Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Обнаружение отдельных ионизирующих частиц по световым вспышкам — сцинтилляциям, регистрируемым глазом, используется в ядерной физике давно. Этим методом пользовался Резерфорд, установивший существование в атоме ядра. Этим методом было установлено, что 1 г радия испускает каждую секунду 37 млрд. альфа-частиц.

В настоящее время метод сцинтилляций, возрожденный на новой технической основе, используют в так называемых сцинтилляционных, или люминесцентных, счетчиках. В таком счетчике сцинтилляции, возникающие в люминесцирующем экране или кристалле, регистрируются не глазом, а весьма чувствительным к свету прибором — фотоэлектронным умножителем, изобретенным в 1930 г. советским инженером Л. А. Кубецким. Фотоэлектронный умножитель (кратко фотоумножитель) — это прибор в виде небольшого цилиндрического баллона из стекла, заключающего в себе фотоэлемент с фотокатодом и ряд электродов — эмиттеров, образующих собственно электронный умножитель.

Вспышка света (сцинтилляция) вызывает в фотоэлементе слабый импульс электрического тока, который затем усиливается в умножителе. Для усиления тока пользуются тем обстоятельством, что каждый электрон, испущенный фотокатодом, ударяясь о поверхность ближайшего электрода-эмиттера, выбивает из него при соответствующих условиях до десяти новых (вторичных) электронов. На эмиттере происходит таким образом «умножение» числа электронов и соответственно усиление тока. Это умножение многократно повторяется благодаря тому, что поток электронов с первого эмиттера направляется на второй эмиттер, затем на третий, четвертый и т. д. В результате слабый ток, первоначально вызванный сцинтилляциями в фотоэлементе, усиливается в несколько миллионов раз. После такого усиления импульсы тока можно уже регистрировать с помощью микроамперметра или какого-либо другого прибора подобно тому, как это делается в схемах с газовыми счетчиками. Простейшая блок-схема сцинтилляционного счетчика приведена на рис. 16.

Сцинтилляционные счетчики отличаются весьма высокой чувствительностью к различным видам проникающего излучения и имеют ряд других достоинств, благодаря которым они получают в настоящее время широкое применение в дозиметрических приборах.

Расскажем коротко о приборах радиационной разведки и дозиметрического контроля.

Приборами радиационной разведки и дозиметрического контроля являются индикаторы радиоактивности, рентгенометры, радиометры и собственно дозиметры.

Индикатор радиоактивностипредназначен для обнаружения радиоактивного заражения местности. Основными частями индикатора обычно являются: генератор переменного тока с ручным приводом, две неоновые лампы (лампа стабилизатора напряжения — красная и индикаторная лампа— белая) и газовый счетчик.

Для включения такого индикатора достаточно привести в действие генератор переменного тока путем периодических нажатий на рычаг. Частота нажатия на рычаг выбирается такой, чтобы получить непрерывное свечение лампы стабилизатора напряжения. Если при работе прибора индикаторная лампа не дала ни одной вспышки, значит, местность не заражена радиоактивными веществами.

Появление отдельных вспышек индикаторной лампы свидетельствует о наличии заражения с уровнем радиации 0,01–0,5 р в час. Чем больше уровень радиации, тем чаще вспыхивает индикаторная лампа. При уровнях радиации свыше, например, 0,5 р в час она светится непрерывно.

Рентгенометрпредназначен для измерения уровней радиации в зараженных районах. Основные части рентгенометра: ионизационная камера, усилитель постоянного тока, электроизмерительный прибор (микроамперметр) и источники питания. Принцип действия рентгенометра заключается в следующем. При воздействии бета- и гамма-излучения на ионизационную камеру в цепи камеры возникает ионизационный ток, который затем усиливается и измеряется микроамперметром.

Показания микроамперметра пропорциональны величине тока, возникающего в ионизационной камере, а следовательно, пропорциональны уровням радиации. Некоторые образцы рентгенометров позволяют измерять уровни радиации от 0,2 до 400 р в час.