ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 161
Скачиваний: 0
та — Уолтопа [21, 22] (описание его было приведено на стр. 67). Для контроля указанных видов излучения камера помещается непосредственно у выходного окна ускорителя (электроны) или рентгеновской мишени-насадки (тормозное излучение). При ра боте с электронным пучком применялась камера, ионизационный объем которой ограничен двумя алюминиевыми фольгами тол щиной 12 .нк. Собирающим электродом является третья (средняя) фольга. Ионизационный объем этой камеры имеет высоту 0,5 см. Напряжение, необходимое для создания условий насыщения,
равно |
2 |
кв. |
На |
рис. |
49 приведена схема рентгеновской мишеии-иасадки |
и ионизационной камеры для контроля интенсивности тормозного излучения [22]. Стенки (толщина 0,5 см) камеры изготовлены из плексигласа. Сверху камера покрыта аквадагом (водным коллои дом графита). Собирающий электрод представляет собой метал лическое кольцо, находящееся впутрп камеры.
Рис. 49. Схема рентгеновской мишени-насадки и ионизационной камеры
1 — мишень-иасадка; 2 — ионизационная камера; 3 — выпускное окно ускорителя; 4 — схема регистрации ионизационного тока; S — ячейка с исследуемой системой. НЛ — нео новая лампочка; шА — миллиамперметр
94
На основании изложенного можно заключить, что ионизацион ная камера может выполнять функции абсолютного дозиметра, если известна величина W для газа, наполняющего полость. Кроме того, прокалиброванная ионизационная камера может служить вторичным стандартом в дозиметрии различных видов излучения. Легкость изготовления камер и простота аппаратур
ного оформления также |
являются достоинствами этого |
метода. |
К недостаткам следует |
отнести наличие для некоторых |
камер |
«хода с жесткостью», т. е. зависимости чувствительности от энер гии излучения. Этот эффект наблюдается в тех случаях, когда газ и материал стенок камеры имеют различные эффективные атомные номера. При этом «ход с жесткостью» наиболее характерен в области низких энергий излучения. Особые сложности возника ют также при использовании ионизационного метода для дози метрии импульсного излучения. В этом случае существенно умень шается эффективность собирания ионов по сравнению с непрерыв ным излучением.
Подробно ионизационный метод дозиметрии ионизирующих излучений изложен в работах [17, 23—26]. Сведения о конструк ции ионизационных камер, предназначенных для различных це
лей, |
можно найти в статьях [17, 25—27]. |
2. |
Калориметрический метод |
Калориметрический метод дозиметрии ионизирующих излу чений основан на измерении повышения температуры облучаемой среды. Увеличение температуры в результате поглощения энер гии излучения сравнительно небольшое. Например, в воде оно составляет приблизительно 2 град/Мрад. Поэтому для определе ния дозы рассматриваемым методом необходимо применять чув ствительные способы измерения температуры. Особенно это ха рактерно для низких мощностей дозы.
Калориметрия как метод дозиметрии начала применяться в начале этого столетия [28—30]. Она была использована для на хождения энергии в случае небольших источников радиоактив ного излучения. В 20-е годы данный метод находил некоторое применение в дозиметрии рентгеновского излучения [31, 32]. Такое ограниченное использование калориметрии было обуслов лено в первую очередь успешным развитием ионизационных ме тодов. Однако в 40—50-е годы калориметрический метод претер пел своеобразное второе рождение. Вызвано это было достижения ми в области мпкрокалориметрии, появлением высокоинтенсив ных источников ионизирующих излучений и введением рада в качестве единицы поглощенной дозы.
В настоящее время калориметрический метод широко исполь зуется в дозиметрической практике. По сравнению с ионизацион ным методом он имеет преимущества. При работе с калориметра ми не нужно знать величину W, а часто и значение sm, что су
95
щественно облегчает проведение дозиметрических измерений. Это — абсолютный метод дозиметрии в полном смысле слова. Он, правда, менее чувствителен, чем ионизационный метод. Однако сравнительно низкие дозы, которые не могут быть изме рены калориметрическим методом, почти не применяются в ра
диационной |
химии. |
|
метода |
ясен из |
соотношения |
||
Принцип |
калориметрического |
||||||
d r |
-Д7 7 (град/кал) , |
|
|
|
(6) |
||
dE |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
где d T — изменение |
температуры |
тела с |
массой М |
и |
удельной |
||
теплоемкостью с при |
поглощении |
энергии |
излучения |
d E . |
Рис. 50. Графитовый адиа
батический |
калориметр |
|
1 — калориметр; |
||
2 |
— градуировочный нагреватель; |
|
3 — прокладки |
из полистирола; |
|
4 |
— термопара; |
|
5 — термопары |
адиабатического |
контроля; и — нагреватель; 7 — оболочка;
s — вакуумированиое пространство
Известны различные варианты рассматриваемого метода дози метрии. Наиболее широко применяются адиабатические и изо термические калориметры. В калориметрах первого типа теплооб мен с наружной средой сведен к минимуму. В них скорость уве личения температуры образца пропорциональна скорости выде ления тепла в образце. Калориметры второго типа работают в равновесных условиях. В них тепловой поток от образца равен скорости нагрева образца.
Приведем несколько примеров конструкций калориметров для дозиметрии рентгеновского и у-излучений. На рис. 50 показа но устройство адиабатического калориметра, использованного для калибровки химических дозиметров [33]. Поглотителем в нем является графит. Этот материал удобен тем, что расход энергии ионизирующего излучения на химические реакции в нем ничто жен. Кроме того, он характеризуется сравнительно высокой теплопроводностью. Нагреватель служит для введения известно го количества энергии при градуировке калориметра, _т. е. при нахождении коэффициента пропорциональности между введенной энергией и повышением температуры. Последняя в рассматривае мом калориметре измеряется термопарой. Очень часто для этой
дели применяются также термисторы. Они изготовлены из полу проводников, чье сопротивление уменьшается с ростом темпера туры.
Другими материалами поглотителей в калориметрах служат алюминий, вода и полиэтилен. Использование последних двух материалов осложняется расходом энергии излучения на химиче ские реакции в них. К. Хоханадель и Дж. Гормли [34] примени ли адиабатический калориметр с водой в качестве поглотителя для калибровки дозиметра Фринке. Схема этого калориметра пред ставлена на рис. 51. Вода заливалась в герметичную тонкостен-
Рис. 51. Калориметр для измерения поглощенной дозы у-нзлучення в воде
j — тонкостенная колба из ппрскса; 2 — вода; 3 — альсзон; 4 — медная оболочка; 5 — термопары; 6 — источник уизлучения 00Со; 7 — кожух источника; 8 —теплоизоляция из пенопласта
4 А. К. Пикаев |
97 |
пую стеклянную колбу с посеребренными стенками ы облучалась до тех пор, пока не устанавливалось равновесие в радиолизе воды и не прекращалось тем самым поглощение энергии в химических реакциях. В этом калориметре температура измерялась медьконстаптаиовымн термопарами. Температура медной оболочки с помощью нагревателя, вмонтированного в защитный блок источ ника, непрерывно поддерживалась равной температуре воды в колбе. Тем самым исключалась потеря тепла в окружающую среду. В расчетах дозы была сделана поправка на поглощение
Рис. 52. Водно-ледяной калориметр
1 — источник уизлучеиия в0Со; 2 — облучатсльный канал; з — лолнхлортшнловый ко жух; *J — капилляр; 5 — корковая пробка; 6 — колба от термоса; 7 — вода со льдом
излучения стенками колбы. Было принято, что величина энергии, поглощенной стеклом, пропорциональна его весу. Кроме того, бы ло сделано допущение, что отношение доз, поглощенных в до
зиметре |
Фрпкке и воде, равпо отпошеншо |
их удельных |
весов. |
В результате было найдено, что для у-лучен |
60Со G (Fe3+) |
равен |
|
15,6 + |
0,3 нона/100 эв. |
|
|
Калориметрическая калибровка дозиметра Фрпкке осуществ лялась также в других работах. Ссылки на них приведены на стр. 137.
Согласно [35], для калибровки химических дозиметров весь ма удобен водно-ледяной калориметр. Устройство его ясно из рис. 52. Принцип действия этого калориметра основан на умень шении объема льда и воды вследствие плавления льда при погло щении системой энергии ионизирующего излучения. Это уменьше ние объема измеряется с помощью капилляра, прокалиброванного
взвешиванием количества ртути, |
помещенного между* двумя мет |
|
ками. Точность измерения дозы |
этим калориметром |
составляет |
~ 0,4%. |
|
|
Адиабатические калориметры специальной конструкции по |
||
зволяют определять сравнительно низкие мощности |
дозы у-из- |
лучения. Например, в работе [36] описан калориметр для измере ния мощностей дозы —■1 рад!сек с погрешностью 1,5—2%.
Изотермические калориметры чаще всего применяют для до зиметрии реакторного излучения. Это обусловлено тем, что в ка налах реактора, охлаждаемых циркулирующей водой с постоян ной температурой, нет необходимости создавать особые изотер мические условия. В таких калориметрах температура оболочки поддерживается постоянной. Для них справедлива формула [37
~ d X = ( “rfr”L |
+ ,С (Г погл — ^обол) • |
О ) |
||
где |
dTIdx — скорость изменения |
температуры поглощающего |
||
вещества; |
(dT/dx)myi — измеряемое |
изменение температуры по |
||
глотителя; |
Гпогл н 71oGoj[ — температуры поглощающего вещест |
|||
ва и |
оболочки; |
к — коэффициент, |
характеризующий теплообмен |
между поглощающим веществом и оболочкой.
При использовании рассматриваемого метода для дозиметрии электронных пучков необходимость в сложной микрокалоримет-
рпческой аппаратуре |
отпадает, |
поскольку увеличение темпера- |
|||||||
туры поглотителя в этом случае |
|
||||||||
сравнительно |
большое вследст |
|
|||||||
вие высоких |
мощностей |
дозы. |
|
||||||
Ниже |
в |
качестве |
примера из |
|
|||||
лагается |
конструкция несколь |
|
|||||||
ких калориметров, применен |
|
||||||||
ных в дозиметрии |
этого |
вида |
|
||||||
излучения. |
|
|
|
|
|
|
|||
В работе [38] описан нерав |
|
||||||||
новесный изотермический кало |
|
||||||||
риметр для измерения энергии |
|
||||||||
электронного пучка, генериру |
|
||||||||
емого ускорителем Кокрофта — |
|
||||||||
Уолтона (энергия электронов — |
|
||||||||
до 1,2 Мэе). Схема |
этого кало |
|
|||||||
риметра приведена на рис. 53. |
|
||||||||
Поглотитель 1 состоит из пло |
|
||||||||
ской |
алюминиевой пластинки, |
|
|||||||
покрытой |
со |
стороны |
входа |
|
|||||
пучка тонкими слоями берил |
|
||||||||
лия и графита для уменьшения |
|
||||||||
обратного рассеяния электронов. |
|
||||||||
Внутри |
поглотителя |
вмонти |
|
||||||
рован |
электрический |
калибро |
|
||||||
вочный |
нагреватель. |
Снизу к |
|
||||||
поглотителю |
плотно |
прижат |
|
||||||
термистор. |
Поглотитель • подве |
|
|||||||
шен на капроновых нитях вну |
Рнс. 53. Схема калориметра-коллек |
||||||||
три кожуха 2. |
Последний имеет |
||||||||
тора |
4* 99