Коли дозиметр показує, наприклад, 2 мікрозіверта на годину, як маленький прилад у руці розуміє, що навколо є невидиме випромінювання? Адже радіацію не можна побачити очима. Вона не має запаху. Її не можна відчути шкірою, якщо доза не є дуже великою.
Саме тому дозиметр для людини — це ніби додатковий орган чуття, який бачить те, що ми самі побачити не можемо.
Цікаво, що перші люди, які досліджували радіацію наприкінці XIX століття, взагалі не мали дозиметрів. Вони часто навіть не підозрювали, що працюють із небезпечним випромінюванням. Сучасні прилади з’явилися саме тому, що людські органи чуття не здатні виявляти радіацію.
Дозиметр: принцип роботи
Щоб зрозуміти принцип роботи дозиметра, треба згадати головну властивість радіації.
Альфа-, бета-, гамма-випромінювання та рентгенівські промені мають достатньо енергії, щоб вибивати електрони з атомів. Такий процес називається іонізацією. Саме на цьому явищі працює більшість дозиметрів.
Найвідоміший тип такого приладу використовує так звану трубку Гейгера-Мюллера. Її створили німецькі фізики Ганс Гейгер і Вальтер Мюллер у 1928 році.
Принцип її роботи досить простий. Усередині трубки знаходиться спеціальний газ і два електроди, між якими подано високу напругу.
У звичайному стані газ майже не проводить електричний струм. Але коли через трубку пролітає частинка радіації або гамма-квант, він іонізує газ. Утворюються заряджені частинки, які починають рухатися під дією електричного поля й створюють короткий електричний імпульс. Кожна зареєстрована частинка або квант викликає такий імпульс. Саме ці імпульси ми чуємо як знайоме потріскування дозиметра.
Коли фон нормальний, клацання лунають рідко. Коли рівень випромінювання зростає, вони стають дедалі частішими. Якщо ж фон дуже високий, прилад може потріскувати майже безперервно.
Цікаво, що клацання ніколи не відбуваються через однакові проміжки часу. Радіоактивний розпад є випадковим процесом. тому навіть біля одного й того самого джерела випромінювання інтервали між сигналами постійно змінюються.
Що рахує лічильник Гейгера
Але Лічильник Гейгера сам по собі не вимірює ні рентгени, ні греї, ні зіверти. Він просто рахує кількість зареєстрованих подій. Потім електроніка аналізує цю інформацію та за допомогою спеціальних коефіцієнтів переводить її у знайомі нам одиниці — найчастіше в мікрозіверти на годину.
Фактично дозиметр відповідає на запитання: з якою швидкістю людина накопичуватиме дозу випромінювання в цьому місці? Саме тому на екрані ми зазвичай бачимо не просто мікрозіверти, а мікрозіверти на годину.
Наприклад, якщо прилад показує 0,10 мікрозіверта на годину, це означає, що за таких умов людина накопичуватиме приблизно 0,10 мікрозіверта дози за кожну годину перебування в цьому місці.
Крім потужності дози багато дозиметрів можуть показувати й накопичену дозу.
Це схоже на автомобіль. Спідометр показує швидкість у цей момент, а одометр — загальний пройдений шлях.
Так само й дозиметр. Мікрозіверти на годину показують швидкість накопичення дози. А просто мікрозіверти або мілізіверти показують, скільки випромінювання людина вже отримала за певний час.
Існують також сцинтиляційні та напівпровідникові детектори, але принцип їхньої роботи теж зрештою зводиться до реєстрації впливу випромінювання на речовину.
Чи показує дозиметр вид радіації
А Чи може дозиметр визначити, яке саме випромінювання він реєструє: альфа-, бета- чи гамма-випромінювання? Дехто вважає, що так. Якщо прилад показує радіацію, значить він знає, що саме вимірює. Насправді все трохи складніше.
Уявіть звичайний термометр. Він показує температуру повітря, але не може сказати, чому саме кімната нагрілася. Можливо, працює батарея опалення. Можливо, світить сонце. А можливо, поруч горить камін. Термометр бачить результат, але не знає причину. Звичайний дозиметр працює схожим чином.
Він реєструє наслідки проходження випромінювання через свій датчик, але зазвичай не може точно визначити, яка саме частинка або квант викликали цей сигнал. Тому більшість побутових дозиметрів просто показують загальний рівень випромінювання.
Але існує дуже важлива особливість, пов’язана зі здатністю речовини поглинати радіацію.
Яке випромінювання реєструє дозиметр
Альфа-частинки дуже швидко зупиняються, оскільки за мірками світу атомів дуже великі. Їх може затримати аркуш паперу або кілька сантиметрів повітря. Саме тому більшість побутових дозиметрів альфа-випромінювання практично не бачать, бо таке випромінювання не проходить крізь корпус дозиметра і не потрапляє на датчик.
Бета-частинки проникають значно далі. Якщо конструкція датчика дозволяє, деякі дозиметри можуть реєструвати їх, але на невеликій відстані від джерела бета-випромінювання.
Найкраще ж звичайні побутові прилади вимірюють гамма-випромінювання та рентгенівські промені, оскільки вони мають високу проникну здатність і легко проходять через корпус приладу й потрапляють до датчика.
Тому коли ви дивитеся на показники більшості дозиметрів, найчастіше ви бачите переважно гамма-фон, а іноді ще й невелику частину бета-випромінювання.
Є ще одна особливість, про яку інколи забувають.
Будь-який дозиметр має власний діапазон вимірювань. Якщо рівень радіації перевищить максимально допустиме значення для цього приладу, він уже не зможе правильно показувати реальний рівень випромінювання.
У такій ситуації дозиметр може показувати максимальне значення на екрані, видавати повідомлення про перевищення діапазону або взагалі працювати неправильно.
Для точного визначення виду випромінювання використовують складніші прилади — радіометри та спектрометри. Вони можуть не лише зафіксувати радіацію, а й допомогти зрозуміти, що саме є її джерелом.
Тому дозиметр не варто сприймати як універсальний прилад, який бачить абсолютно всю радіацію. Він чудово підходить для контролю радіаційного фону, але має свої обмеження.