Методика вивчення методів практичного виявлення та вимірювання радіоактивного випромінювання (стр. 4 из 6)

В зв’язку із широким використанням джерел радіоактивного випромінювання у техніці та народному господарстві, та враховуючи наслідки радіоактивного забруднення територій після аварії на Чорнобильській АЕС поглиблене вивчення питань дозиметрії має велике практичне значення для підвищення рівня «радіаційної освіти» учнів та формування навиків поводження в різних ситуаціях.

Додаток 1. План-конспект уроку. Вимірювання радіоактивних випромінювань. Дозиметри.

Тема заняття:	Вимірювання радіоактивних випромінювань. Дозиметри.
Тип заняття:	Урок вивчення нового матеріалу.
Мета заняття:	· Розглянути способи та методи практичного вимірювання рівня радіоактивного випромінювання,· Розглянути класифікацію, будову та принцип дії приладів для вимірювання рівня радіоактивного випромінювання,· Сформувати вміння та навики вимірювання рівня радіоактивного випромінювання у приміщенні класу,· Сформувати вміння та навики безпечного поводження із радіоактивними речовинами.
Прилади та матеріали:	Радіометр – рентгенометр ДП5А, рентгенометр ДП-3 (ДП 3Б), дозиметр побутовий «Бриз», дозиметр «Белла», зразки металів та природних матеріалів: дерево, граніт, базальт, еталонне джерело радіоактивного випромінювання від радіометра – рентгенометра ДП5А.

Основні етапи уроку.

1. Актуалізація опорних знань.

2. Розгляд нового матеріалу.

3. Демонстраційний дослід.

4. Закріплення нового матеріалу.

5. Висновки та результати уроку.

Основні етапи уроку.

2. Актуалізація опорних знань.

При проведенні актуалізації опорних знань із фізики потрібно нагадати основні поняття фізики радіоактивних випромінювань. Для цього можна використати наступні питання:

1. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте. Дати характеристику

, , та випромінюванню.

2. Яка проникна здатність

, , та випромінювання?

3. Яким методом визначали наявність радіоактивного випромінювання на початку ХХ століття Резерфорд та інші дослідники?

4. Поглинута доза випромінювання та її біологічна дія.

5. Який захист від опромінення ви знаєте?

3. Розгляд нового матеріалу.

Для вимірювання рівня радіоактивного випромінювання використовують прилади, які отримали загальну назву дозиметри. Дозиметричні прилади можна класифікувати за призначенням, типу датчика, вимірюванню типу випромінювання, характеру електричних сигналів, тощо.

Згідно «Основних санітарних правил роботи з радіоактивними речовинами й іншими джерелами іонізуючих випромінювань ОСП-72/78» у загальне поняття «радіаційний контроль» входить чотири види контролю при проведеннібудь-якихрадіаційно небезпечних робіт: дозиметричний, радіометричний, індивідуальний контроль і спектрометричні виміри.

Відповідно до цього і всю апаратуру радіаційного контролю по своєму призначенню умовно підрозділяють на відповідні групи.

I – дозиметричні прилади, призначені для вимірювання потужності дози (рівнів радіації), що іноді називають фоном. Крім того, до цієї групи відносять також індикатори-сигналізатори – найпростіші прилади для виявлення іонізуючих випромінювань або сигналізації про перевищення встановленого, заданого порога радіації.

II - радіометричні прилади, за допомогою яких визначають радіоактивне забруднення поверхні різних предметів, а також їхню питому активність (радіоактивність). Наприклад, радіометром можна заміряти радіоактивне забруднення устаткування, транспортних засобів, одягу, шкірних покривів людини, тари під харчові продукти, а також радіоактивність самих продуктів, сировини, кормів для тваринних і різних об'єктів навколишнього середовища (води, ґрунту, рослинності, добрив й ін.).

III – портативні пристрої, мініатюрні переносні прилади, призначені для індивідуального дозиметричного контролю. Тобто це прилади або пристрої, за допомогою яких можна виміряти отриману людиною дозу в якійсь конкретній ситуації або за певний період роботи й часу.

IV – спектрометричні установки, що дозволяють встановити спектр (склад) радіонуклідів, ізотопів у будь-якому радіоактивно забрудненому об'єкті. Це складні та дорогі апаратури, що потребують спеціальних знань й умов їх експлуатації. За допомогою цих апаратів регулярно визначалася радіоізотопний (радіонуклідний) склад забруднення території.

Слід зазначити, що в останні роки з'явилося ще одне поняття: професійні й побутові прилади. Цей умовний підрозділ почався з моменту виготовлення за кордоном дозиметричних і радіометричних приладів для населення (Японія, Фінляндія, Франція).

Іонізуюче випромінювання невидиме, не має ні кольору, ні запаху чи інших ознак, які вказали б людині на їхню наявність або відсутність. Тому їхнє виявлення й вимірювання проводять непрямим методом на підставі якої-небудь властивості. Як правило, для визначення рівнів радіації, ступеня радіоактивності або дози випромінювання використаютьодин з методів: фізичний, хімічний, фотографічний, біологічний або математичний (розрахунковий).

В основі роботи дозиметричних і радіометричних приладіввикористаються наступні методи індикації:

· іонізаційний, заснований на властивості, здатності цих випромінювань іонізувати будь-яке середовище, через яке вони проходять, у тому числі й через детекторнийпристрійприладу. Вимірюючи іонізаційний струм, одержують відомості про інтенсивність радіоактивних випромінювань;

· сцинтиляційний, що реєструє спалахисвітла, що виникають у сцинтиляторі (детекторі) під дією іонізуючих випромінювань, які фотоелектронним помножувачем (ФЕП) перетворяться в електричний струм. Виміряний анодний струмФЕП (струмовий режим) і швидкість рахунку (лічильний режим) пропорційні рівням радіації;

· люмінесцентний, що базується на ефектах радіофотолюмінесценції (ФЛД) і радіотермолюмінесценції (ТЛД). У першому випадку під дією іонізуючих випромінювань у люмінофорі створюються центри фотолюмінісценції, що містять атоми й іони срібла, які при освітленні ультрафіолетовим світлом викликають видиму люмінесценцію, пропорційну рівням радіації. Дозиметри ТЛД під дією теплового впливу (нагрівання) перетворять поглинуту енергію іонізуючих випромінювань у люмінесцентну, інтенсивність якої пропорційна дозі іонізуючих випромінювань;

· фотографічний – один з перших методів реєстрації іонізуючих випромінювань, що дозволив французькому вченому Е. Бекерелювідкрити в 1896 р. явище радіоактивності. Цей метод дозиметрії заснований на властивості іонізуючих випромінювань впливати на чутливийшар фотоматеріалів аналогічно видимомусвітлу. По ступеню почорніння (щільності почорніння) можна судити про інтенсивність іонізуючого випромінювання з урахуванням часу цього впливу;

· хімічний, заснований на вимірюванні виходу радіаційно-хімічних реакцій, що протікають під дією іонізуючих випромінювань у рідкій або твердій хімічній системах. Відома значна кількість різних речовин, що змінюють свій колір (ступінь забарвлення) або кольори в результаті окисних або відновних реакцій, що можна співставити зі ступенем або мірою іонізації. Даний метод використають при реєстрації значних рівнів радіації;

· калориметричний, оснований на вимірюванні кількості теплоти, виділеної в детекторі при поглинанні енергії іонізуючих випромінювань. Вся енергія випромінювань, що поглинається речовиною, в загальному підсумку перетвориться в теплоту за умови, що поглинаюча речовина є хімічно інертною до випромінювання й це пропорційно інтенсивності випромінювань;

· нейтронно-активаційний, пов'язаний з виміром наведеної активності й у деяких випадках єдино можливий методом реєстрації, особливо слабких нейтронних потоків, тому що наведена ними активність виявляється занадто малою для вимірів звичайними методами. Крім того, цей метод зручний при оцінці доз в аварійних ситуаціях, коли спостерігається короткочасне опромінення потоками нейтронів.

У біологічних методах дозиметрії використана здатність випромінювань змінювати біологічні об'єкти. Величину дози оцінюють за рівнем летальності тварин, ступеня лейкопенії, кількості хромосомнихаберацій й ін. Біологічні методи не дуже точні й меншчутливі в порівнянні з фізичними.

Таким чином, принцип роботи детектора в значній мірі визначається характером ефекту, викликаного взаємодією випромінювання з речовиною детектора, а детектування іонізуючих випромінювань пов'язане з виявленням і виміром цього ефекту.

Як же влаштований дозиметричний прилад?

Принципова схема будь-якого дозиметричного й радіометричного приладу однакова. Вона включає три обов'язкових блоки: детекторний пристрій (детектор), реєструючий прилад (індикатор) і блок живлення (акумулятори, батарейки, елементи, електромережа й ін.). Без кожного з них дозиметра або радіометра просто не може бути. Хоча сучасний прилад має безліч додаткових, допоміжних блоків, пристроїв, систем (підсилювачі, перетворювачі, формувачі імпульсів, стабілізатори, і ін.).

Типова блок-схема дозиметричного пристрою зображена на рисунку 1.1.

Рис 1.1. Типова блок-схема дозиметра.