Российские детекторы импульсного гамма излучения. Детекторы гамма-излучения

Вот сегодня пока спали в 5.20 на Ростовской АЭС бац и реакторы стали) хорошо что от блокировки электроинергии.

Радиографический источник иридий-192 активностью 25 Ки был утерян при транспортировке. Две девочки - трех и семи лет - нашли его и отдали своей бабушке, которая положила эту находку в кухонный стол, подвергнув таким образом облучению семью из семи человек. Бабушка впоследствии умерла от радиационного поражения. У ее родственницы, проживавшей вместе с ней, произошел спонтанный аборт, две другие получили серьезные радиационные ожоги, которые привели позднее одну из них к раковому заболеванию. Дети получили общие дозы облучения 100 - 140 бэр и более высокие локальные на конечности, в результате у них были ампутированы пальцы и трансплантирована часть кожных покровов (Cosset, 2002; IAEA, 1988; Ortiz et al, 2000: Weaver 1995).

1980 год. Украина, город Краматорск

Утеряна радиоактивная ампула излучающая 200 рентген в час. Ампула, использовавшаяся в уровнемере предприятия добывающего щебень, в результате попала в стену панельного дома №7 по улице Гвардейцев-Кантемировцев города Краматорск. В результате за 9 лет проживания в радиоактивной квартире погибли 4 ребенка, 2 взрослых, еще 17 человек были признаны инвалидами. («Чернобыль в стене панельного дома»/Восточный проект 28.04.2003)

Во дворе дома № 40 корп. 19 по улице Новаторов на площади 70 тыс. квадратных метров выявлено 244 очага радиоактивного загрязнения радионуклидом цезий-137. Глубина загрязнения составляла 40 сантиметров. Мощность дозы - 1,9 Р/ч. При дезактивации участка было удалено 39,4 т радиоактивно загрязненного грунта. Об облучении населения сведений нет В дальнейшем при повторных обследованиях в 1988-м. 1990-м и 1994 году здесь же был обнаружен ряд локальных очагов с уровнем радиации до 1 мР/ч (Ежегодник Росгидромета, 1996)

1996 года. Россия, Росгидромет

Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в своем ежегоднике «Радиационная обстановка на территории России в 1995 году» впервые опубликовал кадастр участков радиоактивного загрязнения, уровень радиации на которых превышал 1 Р/ч. Они были выявлены организациями концерна «Геологоразведка». Причинами основного числа аномалий стали бесхозные источники ионизирующего излучения, радиоактивные отходы, приборы и предметы с радиевым светосоставом постоянного действия, радиоактивные стройматериалы, удобрения и шлаки. Всего за время обследования в 227 населенных пунктах было обнаружено 13634 участка радиоактивного загрязнения. Более половины из них находились в жилой части городских территорий. Это дает право предположить, что радиоактивному облучению в течение длительного времени подвергались сотни и тысячи ничего не подозревавших граждан (Ежегодник Росгидромета, 1996)

Неадекватные соседи

Девид Хан - Ядерный бойскаут

Американский подросток Девид Хан, прозванный в последствии Ядерным бойскаутом, прославился тем, что пытался создать ядерный реактор бидерного типа в сарае рядом со своим домом на окраине Детройта. В качестве топлива он использовал радиоизотопные противопожарных датчики и некоторые другие радиоактивные предметы, которые смог достать.

Всё закончилось вмешательством ФБР и Комиссией по ядерному регулированию. Сарай Дэвида разобрали и вместе с содержимым вывезли в 39 бочках, которые закопали в могильнике для слаборадиоактивных отходов в штате Юта, окружающая местность рядом с сараем к счастью не пострадала.

История с Девидом произошла в США, в далеком 1994-м, и кто-то может сказать, что подобное невозможно в России в наши дни, что же…

2013 г. В Москве преподаватель колледжа облучал радиацией своего друга, как вы думаете для чего?

Чтобы сделать его бессмертным. «Сумасшедший ученый» заинтересовал полицию, которая завела уголовное дело.

Оказалось, что, стремясь достичь бессмертия, исследователь и его подопытный хранили дома около четырнадцати килограммов радиоактивных веществ, которые использовали в опытах.

Радиоактивные ювелирные украшения

Дрезденский зеленый бриллиант - грушевидный алмаз естественного яблочно-зелёного цвета. Единственный крупный (41 карат.) образец бриллианта данной разновидности. Своим уникальным цветом обязан природной радиоактивности. С XVIII века хранится в дрезденской сокровищнице Грюнес Гевёльбе.

Драгоценные камни, которые приобретаются в магазинах и салонах, как правило, далеки от своего первородного вида – только после некоторой обработки (облагораживания) поступают конечному потребителю. Кроме механической огранки и полировки драгоценные камни подвергаются химическому, термическому и радиоизотопному облагораживанию.

Радиоактивному облучению могут подвергаться агаты, сердолики, топазы, алмазы, турмалины, группа бериллов и другие ценные и дорогие минералы. Признаком произведенного облучения может служить необычный, слишком яркий или нехарактерный цвет минерала, необычный ярко выраженный рисунок, но не всегда.

В большинстве случаев сам процесс облучения драгоценных камней происходит практически бесконтрольно в атомных реакторах третьих стран. Облагораживание производится с использованием технологических отверстий и входов, конструктивно для этого не предназначенных.

При этом никто не контролирует, остаются ли радиоактивные элементы или нестабильные элементарные частицы на минерале, в каком количестве они были захвачены и находятся внутри или на поверхности облученных минеральных образцов.

Но бывает, что продаются откровенно радиоактивные предметы бижутерии под видом целебных амулетов.

В ядерной физике и физике элементарных частиц, а также в многочисленных областях науки, использующих в своей практике радиоактивные частицы (медицина, судебная экспертиза, промышленный контроль и т. п.), существенное место отводится вопросам обнаружения, идентификации, спектрального анализа заряженных частиц и фотонов высоких энергий (рентгеновских лучей и гамма-лучей). Сначала рассмотрим детекторы рентгеновского и гамма-излучения, а затем детекторы заряженных частиц.

Детекторы рентгеновского и гамма-излучения.

Рис. 15.19. Пропорциональный счетчик частиц.

Ионизационная камера, пропорциональный счетчик, счетчик Гейгера. Эти детекторы состоят из цилиндрической (как правило) камеры, имеющей в диаметре несколько сантиметров, и проходящего в центре тонкого провода. Камера бывает заполнена каким-либо газом или смесью газов. С одной стороны имеется узкое «окошко» из материала, пропускающего интересующее вас излучение (пластик, бериллий и т.п.). Центральный провод имеет положительный потенциал и подключается к некоторой электронной схеме. Типичная конструкция такого детектора представлена на рис. 15.19.

Когда в камере появляется квант излучения, он ионизирует атом, и тот испускает фотоэлектрон, последний затем отдает энергию, ионизируя атомы газа до тех пор, пока запас энергии не иссякнет. Оказывается, что электрон отдает около 20 В энергии в расчете на создаваемую им пару электрон-ион, следовательно, полный заряд, высвобожденный фотоэлектроном, пропорционален энергии, которую первоначально несло излучение. В ионизационной камере этот заряд собирается и усиливается усилителем заряда (интегрирующим), который работает также как фотоумножитель. Итак, выходной импульс пропорционален энергии излучения. Аналогичным образом работает пропорциональный счетчик, но на его центральном проводе поддерживается более высокое напряжение, следовательно, притягиваемые к нему электроны вызывают дополнительную ионизацию и результирующий сигнал получается большим. Эффект умножения заряда позволяет использовать пропорциональные счетчики при небольших значениях энергии излучения (порядка киловольт и ниже), когда ионизационные счетчики использовать невозможно. В счетчике Гейгера на центральном проводе поддерживается достаточно высокое напряжение, при котором любая начальная ионизация порождает большой одиночный выходной импульс (фиксированной величины). В данном случае вы получаете хороший большой выходной импульс, но не имеете никакой информации об энергии рентгеновского излучения.

В разд. 15.16 вы познакомитесь с интересным прибором, называемым анализатором ширины импульсов, который позволяет преобразовать последовательность импульсов различной ширины в гистограмму. Если ширина импульса является мерой энергии частицы, то с помощью такого прибора получим не что иное, как энергетический спектр! Итак, с помощью пропорционального счетчика (но не счетчика Гейгера) можно проводить спектрографический анализ излучения.

Подобные газонаполненные счетчики используют в диапазоне значений энергии от до . Пропорциональные счетчики обладают разрешающей способностью порядка 15% при значении энергии (распространенная для излучения калибровка, которую обеспечивает распад железа-55). Они недороги и могут иметь как очень большие, так и очень маленькие габариты, но для них требуется высокостабильный источник питания (умножение растет по экспоненциальному закону с напряжением), и они не отличаются высоким быстродействием (максимальная практически достижимая скорость счета грубо определяется величиной 25 000 имп/с).

Сцинтилляторы. Сцинтилляторы преобразуют энергию фотоэлектрона, электрона Комптона или пары электрон-позитрон в световой импульс, который воспринимается подключенным к прибору фотоумножителем.

Распространенным сцинтиллятором является кристаллический иодид натрия с примесью талия. Как и в пропорциональном счетчике, в этом датчике выходной импульс пропорционален поступающей энергии рентгеновского (или гамма) излучения, а это значит, что с помощью анализатора ширины импульсов можно производить спектрографический анализ (разд. 15.16). Обычно кристалл обеспечивает разрешение порядка 6% при значении энергии 1,3 МэВ (распространенная для гамма-излучения калибровка, которую обеспечивает распад ) и используется в энергетическом диапазоне от до нескольких ГэВ. Световой импульс имеет длительность порядка , следовательно, эти детекторы обладают достаточно высоким быстродействием. Кристаллы могут иметь различные размеры, вплоть до нескольких сантиметров, однако они сильно поглощают воду, следовательно, хранить их следует в закрытом виде. В связи с тем, что свет нужно каким-то образом устранять, кристаллы обычно поставляют в металлическом корпусе, имеющем окошко, закрытое тонкой пластинкой алюминия или бериллия, в котором находится интегральный фотоумножитель.

В сцинтилляторах используют также пластики (органические материалы), которые отличаются тем, что они очень недороги. Разрешение у них хуже, чем у иодида натрия, и используют их в основном в тех случаях, когда имеют дело с энергией выше 1 МэВ. Световые импульсы получаются очень короткими - их длительность составляет примерно 10 не. В биологических исследованиях в качестве сцинтилляторов используют жидкости («коктейли»). При этом материал, исследуемый на радиоактивность, примешивается к «коктейлю», который помещается в темную камеру с фотоумножителем. В биологических лабораториях можно встретить очень красивые приборы, в которых процесс автоматизирован; в них через камеру счетчика одна за другой помещаются различные ампулы и регистрируются результаты.

Детекторы на твердом теле. Как и в других областях электроники, революцию в области обнаружения рентгеновского и гамма-излучения произвели достижения в технологии изготовления кремниевых и германиевых полупроводников. Детекторы на твердом теле работают точно так же, как классические ионизационные камеры, но активный объем камеры заполняется в данном случае непроводящим (чистым) полупроводником. Приложенный потенциал порядка 1000 В вызывает ионизацию и генерирует импульс заряда. При использовании кремния электрон теряет всего около 2 эВ на пару электрон-ион, значит, при той же энергии рентгеновского излучения создается гораздо больше ионов, чем в пропорциональном газонаполненном детекторе, и обеспечивается лучшее энергетическое разрешение благодаря более представительным статистическим данным. Некоторые другие, менее значительные эффекты также способствуют тому, что прибор имеет улучшенные характеристики.

Выпускают несколько разновидностей детекторов на твердом теле: на основе (называются ), («жил-ли») и чистого германия (или IG), отличающихся друг от друга материалом полупроводника и примесей, используемых для того, чтобы обеспечить изолирующие свойства. Все они работают при температуре жидкого азота , и все типы полупроводников с примесью лития нужно постоянно держать в холодном состоянии (повышенная температура влияет на детектор так же плохо, как на свежую рыбу). Типовые детекторы на основе имеют диаметр от 4 до 16 мм и используются в энергетическом диапазоне от 1 до . Детекторы на основе и IG используют при работе с более высокими значениями энергии, от до 10 МэВ. Хорошие детекторы на основе обладают разрешением 150 эВ при значении энергии разрешение в 6-9 раз лучше, чем у пропорциональных счетчиков), германиевые детекторы обладают разрешением порядка при значении энергии 1,3 МэВ .

Рис. 15.20. Рентгеновский спектр листа нержавеющей стали, полученный с помощью аргонового пропорционального счетчика и детектора на основе .

Для того чтобы проиллюстрировать, что дает такое высокое разрешение, мы бомбардировали лист нержавеющей стали протонами с энергией 2 МэВ и проанализировали полученный рентгеновский спектр. Это явление называют рентгеновской эмиссией за счет протонов, и оно является мощным средством анализа веществ, при котором используется взаимное расположение спектров элементов. На рис. 15.20 показан энергетический спектр (полученный с помощью анализатора ширины импульсов), каждому элементу соответствуют два видимых рентгеновских импульса, по крайней мере при использовании детектора на основе . На графике можно видеть железо, никель и хром. Если нижнюю часть графика укрупнить, то можно будет увидеть и другие элементы. При использовании пропорционального счетчика получается «каша».

Рис. 15.21 иллюстрирует аналогичное положение для детекторов гамма-излучения.

Рис. 15.21. Гамма-спектр кобальта-60, полученный с помощью сцинтиллятора на основе иодида натрия и детектора на основе Ge(Li). (Из брошюры Canberra Ge(Li) Detector Systems фирмы Canberra Industries, Inc.)

Рис. 15.22. Криостат с датчиком . (С разрешения фирмы Canberra Industries, )

На этот раз сравниваются между собой сцинтиллятор на основе и датчик на основе . Этот график нам помогли получить коллеги из фирмы Canberra Industries. Выражаем благодарность мистеру Тенчу. Как и в предыдущем случае, преимущество в отношении разрешающей способности оказалось на стороне детекторов на твердом теле.

Детекторы на твердом теле обладают самым высоким энергетическим разрешением среди всех детекторов рентгеновского и гамма-излучения, но у них есть и недостатки: маленькая активная область в большом и неуклюжем корпусе (см., например, рис. 15.22), относительно невысокое быстродействие (время восстановления составляет и более), высокая стоимость и, кроме того, для работы с ними нужно запастись большим терпением (но может быть вам и понравится нянчиться с «пожирателем» жидкого азота, кто знает).

Детекторы заряженных частиц.

Детекторы с поверхностным энергетическим барьером. Эти германиевые и кремниевые детекторы аналогичны детекторам из . Однако их не требуется охлаждать, а это намного упрощает конструктивное оформление прибора. (А у вас появляется шанс получить свободное время!) Детекторы с поверхностным энергетическим барьером выпускают с диаметрами от 3 до 50 мм. Их используют в энергетическом диапазоне от 1 МэВ до сотен МэВ, они обладают разрешением от 0,2 до 1% при значении энергии альфа-частиц, равном 5,5 МэВ (распространенная энергетическая калибровка, которая обеспечивается при распаде америция-241).

Детекторы Черенкова. При очень высоких значениях энергии (1 ГэВ и выше) заряженная частица может опередить свет в материальной среде и вызвать излучение Черенкова, «видимую ударную волну». Они находят широкое применение при экспериментах в физике высоких энергий.

Ионизационные камеры. Классическую газонаполненную камеру, которую мы рассмотрели выше в связи с рентгеновским излучением, можно использовать также в качестве детектора заряженных частиц. Простейшая ионизационная камера состоит из камеры, заполненной аргоном, и проходящего по всей ее длине провода. В зависимости от того, для работы с какими энергиями предназначена камера, ее длина может составлять от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров; в некоторых разновидностях прибора используют не один, а несколько проводов или пластин и другие газы-наполнители.

Душевые камеры. Душевая камера является электронным эквивалентом ионизационной камеры. Электрон попадает в камеру, заполненную жидким аргоном, и создает «душ» из заряженных частиц, которые затем притягиваются к заряженным пластинам.

Специалисты в области физики высоких энергий любят называть такие приборы калориметрами.

Сцинтилляционные камеры. Заряженную частицу можно обнаружить с очень хорошим энергетическим разрешением с помощью фотоумножителей по ультрафиолетовым вспышкам, которые возникают при движении заряженной частицы в камере, заполненной жидким или газообразным аргоном или ксеноном. Сцинтилляционные камеры обладают более высоким быстродействием по сравнению с ионизационными и душевыми камерами.

Дрейфовые камеры. Это новейшее достижение в области физики высоких энергий, которое обусловлено успехами в области быстродействующих диалоговых вычислительных систем. Концепция их проста: камера, в которой под атмосферным давлением находится газ (обычная смесь аргона с этаном) и множество проводов с приложенным к ним напряжением. В камере действуют электрические поля, и когда в нее попадает заряженная частица, ионизирующая газ, ионы оказываются в сфере действия проводов. Отслеживаются амплитуды сигналов и моменты времени по всем проводам (вот здесь и приходит на помощь ЭВМ), и на основе этой информации строится траектория движения частицы. Если в камере действует еще магнитное поле, то можно также определить количество движения.

Дрейфовая камера завоевала положение универсального детектора заряженных частиц для физики высоких энергий. Она может обеспечить пространственное разрешение порядка 0,2 мм и выше для объемов, которые могут вместить даже вас.

Детектор гамма-излучения «Gamma Sapiens» Детектор гамма-излучения интеллектуальный УДКГ-01А “Gamma Sapiens” (далее - детектор) предназначен для измерения амбиентного эквивалента дозы (ЭД) и мощности амбиентного эквивалента дозы (МЭД) гамма-излучения и передачи измеренных значений по радиоинтерфейсу Bluetooth на смартфон или планшетный персональный компьютер. Детектор чувствителен к жесткому рентгеновскому излучению. Детектор радиоактивности Gamma Sapiens сделан в России (сертификат соответствия №РОСС UA.АЕ68.В13862) и имеет положительные отзывы отечественных специалистов.

Персональный детектор Gamma Sapiens – это миниатюрный недорогой прибор для индивидуального ношения, который используется: для контроля личной радиационной безопасности, для оценки радиационной чистоты жилых помещений, зданий и сооружений, предметов быта, одежды, поверхности грунта на приусадебных участках, транспортных средств. Детектор “Gamma Sapiens не является средством для официальных (профессиональных) измерений, не предусмотрено использование детектора на объектах атомной энергетики. Детектор радиоактивности Gamma Sapiens изготавливаются в соответствии с требованиями ТУ У 33.2-22362867-029:2012.

Особенности детектора радиоактивностиов Gamma Sapiens

• Детектор Gamma Sapiens работает только в комплексе со смартфоном или планшетным персональным компьютером, что обеспечивает хранение результатов измерений и их обработку в базе данных и отображение радиационной обстановки на местности с помощью GPS-навигатора. Отсутствие собственного жидкокристаллического индикатора дает возможность работать при низких температурах до -18°С.
• Детектор имеет радиоинтерфейс Bluetooth для обмена информацией со смартфоном или планшетом, который обеспечивает обмен информацией радиоканалом на расстоянии не менее 5 м.
• Измерение МЭД гамма-излучения (далее – γ) осуществляется до достижения величины заданной статистической погрешности, и в зависимости от интенсивности облучения, время измерения может составлять от 1 до 100 секунд. Величина статистической погрешности постоянно отображается на экране смартфона.
• Энергетическая зависимость показаний детектора радиоактивности при измерении МЭД и ЭД гамма-излучения в энергетическом диапазоне от 0,05 до 1,25 МэВ (относительно энергии 0,661 МэВ) – не более 25 %.
• В детекторе радиоактивности Gamma Sapiens реализована система пороговой сигнализации о превышении уровня МЭД. Значения нескольких пороговых уровней излучения программируется на смартфоне или планщете с дискретностью в единицу цифрового разряда шкалы во всем рабочем диапазоне измерения.
• Время установления рабочего режима и время измерения детектора не более 3 мин.
• Детектор гамма-излучения выдерживает кратковременное (в течение 5 минут) действие ионизирующего гамма-излучения МЭД до 1 Зв/ч, устойчив к вибрациям и к воздействию постоянного или переменного магнитного поля до 400 А/м.
• Степень защиты оболочки детектора ІР30 согласно ГОСТ 14254-96. Конструкция детектора предусматривает его дезактивацию.
• Эксплуатационные ограничения: при работе в среде, содержащей пыль, или во время атмосферных осадков детектор гамма-излучения следует помещать в полиэтиленовый пакет или кожаный футляр.

Конструкция и режимы работы детектор радиоактивностиов Gamma Sapiens

Детектор выполнен в малогабаритном плоском прямоугольном пластмассовом корпусе. На лицевой панели находится двухцветный светодиодный индикатор и кнопка выключения питания. Светодиодный индикатор сигнализирует о степени разряда батареи питания и наличии связи с планшетом или смартфоном.

Для отображения, сохранения и обработки результатов измерений, а также управления режимами работы детектора необходим смартфон или планшетный персональный компьютер с установленным специализированным программным обеспечением "GS Ecotest" . Загрузить и установить ПО на смартфон можно со специальных интернет-ресурсов соответствующих изготовителей смартфонов. Детектором ионизирующего гамма-излучения служит газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера .

Включение детектора радиоактивности. При включении детектора цвет светодиодного индикатора указывает на состояние элементов питания: зеленый (в норме) – остаточная емкость элементов питания более 25 %; красный (при разрядке) – остаточная емкость элементов питания менее 25 %. Частота мигания светодиодного индикатора отображает наличие информационной связи между детектором и смартфоном:

• высокая частота означает, что информационная связь отсутствует, и детектор старается установить информационную связь;
• низкая частота – информационная связь установлена, детектор работает под управлением специализированного программного обеспечения, запущенного на смартфоне.

Установление информационной связи со смартфоном. Сразу после включения детектор начинает устанавливать информационную связь с тем смартфоном, с которым уже предварительно успешно проводился информационный обмен. На смартфоне в это время должно быть запущено специализированное программное обеспечение. Если с этим смартфоном не удается установить связь (например, этот смартфон находится вне зоны действия радио-интерфейса Bluetooth детектора), то детектор ищет смартфон, Bluetooth-имя которого начинается символами „CHECKPOINT”. Если такой смартфон найден, то выполняется попытка установить с ним связь. В случае успешного установления связи, светодиодный индикатор детектора начинает мигать с низкой частотой. В случае неудачной попытки установления связи детектор начинает искать следующий смартфон, Bluetooth-имя которого начинается символами „CHECKPOINT”.

Поиск и попытки соединения длятся около 1,5мин. После этого, если связь не установлена, детектор автоматически выключается.

Программа "GS Ecotest" обеспечивает:

• непрерывное получение информации об уровне радиации и накопленной дозе от детектора "Gamma Sapiens" на смартфон по Bluetooth-интерфейсу в реальном времени;
• отображение полученной дозиметрической информации в одном из 4-х разных графических изображений;
• отображение полученной дозиметрической информации с GPS-координатами на карте местности;
• автоматическое формирование треков дозиметрических измерений по различным критериям, которые задаются пользователем;
• установку одного или нескольких пороговых значений по мощности дозы и дозе, при превышении которых срабатывает световая, звуковая и вибрационная сигнализации на смартфоне;
• сохранение в реляционной Базе Данных нужной дозиметрической информации (мощности дозы и дозы);
• просмотр сохраненной в Базе Данных дозиметрической информации (мощности дозы и дозы) за произвольный период времени;
• экспорт дозиметрических измерений в kmz-файлы для просмотра в Google Earth и Google Maps, с возможностью пересылки по Интернету и размещения в социальных сетях;
• управление детектором со смартфона;
• использование смартфона в обычном режиме - осуществления и приема звонков, отправления и приема SMS, запуска и работы других программ и т.п. без прерывания процесса дозиметрического измерения и без потери дозиметрических данных;
• работу с другими известными дозиметрами торговой марки "ECOTEST" – МКС-05 "ТЕРРА" и РКС-01 "СТОРА-ТУ".

Измерение мощности ионизирующего гамма-излучения начинается при включении детектора радиоактивности и установлении связи со смартфоном или планшетом. Поскольку в детекторе радиоактивности предусмотрено постоянное усреднение результатов измерений, то с каждым следующим возобновлением значения на индикаторе происходит процесс его уточнения. Таким образом, приблизительно через полторы минуты после начала измерений на индикаторе можно получить результат с точностью в границах паспортной погрешности. Время, необходимое для получения достоверного результата, зависит от интенсивности излучения и не превышает 100 с для уровня естественного фона.

Для измерения МЭД детектор гамма-излучения необходимо сориентировать в направлении исследуемого объекта так, чтобы основная ось его была параллельна обследуемому объекту. Сравнение результатов измерения МЭД гамма-излучения с несколькими запрограммированными пороговыми уровнями световой, звуковой и вибро-сигнализации происходят постоянно с момента включения детектора и установлении связи со смартфоном или планшетом. При включении детектора в нем автоматически устанавливается значение порогового уровня МЭД гамма-излучения - 0,30 мкЗв/ч, что соответствует максимально допустимому уровню для помещений согласно Нормам радиационной безопасности (НРБ-99) СП 2.6.1.758-99.

На экране смартфона постоянно отображаются:

• значение МЭД
• пороговое значение по МЭД (при превышении порога меняет цвет на красный)
• статистическая погрешность измерения МЭД
• накопленная доза
• время накопления дозы
• пороговое значение по ЭД (при превышении порога меняет цвет на красный)

Технические характеристики, заявленные производителем детектора радиоактивности Gamma Sapiens приведены в следующей таблице:

Базовый комплект поставки Детектор гамма-излучения Gamma Sapiens:

• Детектор гамма-излучения «Gamma Sapiens»;
• Элемент гальванический типоразмера ААА 1,5 V - 2 шт.;
• футляр;
• руководство по эксплуатации.

Детектор гамма-излучения интеллектуальный “Gamma Sapiens” проходит калибровку на по 137Cs на эталонных источниках ионизирующего излучения при производстве и поверке не подлежит.

Видео-презентация дозиметра Gamma Sapiens

Купить детектор радиоактивности «Gamma Sapiens» можно по официальной цене производителя указанной на данной странице и в прайс-листе . Цена детектора радиоактивности «Gamma Sapiens» указана с учетом НДС. Смотрите так же раздел – Дозиметры

Детектор гамма-излучения УДКГ-01 "Gamma Sapiens" можно купить с доставкой до двери или до терминалов транспортной компании в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Изобретение относится к области спектрометрической регистрации рентгеновского и мягкого гамма-излучения. Технический результат изобретения: повышение оперативности и достоверности гамма-спектрометрических исследований, обеспечение возможности получения аппаратурного спектра, не искаженного комптоновским распределением от фотопиков полихроматической смеси гамма-излучения различаемых радионуклидов. Сущность: детектор выполнен в виде слоя поликристаллических сферических гранул неорганического сцинтиллятора в оптически связанной с ним иммерсионной среде в виде органического сцинтиллятора. Органический сцинтиллятор регистрирует комптоновские электроны. Также детектор содержит схему отбора, представляющую собой комбинацию дискриминатора формы импульсов и схемы антисовпадений. Схема отбора осуществляет отбор импульсов, соответствующих вспышке в неорганическом сцинтилляторе, причем из аппаратурного спектра исключают импульсы, соответствующие одновременно происходящим вспышкам в обоих сцинтилляторах. 1 ил.

Изобретение относится к детекторам ионизирующего излучения, а именно к детекторам, предназначенным для спектрометрической регистрации гамма-излучения.

Основная область применения предлагаемого детектора - гамма-спектрометрический анализ смеси радиоактивных изотопов по их гамма-излучению для целей экологического мониторинга окружающей среды за выбросами предприятий атомной промышленности, изучения литологического состава почвогрунтов в сельском хозяйстве по концентрации естественных радионуклидов, радиобиологии, изотопных исследований в растениеводстве и медицине методом меченых атомов, геофизических исследований.

Одним из основных отрицательных факторов при регистрации гамма-квантов по величине энергии с помощью сцинтилляционных детекторов является сложный характер аппаратурного спектра, обусловленный регистрацией не только фотопика полного поглощения, но и гамма-квантов комптоновского рассеяния при неполном поглощении энергии фотоэлектронов. При этом вклад комптоновского рассеяния тем больше, чем меньше размеры детектора и его плотность.

Известно, что для снижения уровня комптоновского рассеяния в устройствах, регистрирующих ионизирующее излучение, используют два детектора, представляющие собой два кристалла йодистого натрия или йодистого цезия, причем, один из детекторов регистрирует само гамма-излучение, а другой фиксирует под определенным углом комптоновское излучение, рассеянное в первом кристалле и которое с помощью схемы совпадений вычитается из спектра первого детектора [см. журнал: Константинов И.Е., Страхова В.А. «Приборы и техника эксперимента», 5, 125 (1960)].

Основным недостатком таких устройств является низкая эффективность регистрации рассеянных гамма-квантов из-за малого угла его регистрации и вследствие этого низкий уровень вычитания комптоновского рассеяния в спектре рабочего детектора.

Некоторое повышение эффективности вычитания комптоновского рассеяния достигается использованием в качестве детектора рассеянного излучения кольцевого кристалла, окружающего рабочий [см. журнал: Бурмистров В.Р., Казанский Ю.А. «Приборы и техника эксперимента», 2, 26 (1957)].

Кроме того, использование двух и более детекторов вызывает необходимость применения такого же количества фотоэлектронных умножителей, что усложняет установку, увеличивает ее габариты и стоимость.

Известен детектор рентгеновского и мягкого гамма-излучений (а.с. СССР №1512339, кл. 5 G 01 T 1/20, 1988, прототип), выполненный в виде сцинтилляционного слоя поликристаллических сферических гранул в иммерсионной среде, помещенного между двумя оптическими стеклами. Иммерсионная среда выполнена на основе полимерной композиции с тиксотропной добавкой, составляющей 2-2,5 мас.%.

Недостатком данного детектора является невозможность исключения комптоновского рассеяния при регистрации ионизирующего излучения смеси радионуклидов, поскольку коэффициент преломления иммерсионной среды, в качестве которой обычно используют масла: вазелиновое, кедровое и др., близок к коэффициенту преломления неорганических сцинтилляторов, поэтому свет от сцинтилляционной вспышки, как результат взаимодействия ионизирующего излучения с сцинтиллятором, беспрепятственно проникает к фотоумножителю, и назначение данного детектора ограничивается лишь регистрацией рентгеновского и мягкого (низкоэнергетического) гамма-излучений.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в исключении мешающего влияния комптоновского рассеяния при регистрации гамма-излучения смеси радионуклидов сцинтилляционным детектором.

Поставленная в изобретении задача решена путем использования в качестве иммерсионной среды органического сцинтиллятора в детекторе гамма-излучения, выполненном в виде слоя поликристаллических сферических гранул неорганического сцинтиллятора в оптически связанной с ним иммерсионной среде, в неорганическом сцинтилляторе происходят световые вспышки от гамма-излучения. Органический сцинтиллятор регистрирует комптоновые электроны, а схемой отбора, представляющей собой комбинацию дискриминатора формы импульсов и схемы антисовпадений, осуществляют отбор импульсов, соответствующих вспышке в неорганическом сцинтилляторе, причем из аппаратурного спектра исключают импульсы, соответствующие одновременно происходящим вспышкам в обоих сцинтилляторах.

Принципиальным отличием предлагаемого устройства от прототипа является совмещение в одном оптически связанном объеме не просто сцинтиллирующих поликристаллических гранул и иммерсионной среды, а совмещение в одном оптически связанном объеме двух сцинтилллирующих материалов с различным временем высвечивания, что позволяет регистрировать возникающие вспышки фотоэлектронным умножителем с последующим разделением сигналов по форме импульсов, что обеспечивает выполнение дополнительной функции, которой не обладает прототип - подавление комптоновского рассеяния в аппаратурном спектре устройства.

Изображение иллюстрируется чертежом, на котором схематически изображена конструкция предлагаемого детектора.

Детектор гамма-излучения включает в себя слой поликристаллических сферических гранул 1 неорганического сцинтиллятора (йодистый натрий, йодистый цезий), которые погружены в жидкий оптически связанный с ними органический сцинтиллятор 2.

Оптимальный диаметр гранул 1 неорганического сцинтиллятора, рассчитанный по формуле Клейна-Нишины-Тамма, составляет 2-3 мм. Оба сцинтиллятора 1 и 2 заключены в корпусе 3 с оптически связанным с ними окном 4.

Схема отбора представляет собой комбинацию дискриминатора формы импульсов и схемы антисовпадений.

Работает детектор гамма-излучения следующим образом.

Световые вспышки от гамма-излучений происходят преимущественно в зернах 1 неорганического сцинтилятора, имеющего более высокую массовую плотность и которые имеют очень низкую эффективность взаимодействия с органическим сцинтиллятором 2, тогда как комптоновские электроны регистрируются органическим сцинтиллятором 2, имеющим гораздо более высокую эффективность регистрации электронов, чем гамма-квантов. Фотоэлектронный умножитель преобразует вспышки в электрические импульсы, длительность которых пропорциональна времени высвечивания, которое у неорганического сцинтиллятора 1 намного больше, чем у органического 2. Схемой отбора для регистрации отбираются только те импульсы, которые соответствуют вспышке в неорганическом сцинтилляторе 1. Исключение комптоновского распределения из аппаратурного спектра детектора достигается исключением из него импульсов, соответствующих одновременно происходящим вспышкам в обоих сцинтиляторах, когда органическим сцинтиллятором 2 регистрируются комптоновские электроны. Таким образом, в апппаратурном спектре остаются только фотопики полного поглощения энергии гамма-излучения.

Применение предлагаемого детектора значительно повышает оперативность и достоверность гамма-спектрометрических исследований как лабораторных, так и полевых, позволяя получить аппаратурный спектр, не искаженный комптоновским распределением от фотопиков полихроматической смеси гамма-излучения различных радионуклидов.

Детектор гамма-излучения, выполненный в виде слоя поликристаллических сферических гранул неорганического сцинтиллятора в оптически связанной с ним иммерсионной среде, в неорганическом сцинтилляторе происходят световые вспышки от гамма-излучения, отличающийся тем, что в качестве иммерсионной среды используют органический сцинтиллятор, регистрирующий комптоновские электроны, а схемой отбора, представляющей собой комбинацию дискриминатора формы импульсов и схемы антисовпадений, осуществляют отбор импульсов, соответствующих вспышке в неорганическом сцинтилляторе, причем из аппаратурного спектра исключают импульсы, соответствующие одновременно происходящим вспышкам в обоих сцинтилляторах.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области датчиков ионизирующих излучений с высоким пространственным разрешением, чувствительных к пучкам рентгеновского и электронного излучений и применяемых для их визуализации в томографии, микротомографии, радиографии, в системах таможенного контроля, в системах неразрушающего контроля промышленных изделий, а так же при телемеханическом мониторинге промышленных изделий и технологий.

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, предназначенной для регистрации -, -, - и рентгеновского излучения, и может быть использовано в радиационной технике, в дозиметрии, в ядерно-физических экспериментальных исследованиях, для контроля доз и спектрометрии -, -, - и рентгеновского излучения.

Изобретение относится к области датчиков ионизирующих излучений, чувствительных к электронному и -излучению, предназначенных для определения энергии электронного и -излучения и применяемых в дозиметрической и таможенной практике для идентификации источников, электронного и -излучения, а также при работе с радиоизотопами в медицинской диагностике и терапии.

Изобретение относится к области детектирования и визуализации рентгеновского излучения и электронных пучков и может быть использовано в дозиметрической практике в системах радиационного мониторинга, особо в интроскопах медицинского назначения (томография, рентгенография, сцинтиграфия), а также в рентгеновских интроскопических системах неразрушающего радиационного контроля изделий автомобилестроения, кораблестроения, самолетостроения и ответственных элементов космической техники.

Изобретение относится к неорганическим сцинтилляционным материалам, предназначенным для регистрации тепловых нейтронов и пригодным для создания на их основе радиационных детекторов для радиоэкологического мониторинга территорий и акваторий, контроля космического и техногенного нейтронного фона, для создания комплексов технического контроля за первичным ядерным топливом и за изделиями из делящихся материалов.

Изобретение относится к области создания датчиков ионизирующих излучений в виде сцинтилляционных экранов высокого пространственного разрешения, чувствительных к пучкам рентгеновского и электронного излучения и применяемых для визуализации в томографии, микротомографии, радиографии высокого разрешения, в системах неразрушающего контроля промышленных изделий, в системах таможенного контроля, для телемедицинских приложений, телемеханического мониторинга промышленных технологий и в системах предпроцессорной визуализации излучений, передающих информацию специалистам через Интернет для последующей полной обработки.

Изобретение относится к области датчиков ионизирующих излучений с высоким пространственным разрешением, чувствительных к пучкам рентгеновского и электронного излучений и применяемых для их визуализации в томографии, микротомографии, радиографии, в системах таможенного контроля, в системах неразрушающего контроля промышленных изделий, а также при телемеханическом мониторинге промышленных изделий и технологий.

Обычно гамма-излучение связано с предшествующими ему альфа- или бeта-распадами изотопов образца. Бета-, а тем более альфа-частицы обычно поглощаются, не доходя до чувствительных области детекторов.
В детекторах энергии и интенсивности гамма-квантов определяются не непосредственно, а с помощью вторичных заряженных частиц (электронов и позитронов), которые возникают в результате взаимодействия детектируемых гамма-квантов с веществом детектора.
Когда гамма-квант попадает в детектор, заряженные частицы образуются в результате трех процессов: фотоэффекта, эффекта Комптона и образования электрон-позитронных пар. Фотоэффект пропорционален Z 5 , эффект Комптона
В результате фотоэффекта выбитый из атома электрон приобретает энергию

E e = E γ – E b – E r ,

где E γ – энергия гамма-кванта, E b – энергия связи электрона и E r – энергия ядра отдачи, которой можно пренебречь. Фотоэффект сопровождается характеристическим рентгеновским излучением или эмиссией оже-электронов. Характеристическое рентгеновское излучение в свою очередь вызывает фотоэффект. Образующиеся в результате всех этих процессов электроны возникают практически одновременно, они чаще всего поглощаются в детекторе и сигналы от них суммируются. Таким образом практически вся энергия гамма-кванта передается электронам.

В функции отклика детектора фотоэффекту соответствует пик – фотопик .
В результате комптоновского рассеяния электронам передается только часть энергии.

E e = E γ - E γ´ ,

где E γ и E γ´ – энергии гамма-квантов до и после рассеяния, E e – энергия фотоэлектрона, mc 2 – энергия покоя электрона, θ – угол рассеяния гамма кванта. Максимальная энергия, которая в результате комптоновского рассеяния может быть передана электрону (при θ = 180 о),

В детекторах большого объема часть рассеянных гамма-квантов может испытать еще одно или несколько неупругих взаимодействий, в результате которых вся энергия попавшего в детектор первичного гамма-кванта будет полностью поглощена. В связи с этим, фотопик обычно называют пиком полного поглощения . На рис.1 Показан экспериментальный спектр 137 Cs и его теоретическая "идеализация". Размытие пика полного поглощения и края комптоновского распределения связана с энергетическим разрешением системы.

Пик обратного рассеяния связан с комптоновским рассеянием на материалах, окружающих детектор под углом близким к 180 о, которые затем попадают в детектор и вызывают фотоэффект. Их энергия соответственно равна

На рис. 2 показана зависимости сечений фотоэффекта, эффекта Комптона и образования пар от энергии для германия и кремния.

Так при энергии 1 МэВ отношение комптоновского сечения к сечению фотоэффекта составляет ~90. На рис. 4 показан спектр при энергии гамма-квантов 1 МэВ.

Образование пар электрон-позитрон становится возможным при энергии гамма квантов больших 2mc 2 = 1022 кэВ. При этом вся энергия гамма-кванта передается электрону и позитрону. Если и электрон и позитрон поглотятся в веществе детектора, то суммарный импульс будет пропорционален энергии гамма-кванта и событие будет зафиксировано в пике полного поглощения. Однако позитрон может проаннигилировать. При этом образуются два гамма кванта, каждый с энергией 511 кэВ. Если один из этих аннигиляционных гамма-квантов, не вступив во взаимодействие, вылетит из детектора, то суммарная энергия поглощенная в детекторе будет
E γ – 511 кэВ. Такие события будут вносить вклад в так называемый пик одиночного вылета (см. рис. 5). Если из детектора вылетят оба аннигиляционных гамма-кванта, то это событие будет зафаксировано в пике двойного вылета (E γ – 1022 кэВ).

Суммирование сигналов от нескольких генетически связанных гамма-квантов.
Если в образце реализуется каскад гамма-переходов, они как правило происходят практически одновременно. Существует не равная нулю вероятность, что каскадные гамма-кванты, сопровождающие данный распад, попадут в детектор и их энергии будут просуммированы. На рис.6 показана схема распада 60 Co. Образовавшееся в результате бета-распада возбужденное состояние 60 Ni сбрасывает свою энергию возбуждения каскадом, причем среднее время жизни возбужденного состояния (2 +) 60 Ni (7∙10 -13 с), которое испытывает второй гамма-переход каскада, ничтожно мало по сравнению со временем реакции спектрометра (~1 мкс). Таким образом, если оба гамма-кванта попали в детектор и полностью в нем поглотились, спектрометр фиксирует это так, как будто в него попал один гамма-квант с суммарной энергией гамма-квантов каскада. Вероятность таких событий определяется эффективностью регистрации каскадных гамма-квантов, их угловой корреляцией и геометрией источник-детектор. Похожая ситуация возникает при регистрации гамма-квантов, сопровождающих β + - распад. На рис. 7. показан спектр гамма-квантов β + -активного источника 22 Na, где виден пик суммирования энергии аннигиляционного гамма-кванта и энергии гамма-перехода с возбужденного состояния на основное состояние ядра 22 Ne.

Детекторы для гамма- и рентгеновских спектрометров.
Среди сцинтилляционных детекторов, которые применяются в гамма-спектрометрии, лидирующее положение занимает детекторы NaI(Tl). До недавнего времени они считались лучшими среди всех сцинтилляционных детекторов по энергетическому разрешени (~10%). Детекторы NaI(Tl) могут быть изготовлены большого объема, соответственно соответственно большой эффективности и относительно недороги. Для спектрометрии также используются детекторы из германата висмута (BGO) и бромида лантана (LaBr 3 (Ce)). Детекторы BGO имеют худшее по сравнению с NaI(Tl) детекторами разрешение, но из-за бó льшего Z имеют лучшее отношения пик/комптон . Детекторы нового поколения – LaBr 3 (Ce) обладают разрешением приблизительно в два раза лучшим, чем детекторы NaI(Tl). Их эффективность по пику полного поглощения при одинаковых с NaI(Tl) детекторами объемах выше в ~1.3 раза. Кроме того, временные характеристики LaBr 3 (Ce) заметно лучше, чем у NaI(Tl).
Использование Ge детекторов вместо сцинтилляторов, позволило существенно расширить возможности гамма-спектроскопии, особенно когда была освоена технология изготовления германиевых детекторов большого объема. Энергетическое разрешение HPGe детекторов приблизительно в 30 раз лучше, чем детекторов NaI(Tl). В результате многие уровни, которые не были видны были легко идентифицированы германиевыми детекторами (см. рис. 9).

Главная » Гражданское право » Российские детекторы импульсного гамма излучения. Детекторы гамма-излучения