нецелесообразно. Кстати, антенны типа оди ночных вибраторов имеют диаграммы с очень узкими минимумами, поэтому возможность искажения результа тов индивидуальной дозиметрии даже для неподвижно го человека можно не принимать во внимание.
6.3.1. Существующие индикаторы поля. Функциональ ная схема индикаторов [22, 166] такова: антенна— (атте нюатор) — детектор— (усилитель) — амплитудный дис криминатор + расширитель импульсов — генератор сигна ла опасности — звуковой сигнализатор. Порог опасности устанавливается изменением затухания СВЧ аттенюато ра или порога срабатывания амплитудного дискримина тора. Для получения многопороговой индикации приме няют набор амплитудных дискриминаторов, переключаю щих либо амплитуду выходного сигнала, либо его ча стоту.
Практические схемы обычных индикаторов-сигнали заторов относительно просты. Основное внимание при их разработке приходится уделять экономичности устройст ва в ждущем режиме. Необходимость формировать и из лучать достаточно мощный сигнал опасности не позво ляет выполнить их совсем без источника питания, но ток в холостом режиме удается снизить до пренебрежи мо малых величин.
Детекторные схемы индикаторов являются сейчас основными для фиксации относительно небольших уров ней непрерывных колебаний. Для работы в импульсных полях высокой пиковой интенсивности (выше 60 320 мВт/см2) используются газонаполненные лампы [89]. Работа таких датчиков возможна в диапазоне 50 ...
3 000 МГц (см. табл. 6.1.2).
Вследствие возможного психологического влияния на персонал считается целесообразным применять приборы с немедленной сигнализацией опасности только в особо доказанных случаях, когда возможно воздействие уров ней или доз, безусловно опасных и требующих немед ленных мер защиты. В соответствии с современными
нормативами безусловно опасным уровнем следует счи тать величину 1 ... 10 мВт/см2 или даже более [85, 119а]. Применение системы сигнализации о кратковременном облучении полями меньших плотностей следует считать нецелесообразным.
Одна из практически применяемых схем однопорогового инди катора-сигнализатора [22] включает в себя антенну в виде элемен тарной рамки, диод-детектор (ДК-В4), однокаскадный усилитель постоянного тока, однополупериодный мультивибратор и затормо женный генератор низкой частоты, нагруженный на звуковой излу чатель ДЭМ-4. При достижении заданного уровня облучающего поля система выдает громкий звуковой сигнал на частоте 800...1000 Гц. Схема собрана в небольшом корпусе, питается от ба тарей, типа КБС и ФБС. Вследствие того, что в режиме ожидания потребляемый ток оказывается одного порядка с током саморазряда батарей, выключатель питания в приборе не предусмотрен. Прибор предназначен для работы в комнатных условиях.
Дополнение индикаторов уровня счетчиками времени (по каж дому уровню отдельно) позволяет получить простейшие устройства, фиксирующие время воздействия поля. Однако практического рас пространения такие индикаторы-дозиметры не получили: достаточно сложные схемно, обязательно с источниками питания, эти приборы, между тем, грубы и неточны; несмотря на кажущуюся простоту формы результатов измерения, объективная оценка опасности с по мощью таких приборов практически невозможна. Поэтому в на стоящее время для учета временных характеристик воздействия используются дозиметры, показания которых пропорциональны ин тегралу плотности потока мощности по времени.
6.3.2. Дозиметры радиоизлучений. Дозиметры радио излучений в зависимости от принципа отсчета дозы можно разделить на два типа в соответствии с прин ципами нормирования, принятыми в обеих странах, раз рабатывающих дозиметры; в СССР и США. В дозимет рах обоего типа фиксируется величина накопленной дозы за некоторое время. В СССР величина этого времени ненормирована, и все отечественные дозиметры строятся по типу накопителей за более или менее про должительное время. В США величина Та строго нор мирована. До недавнего времени отдельными ведомства ми США она была установлена равной 30 с [101]. С введением в 1966 г. единого стандарта США (USAS С.95.1—1966 [85]) она была увеличена до 6 мин. Таким образом, при сокращении времени воздействия Тв от
Гн= 6 |
мин и менее допустимая ППМ /7Д0П возрастает от |
Пя= 1 |
... 10 до 80 мВт/см2 и более при времени разо |
вого (за каждые 6 мин) воздействия доли минут и менее. Схемы дозиметра, построенные по этому типу, берут пробы ППМ за выбранное время усреднения и перио-
