Настоящее учебное пособие по курсу дозиметрии ионизирующих излучений написано в соответствии с программой вузов по специальности «Приборы и установки радиометрических и дозиметрических измерений»..Книга рассчитана на студентов, специализирующихся в области физики защиты и техники радиационной безопасности, по разработке и изготовлению дозиметрической аппаратуры, по применению радиоактивных изотопов в народном хозяйстве. Она может быть полезна также будущим биофизикам, медикам-гигиенистам и радиологам.
Необходимость выпуска подобной книги обусловлена непрерывным ростом числа подготовляемых специалистов в указанных областях и отсутствием необходимых учебников. В настоящее время можно указать только две книги, рекомендуемые в качестве основной литературы при изучении курса дозиметрии: изданную в 1950 г. книгу И. В. Поройкова «Рентгенометрия» и выдержавшую два издания монографию К. К. Аглинцева «Дозиметрия ионизирующих излучений». Этим книгам принадлежит большая роль в деле подготовки специалистов в области дозиметрии, однако они не заменяют учебника по курсу дозиметрии.
Учебное пособие подготовлено на основе курса лекций, прочитанных автором в Московском инженерно-физическом институте. Материал книги рассчитан на читателя, знакомого с атомной и ядерной физикой, с эффектами взаимодействия ионизирующих излучений с веществом и методами регистрации ионизирующих излучений. Поэтому указанные вопросы затронуты лишь в степени, необходимой для понимания соответствующих разделов дозиметрии. Так, предполагая, что студенты знакомы с физическими процессами, происходящими в ионизационных камерах, в книге рассмотрены лишь такие закономерности, которые имеют прямое отношение к определению дозы излучения, характеризуют «ход с жесткостью» и др.
Дозиметрия — быстро развивающаяся область физики с непрерывно увеличивающимся объемом задач, поэтому не представляется возможным в рамках одного курса осветить все вопросы, выдвигаемые дозиметрической практикой. Цель настоящей книги — познакомить с физическими основами и принципами различных етодов дозиметрии в соответствии с современным уровнем раз-
вития этой области физики. Автор стремился вскрыть особенности дозиметрии различных видов излучений и выявить наиболее общие подходы к решению различных дозиметрических задач.
Материал книги расположен по следующей схеме: рассматривается определенный вид излучения и применительно к этому виду — различные методы дозиметрии. Физические основы различных методов подробно рассмотрены только один раз, в связи с рентгеновским и ^излучениями, с которых начинается изложение. Для других видов излучения рассматриваются лишь особенности применения того или иного метода. Такое построение наиболее экономно и, как показывает опыт, способствует лучшему усвоению материала.
Особое место занимает глава X, в 'которой сделана попытка дать представление о некоторых новых разработках в области дозиметрии. В оценке перспективности тех или иных новых методов и уровня их разработанности в определенной степени сказались личные вкусы автора, которые могут быть спорными. Тем не менее автор считает целесообразным включить этот материал в книгу (что соответствует и программе курса) как пример поисковых работ в области дозиметрии.
Несколько слов о терминологии. Когда рукопись была уже в наборе, закончила свою работу Научная комиссия по терминологии в области дозиметрии ионизирующих излучений при Комитете технической терминологии АН СССР. В книге, по возможности, учтены те предварительные соображения, которые были высказаны комиссией, однако окончательные рекомендации по терминологии не могли быть использованы автором. Возможно, что трактовка некоторых терминов в книге является дискуссионной. Примером может служить термин «экспозиционная доза», вызывающий наиболее острые споры среди специалистов.
Автор исходит из того, что экспозиционная доза прежде всего характеризует энергию квантового излучения, переданную единице массы воздуха, являющегося образцовым веществом, хотя измеряется она по величине ионизационного эффекта. При определенных условиях экспозиционная доза и поглощенная доза в воздухе равны между собой. Существует другая точка зрения, согласно которой экспозиционная доза характеризует прежде всего величину ионизационного эффекта в воздухе и принципиально отличается от поглощенной дозы излучения.
Автор далек от мысли, что ему удалось написать книгу без недостатков: первая попытка вряд ли столь удачна, как этого хотелось бы. Все критические замечания и пожелания будут встречены с благодарностью.
ВВЕДЕН И Е
Дозиметрия ионизирующих излучений — самостоятельный раздел прикладной ядерной физики, в котором рассматриваются свойства ионизирующих излучений, физические величины, характеризующие взаимодействие ионизирующих излучений со средой, а также методы и средства^для измерения этих величин. Под ионизирующими излучениями понимаются любые виды излучений, прямо или косвенно вызывающие ионизацию среды. Для краткости вместо «ионизирующее излучение» говорят просто «излучение». То же самое относится и к термину «дозиметрия ионизирующих излучений», который обычно заменяют словом «дозиметрия».
Ионизирующие излучения можно разделить на два больших класса: квантовое—электромагнитное ионизирующее излучение, состоящее из у-квантов, и корпускулярное — излучение, состоящее из ионизирующих частиц. К квантовому излучению относятся рентгеновское и у-излучения, тормозное, возникающее в ускорительных установках; к корпускулярному — а-, |3- и нейтронное излучения, излучение, состоящее из потока ускоренных частиц, и т. д.
Источниками ионизирующих излучений могут быть радиоактивные вещества, ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц, рентгеновские установки, космическое пространство.
Важнейшая задача дозиметрии — определение дозы излучения в различных средах и особенно в тканях живого организма. Для этой цели используются различные расчетные и экспериментальные методы.
Количественное определение доз излучений, действующих на живой организм, необходимо прежде всего для выявления, оценки и предупреждения возможной радиационной опасности для человека. Если врачи-гигиенисты и радиобиологи должны ответить на вопрос, каковы предельно допустимые с точки зрения биологической опасности уровни излучения, то физики-дозиметристы должны обеспечить правильное измерение этих уровней. Развитие дозиметрии первоначально целиком определялось необходимостью защиты человека от вредного воздействия ионизирующих излучений. Вскоре после открытия рентгеновских лучей (1895 г.) было обнаружено их вредное действие на человека и возникла необходимость
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................ 3
Введение.............................. 5
Глава 1. Физические основы дозиметрии рентгеновского и У'излУчений 9
§ 1. Преобразование энергии ^'-излучения в веществе...... 9
§ 2. Коэффициент передачи энергии излучения......... 12
§ 3. Электронное равновесие ................. 16
§ 4. Эффективный атомный номер вещества........... 18
§ 5. Средняя работа ионизации................ 21
Глава II. Единицы рентгеновского и Y-излучений........... 24
§ 1. Интенсивность излучения ................ 24
§ 2. Доза излучения..................... 27
§ 3. Единицы излучений................... 32
§ 4. Единицы активности. \'-Постоянная ........... 37
Глава III. Ионизационный метод дозиметрии рентгеновского и у-излу-
чений.............,,............ 40
§ 1. Принцип метода..................... 40
. § 2. Основные закономерности ионизационных камер...... 41
§ 3. Теория Брэгга — Грея.................. 46
§ 4. Наперстковые ионизационные камеры........... 49
§ 5. Ход с жесткостью.................... 54
§ 6. Нормальные камеры................... 57
§ 7. Особенности дозиметрии импульсного излучения...... 61
§ 8. Конденсаторные камеры................. 67
§ 9. Газоразрядные счетчики................. 71
• Глава IV. Фотографический и химический методы дозиметрии рентгеновского и у-излучении ................... 74
§ 1. Фотохимическое действие излучений........... 74
§ 2. Дозовая чувствительность рентгеновской пленки...... 77
§ 3. Компенсация хода с жесткостью в фотодозиметрах...... 79
§ 4. Индивидуальный фотоконтроль ............. 81
§ 5. Принцип химического метода дозиметрии......... 82
§ 6. Жидкие химические дозиметры.............. 83
§ 7. Другие виды химических дозиметров........... 85
Глава V. Сцинтилляционный метод дозиметрии рентгеновского и уизлу-
чений .......................... 88
§ 1. Принцип метода..................... 88
§ 2. Дозиметрические характеристики сцинтилляторов..... 89
§ 3. Токовый режим сцинтилляционного дозиметра....... 92
§ 4. Счетчиковый режим сцинтилляционного дозиметра ..... gg § 5. Вспышечные фосфоры. Индивидуальный люминесцентный кон-
троль .......................... до
Глава VI. Тепловой метод дозиметрии рентгеновского и Y-излучений . . . IQQ
§ 1. Тепловое действие ионизирующих излучений ....... IQQ
§ 2. Одиночный калориметр ................. 1Q2
§ 3. Дифференциальная калориметрическая система ...... 104
Глава VII. Дозиметрия тормозного излучения высоких энергий .... 197
§ 1. Особенности дозиметрии сверхжесткого у-шлучешя .... \QJ
§ 2. Толстостенная камера .................. 1ц
§ 3. Квантометр ....................... ИЗ
§ 4. Метод разности пар (метод тонких конверторов) ....... 117
Глава VIII. Дозиметрия нейтронов ................. 121
§ 1. Преобразование энергии нейтронов в веществе ....... 121
§ 2. Единицы нейтронного излучения ......... •. . . . 123
§ 3. Тканевая доза нейтронов ................. 125
§ 4. Энергетическая зависимость тканевой дозы ......... 130
§ 5. Дозиметрия быстрых нейтронов с помощью ионизационных
камер ......................... % 133
§ 6. Применение пропорциональных счетчиков для дозиметрии
быстрых нейтронов ................... 136
§ 7. Сцинтилляционный метод дозиметрии быстрых нейтронов . . 141
§ 8. Активационный метод дозиметрии нейтронов ....... 144
§ 9. Другие методы дозиметрии нейтронов .......... 151
Глава IX. Дозиметрия потоков заряженных частиц .......... 157
§ 1. Дозовая функция точечного источника р-частиц ...... 157
§ 2. Теорема обратимости дозы ............... 160
§ 3. Доза от бесконечно протяженных источников ....... 161
§ 4. Экспериментальные методы (5-дозиметрии ......... 163
§ 5. Особенности фотографического метода измерения р-излучения 166 § 6. Дозиметрия смешанного р-у-излучения фотографическим
методом ......................... 169
§ 7. Дозиметрия тяжелых заряженных частиц ......... 172
Глава X. Специальные методы дозиметрии (новые разработки) ..... 175
§ 1. Жидкостные ионизационные камеры ........... 175
§ 2. Радиационные элементы ................. 176
§ 3. Ионизационные камеры без внешнего источника напряжения 180 § 4. Количество электричества, наведенное в проводниках при
перемещении заряда между ними ............. J°^
§ 5. Комптоновский дозиметр ................. |°|?
§ 6. Применение электретов в дозиметрии ........... 18
Глава XI. Дозиметрия аэрозолей и газов
§ 1. Образование и свойства радиоактивных аэрозолей ..... I"1 § 2. Особенности биологического действия радиоактивных аэро-
золей ......................... 198
§ 3. Волокнистые фильтры.................. 201
§ 4. Роль дисперсности аэрозольных частиц при их осаждении
волокнистыми фильтрами................ 206
§ 5. Электрофильтры .................... 207
§ 6. Инерционные осадители (импакторы) .......... 211
§ 7. Естественные радиоактивные аэрозоли.......... 213
§ 8. Накопление продуктов распада радона на неподвижном
фильтре......................... 215
§ 9. Активность фильтра после прекращения прокачки..... 220
§ 10. Метод «скрытой энергии»................ 222
§ 11. Измерение концентрации долгоживущих радиоактивных
аэрозолей ....................... 226
§ 12. «Горячие» частицы.................... 233
§ 13. Определение концентрации радиоактивных газов..... 234
§ 14. Принципы непрерывного контроля за активностью атмосферы 240
Глава XII. Элементы радиометрии ................. 243
§ 1. Радиометрия плоски^, тонких источников р- и а-излучений 243
§ 2. Поправки при абсолютных измерениях активности тонких
источников ....................... 247
§ 3. Радиометрия плоских толстых источников с равномерно распределенной активностью ................ 251
§ 4. Радиометрия плоских толстых а-источников с неравномерно
распределенной активностью .............. 253
Рекомендуемая литература ..................... 257
Цена: 150руб.
