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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA radiação radioativa. Como detectá-lo? Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Dosímetros Dispositivos especiais ajudam a detectar a contaminação radioativa a tempo. Claro, não somos capazes de ver, ouvir ou "pegar" uma partícula radioativa. Mas os dispositivos usam as propriedades da radiação radioativa - para dar efeitos diferentes ao passar por uma substância. Por exemplo, sob a influência da radiação radioativa, algumas substâncias começam a brilhar, várias soluções mudam de cor e as chapas fotográficas são iluminadas. O método mais comum para detectar emissões radioativas é por sua capacidade de ionizar vários gases. Você mesmo pode montar o dispositivo mais simples para isso (Fig. 1). Coloque duas placas de metal em uma caixa de plástico ou recipiente de vidro e aplique tensão a elas de uma fonte CC ou retificador. Conecte o dispositivo de medição ao circuito. Pegue um retificador que permita alterar a tensão de 0 para 400 V.
Enquanto não houver íons no ar, o ar é um isolante, o circuito está aberto e nenhuma corrente flui através dele. Se, sob a influência da radiação radioativa, aparecerem íons eletricamente carregados entre as placas, eles imediatamente começam a se mover - positivo para a placa negativa, negativo - para o positivo, ou seja, uma corrente elétrica começa a fluir entre as placas. A quantidade de corrente depende de dois motivos: da força da radiação radioativa e da voltagem que aplicamos às placas. Se, com a mesma radiação radioativa, aumentarmos gradualmente a tensão nas placas e, em seguida, colocarmos a leitura do microamperímetro no gráfico, obteremos a imagem mostrada na Figura 2.
Notamos que na seção OA, a intensidade da corrente aumenta proporcionalmente tensão da placa? Isso ocorre porque o tempo de vida do íon é muito curto e em baixas tensões, alguns dos íons não têm tempo de "correr" para as placas - eles se encontram com íons de sinal oposto, combinam com eles (recombinam) e se transformam em átomos neutros. Quanto maior a tensão, mais íons têm tempo de "correr" para as placas e, portanto, mais forte é a corrente. Na seção AB, a tensão aumenta, mas a corrente não aumenta. Qual é o enigma? É simples - todos os íons formados a partir da radiação radioativa conseguiram "correr" para as placas, e simplesmente não há outros íons. Essa corrente é chamada de corrente de saturação e a área no gráfico é chamada de área "PLATO". Na seção BV, a tensão aumenta ligeiramente e a corrente aumenta acentuadamente. A tensão aqui cruza o limite além do qual a descarga de gás começa. Em uma descarga de gás, a energia que um íon ganha ao se mover em direção à placa torna-se imediatamente tão grande que esse íon, caindo em um átomo vizinho, o divide em 2 íons. Esses, por sua vez, quebram os próximos dois átomos, etc. Assim, basta aparecer entre as placas pelo menos um par de íons, pois ocorre a ionização instantânea de todo o gás entre as placas. Claro, os sensores (ou, como dizem, detectores) que são usados em instrumentos dosimétricos são diferentes de nossas placas primitivas. Para detectar grandes doses de radiação radioativa, são utilizados dispositivos com câmaras de ionização. O que ela representa? É uma caixa de plástico cheia de ar com paredes revestidas com grafite. Um eletrodo em forma de T é fixado dentro da caixa (Fig. 3), e as paredes servem como um segundo eletrodo.
As câmaras de ionização operam na região de tensão de "platô" (Fig. 2). Portanto, como você provavelmente adivinhou, a corrente de ionização depende fortemente do volume da câmara - quanto maior a câmara, mais íons ela contém. Para medições precisas, são usados dispositivos com contadores de descarga de gás. Cada contador possui um eletrodo positivo - a rosca central - e um eletrodo negativo cilíndrico ao seu redor (Fig. 4). O fio central é feito de uma liga especial - kovara. Eletrodo cilíndrico - feito de aço com espessura de cerca de 50 mícrons ou vidro com uma camada de cobre depositada em sua superfície.
Os contadores são preenchidos com uma mistura de néon-argônio com adição de halogênios (cloro, bromo) ou álcool. Os halogênios e os álcoois altamente atômicos absorvem bem os quanta gama e, portanto, evitam o aparecimento de falsas descargas do contador devido a elétrons secundários eliminados pelos quanta gama das paredes do contador. Esses contadores também são chamados de auto-extinguíveis. Os contadores possuem uma taxa de contagem, "tempo morto" e um fator de amplificação de gás. A taxa de contagem é o número de flashes (pulsos) por segundo. Contadores autoextinguíveis podem dar até 5 mil flashes (descargas) por segundo. "Tempo morto" é o tempo durante o qual os íons positivos e negativos "correm" para seus eletrodos. Neste momento, qualquer nova partícula que entrar no contador não será registrada, pois todo o gás no volume do contador já está ionizado. O fator de amplificação de gás é um número que mostra quantas vezes o número primário de íons é amplificado como resultado da ionização de avalanche no contador. Pode chegar a dezenas de milhares. A indústria produz uma grande variedade de medidores; por exemplo, STS-2, STS-5 (aço, autoextinguível), tipo AS e STS, final - MST-17, insensível - SI-BG, etc. As correntes geradas nas câmaras de ionização e nos contadores de descarga de gás são tão pequenas que é muito difícil medi-las diretamente. Você tem que pré-amplificar. O amplificador valvulado mais comumente usado. Para medir neste caso, a tensão da alta resistência é aplicada à grade de controle da lâmpada triodo (Fig. 5). A tensão negativa na grade é selecionada de modo que, na ausência de corrente através do contador de descarga de gás, a lâmpada seja travada. Se a corrente fluir no circuito do medidor, a tensão na grade da lâmpada diminuirá para um valor tal que a lâmpada “abre” e a corrente flui através dela. Quanto mais corrente fluir no circuito do medidor, mais corrente fluirá pela lâmpada, em seu circuito anódico. Mas a corrente no circuito do ânodo é muitas vezes maior que a corrente no circuito do medidor. Isso significa que já pode ser medido com um microamperímetro convencional.
Normalmente, vários resistores de alta resistência de tamanhos diferentes são incluídos no circuito. Então a faixa de medição se expande. Desta forma, apenas as correntes totais de uma pluralidade de descargas em um contador de descarga de gás são medidas. Se você precisar calcular com precisão o número de flashes nele, contadores mecânicos e contadores eletrônicos são usados. A taxa de contagem de um contador de descarga de gás, como já mencionado, é de cerca de 5 mil pulsos por segundo, e um mecânico é de apenas 100 pulsos por segundo. Portanto, para aumentar a resolução de um contador mecânico, são usados esquemas de escala. Você pode ler sobre o dispositivo e o princípio de sua operação na contagem de células (gatilhos) no livro de I. P. Bondarenko e N. V. Bondarenko "Fundamentos da dosimetria da radiação ionizante" (ed. "Higher school", M., 1962). Para medir as doses de radiação recebidas em um determinado período de tempo, dois métodos são usados principalmente: 1) medir o grau de descarga de um capacitor carregado a um determinado potencial e 2) alterar a cor de algumas soluções sob a influência de radiação ionizante. medir as doses recebidas são chamados de dosímetros. Um dosímetro individual é um capacitor, um eletrodo do qual é o pino central e o segundo é o corpo. Para saber qual dose de radiação passou pelo aparelho, as cargas inicial e residual do dosímetro são medidas com um aparelho especial. Um dosímetro químico é uma ampola preenchida com uma determinada solução. Sob a influência da radiação, a cor da solução muda. O dosímetro mais simples pode ser um eletroscópio convencional de laboratório, cuja escala é pré-calibrada em roentgens ou miliroentgens. Sendo carregado, tal eletroscópio, sob a influência da radiação ionizante, começará a descarregar. Pela magnitude de sua descarga, pode-se julgar a dose de radiação. Autores: A.Tsurikov, O.Kalinichenko
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