книги из ГПНТБ / Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии

• Эффект плотности рассматривается на стр. 127.

89

зации в полости служит регистрация тока. Типичная электриче­ ская схема, используемая в этом случае, показана на рис. 48Величина ионизационного тока в условиях насыщения зависит не только от интенсивности излучения, но также от конструкции камеры. Обычно токи имеют значения от 0,1 до 100 мка [17J.

Ионизация при

Рис. 47. Типичная зависи­ мость поннзациоиного тока от напряжения, приложен­ ного к камере

Уже указывалось, что доза может быть вычислена по уравне­ нию (1). Камеры, предназначенные для абсолютного измерения дозы в рентгенах, называются нормальными. В СССР такие из­ мерения производятся эталонными установками, используемыми

Z

Рис. 48. Типичная схема регистрации ионизационно­ го тока

1 — камера;

2 — источник электрического поля;

3 — электрометр

в следующих диапазонах анергий у-излучеиия: 5—20, 20—60, 60—250 и 250—3000 кэв. Эти установки воспроизводят рентген с погрешностью, не превышающей 1,5—2%. Имеющиеся в лабора­ тории ионизационные камеры градуируют с помощью таких нор­ мальных камер. Часто калибровку осуществляют в известных полях рентгеновского или у-излучений.

Ионизационные камеры обычно дают экспозиционную дозу в рентгенах. Поглощенная доза в воздухе, соответствующая 1 р, равна 0,869 рад (см. стр. 15). Тогда поглощенная доза в воз­ духе D возд, равная экспозиционной дозе R рентген, составляет

90

где ([Аеп/р)сист и (и-егУр)возд — массовые коэффициенты погло­

щения энергии для системы и воздуха.

В табл. 24 и 25 даны величины коэффициента / для ряда эле­ ментов и систем. Значения uen/p приведены в главе IV. Там же обсуждается более подробно вопрос о пересчете поглощенной до­ зы при переходе от одной системы к другой.

91

Ионизационный метод многократно (соответствующие ссылки приведены на стр. 137) использовался для калибровки ферросуль-

вают по соотношению Брэгга — Грея поглощенную дозу в материа­ ле стенки камеры, а затем и в дозиметрическом растворе. После этого определяют скорость образования ионов Fe3+, используя для этой цели сосуд, идентичный ионизационной камере и поме­ щенный в то же положение относительно источника ионизирующего излучения. В этих экспериментах, помимо величин W и sm, необ­ ходимо знать точный объем камеры. Этот сбъем сравнительно легко найти, заполнив его ртутью и затем взвесив ее. Определе­ ние объема может быть исключено, если примененная в калибров­ ке камера проградуирована по нормальной камере. Эта методика использовалась, в частности, А. Фрегеном [19J, который измерил G (Fes+) для рентгеновских и у-лучей различной энергии.

Ионизационные камеры могут использоваться ие только для дозиметрии фотонного излучения. Они применяются также для определения доз электронов высокой энергии и нейтронов. Напри­ мер, Дж. Лафлин и сотр. Г201 измерили G (Fes+) для дозиметра Фрикке ионизационным метолом в случае электронов с энергией 10 и 20 Мэе. В этих опытах ионизация ь воздушной полости опреде­ лялась в тех же условиях, в каких проводилось облучение элек­

собность их образовывать в водородсодержащпх средах протоны отдачи. Поэтому стенки камер изготавливаются из материалов, бо­ гатых водородом (например, из полиэтилена). Для протонов вели­ чина W в случае воздуха составляет 35 эя(5,6-'•О-11 эрг) Г16J. Иони­ зационные камеры пригодны, кроме того, для дозиметрии смешан­ ного нейтронного и у-пзлученття реактора. В этом случае для оценки вклада каждого вида излучения в суммарную дозу изме­ ряют ионизацию с помощью двух камер: 1) со стенками из водород­ содержащего вещества и 2) со стенками из вещества, не содержа­ щего водорода (например, из графита, алюминия пли тефлона). Часто камерой второго типа бывает камера со стенками из графи­ та и полостью, заполненной С02. Более подробно с ионизацион­ ными методами дозиметрии реакторного излучения можно озна­ комиться, прочитав обзор [17J. В случае нейтронных потоков пог­ лощенная доза в материале стенки камеры DCT(в рад) равна

где Cfm — заряд ионов в воздушной полости (единицы СГСЭ/сз£я)

* Дозиметр Фрикке подробно описывается на стр. 135,

92

где о,- — сечение рассеяния нейтронов для атома сорта i; kt — средняя доля потери энергии нейтронов, связанная с атомом сорта i и Ni — число атомов сорта i на единицу массы.

Значения ак для Н, С, N, О, S и Р и энергий нейтронов от 0,1 до 10 Мэе приведены в табл. 26 [16].

Ионизационные камеры находят довольно широкое применение в радиационной химии для мониторирования пучков электронов высокой энергии и тормозного рентгеновского излучения, ге­ нерируемых различными ускорителями. В качестве примера рассмотрим кратко камеры, использованные с этой целью в Ин­ ституте физической химии АН СССР в случае ускорителя^Кокроф-

93

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,

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

«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

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