ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

ДОЗИМЕТРИЯ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ДОЗИМЕТРИЯ, совокупность методов измерения и (или) расчета дозы ионизирующего излучения, основанных на количественном определении изменений, произведенных в в-ве излучением (радиац. эффектов). Различают прямой (абсолютный) калориметрич. метод Д., основанный на непосредственном измерении поглощенной в-вом энергии излучения в виде тепла, выделенного в рабочем теле калориметра, и косвенные (относительные) методы, при к-рых измеряют радиац. эффекты, пропорциональные поглощенной дозе. К косвенным относят ионизационные, радиолюминесцентные, химические и нек-рые спец. методы. Калориметрический метод (диапазон поглощенных доз от 1 до 106 Гр) основан на измерении приращения т-ры DТ, вызванного поглощением в-вом порции DE энергии излучения в калориметре. При отсутствии необратимых хим. р-ций DТ= DЕ/mс, где т - масса поглотителя, с - его теплоемкость. Используют гл. обр. адиабатич., изотермич., проточные калориметры; поглотители - металлы, графит и др. Недостатки метода - низкая чувствительность (напр., для А1 DТ всего 1.10-3 К/Гр) и сложность аппаратурного оформления. Метод применяют в осн. для определения коэф. пропорциональности, связывающих радиац. эффекты с поглощенной дозой в относительных методах Д., и для калибровки дозиметрич. детекторов. Ионизационные методы (диапазон доз от 10-8 до 106 Гр) основаны на измерении кол-ва ионов, возникших в облучаемом в-ве при действии излучения. В случае облучения в-ва сложного элементного состава вводят понятие его эффективного ат. н., равного ат. н. условно простого в-ва, для к-рого коэф. поглощения излучения, рассчитанный на 1 электрон, такой же, как и для облучаемого сложного в-ва. Наиб. распространение получили ионизац. камеры, в к-рых поглотителем является газ. Измеряемая характеристика -ионизац. ток, пропорциональный мощности дозы излучения, или кол-во электричества, пропорциональное дозе. Для Д. фотонного излучения применяют воздухоэквивалентные камеры, материал стенок к-рых имеет такой же эффективный ат. н., что и воздух. Кол-во электричества Q, образовавшееся за время t, и доза Dэкc фотонного излучения в воздухе связаны зависимостью: Q = zeVrDэкc/w, где z - зарядовое число иона, V - объем камеры, r - плотность воздуха, w - энергия образования пары ионов в воздухе. Для Д. быстрых нейтронов используют тканеэквивалентные камеры, материал стенок к-рых и заполняющий газ по атомному составу эквивалентны мягкой биол. ткани. Напр., материал стенки может состоять (в % по массе) из 10,1% Н, 3,5% N и 86,4% С, а заполняющий газ - из 64,4% СН4, 32,5% СО, и 3,1% N2. Применяют также полупроводниковые детекторы, в к-рых чувствит. элементом служит материал на основе CdS, Si, Ge или др.; по принципу действия они аналогичны ионизац. газовым камерам. В индивидуальной Д. широко используют газовые ионизац. камеры конденсаторного типа в форме карандашей. К ионизац. детекторам относят и газоразрядные счетчики, напр. Гейгера-Мюллера (см. Радиометрия), пропорциональный и др.; их преимущество перед камерами - большая чувствительность при таких же габаритах, что обусловило их применение для контроля радиац. обстановки в рабочих помещениях. Радиолюминесцентные методы (диапазон доз от 10-8 до 104 Гр) основаны на том, что образованные в люминофоре под действием ионизирующего излучения неравновесные носители заряда (электроны и дырки) локализуются на центрах захвата и удерживаются на них после прекращения облучения. При послед. возбуждении люминофора (ИК или УФ излучением, нагревом) наблюдается соотв. фото- или термолюминесценция, квантовый выход к-рой пропорционален поглощенной дозе. Радиофотолюминесцентный стеклянный детектор может состоять, напр., из 3,6% (по массе) Li, 0,8% В, 33,3% Р, 4,6% Аl и 53,5% О; активатор Ag (4,2%). Радиотермолюминесцентный детектор м. б. изготовлен из LiF, активированного Мn, или из CaF2, активированного к.-л. РЗЭ. Достоинства радиолюминесцентных детекторов - высокая чувствительность при малых габаритах [квантовый выход люминесценции до ~ 1013 квант/(г.Гр)], длительное хранение дозиметрич. информации (до 106 лет). Радиотермолюминесцентные дозиметры используют в индивидуальном дозиметрич. контроле. К радиолюминесцентным относят и сцинтилляционные детекторы, хотя для получения информации о поглощенной дозе с их помощью не требуется дополнительного термического или др. возбуждения. Сцинтилляц. детекторами служат, напр., NaI, активированный Tl; ZnS, активированный Ag; антрацен, стильбен. Они используются в приборах, измеряющих мощность дозы; их чувствительность зависит от объема: при объеме 1 см3 верхний и нижний пределы мощностей дозы, регистрируемых детекторами, составляют 10-6 и 10-10 Гр/с соответственно. Химическая дозиметрия (диапазон доз от 10-2 до 108 Гр) основана на количеств. определении радиационно-хим. выхода G - числа образовавшихся, распавшихся или к.-л. иным образом изменившихся молекул, атомов или ионов облученного в-ва при поглощении 100 эВ излучения. Для известных значений G, плотности r и молярной концентрации М продукта радиационно-хим. р-ции поглощенная доза Dпогл9,64.106 M/Gr. Хим. дозиметрами могут служить: р-ры красителей в воде (напр., метиленового голубого) или в орг. р-рителях (напр., кристаллического фиолетового в метилэтилкетоне); О2, воздух, N2O, CH4, С2Н6 и др. газы; циклогексан, бензол и др. орг. жидкости; полимерные материалы; неорг. стекла разл. состава. Часто в полимеры добавляют краситель и получают цветовые индикаторы дозы (ЦИД), напр., диацетат целлюлозы с бордо - 4С, целлофан с тиазиновым красным. Широко распространенный дозиметр Фрикке представляет собой насыщенный воздухом водный р-р, содержащий 1.10-3 моль/л FeSO4, 0,4 моль/л H2SO4, 1.10-3 моль/л NaCl. Продукты радиолиза воды окисляют Fe2+ до Fe3+, при этом G = 15,6 (для энергии g-квантов Еg / 0,3 МэВ). Пределы применимости дозиметра Фрикке от 10-1 до 104 Гр. Для измерения доз в диапазоне 104-106 Гр используют глюкозный дозиметр (20%-ный р-р глюкозы в воде). Доза определяется по изменению угла вращения j плоскости поляризации: Dпогл = К-1ln(j0/j), где К = 3,9.10-7 Гр-1, j0 - угол вращения плоскости поляризации при Dпогл = 0. К хим. дозиметрам относится и широко используемый в индивидуальной Д. прибор, принцип действия к-рого основан на том, что в нек-рых интервалах доз плотность почернения фотоматериала пропорциональна Dпогл. Области пропорциональности зависят от параметров фотоматериала и конструкции прибора; предельные значения дозы для разл. конструкций от 10-4 до 102 Гр. Преимущества хим. дозиметров - радиац. подобие с облучаемым в-вом, широкий диапазон использования; недостатки - высокие требования к чистоте используемых материалов и зависимость G от параметров излучения. Так, в дозиметре Фрикке G зависит от энергии и вида излучения; напр., для средней энергии b-излучения, равной 5,7 кэВ, G = 12,9, а для пучка протонов с энергией 660 МэВ G = 16,9. На чувствительность этого дозиметра влияют также концентрация О2 в воздухе, примеси, условия перемешивания р-ра и др.
===
Исп. литература для статьи «ДОЗИМЕТРИЯ»:
Пикаев А. К., Дозиметрия в радиационной химии, М., 1975; Иванов В. И., Курс дозиметрии, 3 изд., М., 1978; Генералова В. В., Гурский М. Н., Дозиметрия в радиационной технологии, М., 1981. См. также лит. к ст. Доза. Радиационная защита. В. К. Власов.

Страница «ДОЗИМЕТРИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков