Дозиметры-радиометры: описание и принцип работы

Обычно радиоактивный фон связывают с промышленными предприятиями, работа которых сопровождается вредными выбросами. Однако и в бытовой сфере имеют место излучения радиации. Источниками выступают и привычные продукты питания, и солнечные лучи. Другое дело, что дозы могут быть разными и в минимальных количествах они не несут опасности для здоровья человека. Поэтому для точной фиксации показателей излучения используют дозиметры-радиометры – это специальные приборы, которые находят применение и на тех же производствах, и в быту.

Как устроен аппарат для замера радиации?

Большинство приборов изготавливается в виде моноблочной конструкции, обеспеченной чувствительным элементом (детектором) и печатной платой, регулирующей импульсы анодного напряжения в соответствии с заложенной схемой. Также устройство предусматривает средства индикации. Это могут быть звуковые и световые элементы, подающие сигналы пользователю о превышении пороговых значений радиационного фона. Управление инструментом осуществляется посредством кнопок и дисплея, на котором также отражаются текущие рабочие показания. Более того, дозиметр-радиометр МКС уже в базовых модификациях допускает возможность подключения к смартфону или ПК. Данная функция позволяет с помощью специального приложения развернуто представлять обработанную информацию с графиками и статистическими данными. Энергоснабжение обеспечивается аккумуляторами или батарейками подходящего формата. Лишь в редких случаях такие устройства питаются от розеток на 220 В, но и для сетевых версий, как правило, требуется адаптер напряжения.

Принцип работы прибора

В неактивном выключенном состоянии прибор находится в режиме микропотребления, при котором энергия расходуется только на отчет времени – по объему затрат это единицы мкА. После запуска устройство начинает выдавать сигналы напряжения, параллельно активируя функцию детектора, который непосредственно отвечает за измерение ионизирующего излучения.

В процессе оценки величины импульсного напряжения встроенный микропроцессор формирует интервалы и поддиапазоны реального замера на текущий момент. В зависимости от модели дозиметры-радиометры поддерживают разные режимы работы. Наиболее развитые технически устройства позволяют программировать диапазоны с пороговыми значениями, при которых происходит срабатывание. Сам же принцип определения величины излучения, в свою очередь, зависит от типа детектора, которые стоит рассмотреть отдельно.

Разновидности чувствительных элементов

Наиболее распространенными считаются слюдяные детекторы Гейгера, которые позволяют определять альфа- и бета-излучения с высокой точностью. Такими элементами обеспечиваются носимые малогабаритные аппараты, в том числе предназначенные для бытового использования. Популярна и группа газоразрядных чувствительных компонентов, которые также задействуются в компактных приборах, но они могут фиксировать только критические величины излучения. Специально для работы с рентгеновским радиационным фоном используют термолюминесцентные миниатюрные лампы. Для комплексного же измерения предназначены многофункциональные версии приборов. К таким можно отнести дозиметр-радиометр ДКС-96, который в опциональном дополнении поддерживает функцию замера плотности бета- и гамма-излучений. То есть в зависимости от целевой задачи можно включать режимы работы с разными детекторами, интегрированными в один аппарат.

Отличия бытовых моделей от профессиональных

Устройства для использования в домашнем хозяйстве для определения показателей естественного радиационного фона, как правило, имеют скромный опционал, минимальный набор инструментов для обработки полученных данных и не всегда предусматривают разделение по спектрам излучения.

Стандартный аппарат этого типа – карманный дозиметр, задача которого заключается в регистрации крайних показаний, неприемлемых именно в бытовых условиях. Подобные устройства не всегда имеют дисплеи, но в обязательном порядке обеспечиваются средствами индикации в виде звуковых сигнализаторов и светодиодных ламп.

Профессиональные дозиметры-радиометры тоже могут иметь небольшие размеры, но в перечень их задач входит точный и подробный анализ фиксируемых излучений. Некоторые модели способны по отдельности измерять альфа-, бета- и гамма-спектры, в процессе обработки давая отчет о пороговых уровнях относительно разных нормативных значений. Например, одна и та же величина может оцениваться и с точки зрения опасности для человека, и в контексте нанесения вреда окружающей экологической обстановке.

Модель ДРБП-03

Аппарат представляет собой эргономичный измерительный инструмент, обеспеченный пультом управления с интегрированным детектором гамма-лучей. Также в набор поставки входит уже выносной чувствительный элемент для регистрации альфа- и бета-спектров. К особенностям прибора можно отнести металлический корпус, возможность установки пороговых значений по всем диапазонам замеров и звуковую сигнализацию на ранее установленные телефоны. В распоряжение пользователя дозиметр-радиометр ДРБП-03 предоставляет несколько режимов работы. Основным является «Поиск», который позволяет выполнять ускоренное сканирование радиационного фона. По данным изготовителя, оценка обстановки производится всего за 4-5 сек. Также предусмотрен режим экономного расхода энергии, при котором осуществляется расчет средних фоновых показателей радиации.

Модель МКС-05 «Терра»

Высокотехнологичное решение в виде малогабаритного аппарата, предназначенного для контрольного анализа радиационной обстановки. Разработчики устройства сделали ставку на расширение коммуникационных возможностей, что выразилось в виде интегрированного модуля Bluetooth. Полученные данные можно отправлять по беспроводной связи на ПК, там же сохранять, вести статистику и формировать картографию с указанием критических зон, пораженных радиацией. По умолчанию дозиметр-радиометр МКС-05 «Терра» ориентируется на регистрацию мощностных показателей амбиентного эквивалента гамма­-излучения, но при желании его можно настроить и на определение плотности бета-потоков. Модель также поддерживает функцию оперативного исследования (за 10 сек), сохранение до 1200 записей и управление рабочими режимами через компьютер по каналу Bluetooth. Не исключается и возможность синхронизации прибора с мобильными устройствами на платформе Android. В этом формате использования можно подключить и режим интеллектуального программирования детектора.

Модель ДКС-96

Аппарат широко распространен в разных областях, так как в его комплект входит большой перечень детекторов. Чувствительные элементы данной модели позволяют комплексно обследовать радиационную обстановку, выявлять источники излучения, определять виды ионизирующих объектов и т.д. Как и дозиметр-радиометр «Терра», эта версия предлагает богатый коммуникационный инструментарий. И если прибор серии МКС дает возможность транслировать данные сразу на ПК с последующей их обработкой, то устройство ДКС-96 уже в рамках своего функционала позволяет формировать карты местности с обозначением целевых локаций через датчик GPS.

Прямо на рабочем участке оператор может получать информацию о дозе, ее мощности и степени загрязненности по ранее утвержденной шкале. Предусмотрены и специальные режимы эксплуатации – например, ускоренный контроль с несколькими пороговыми уровнями. Что еще важно, дозиметр-радиометр ДКС-96 можно применять в качестве стационарного инструмента и в помещении, и на борту транспортного средства.

Модель МКС-01СА1М

Профессиональный аппарат, ориентированный на контроль альфа-, бета- и гамма-излучений. Причем в отличие от многих конкурентов устройство может одновременно работать с тремя значениями, выдерживая минимальный уровень погрешности. На дисплее в реальном времени отражаются и данные о степени загрязненности, и сведения о возможных помехах, коэффициенте отклонения и процессе вычислений. Обновление происходит каждую секунду, что позволяет работать с большими площадями, затрачивая малые объемы энергии. Также для работы в незнакомой местности дозиметр-радиометр МКС-01СА1М предлагает режим поиска, для которого можно установить критические пороги обнаружения. По умолчанию аппарат настроен на три вида тревожного сигнала в зависимости от обнаруженного уровня радиации в среднем диапазоне от 0,6 до 1,2 мкЗв/час.

Модель МКС-АТ1117М

Небольшой, но богато начиненный прибор, с помощью которого можно фиксировать параметры амбиентного эквивалента мощности и дозы альфа-, бета- и гамма-частиц, а также плотность нейтронного потока. Модель также комплектуется разными блоками детекторов, которые выбираются в зависимости от конкретных задач исследования. Обработку можно производить и через КПК, и посредством компьютера. Стоит подчеркнуть, что расширенные возможности связи со сторонними устройствами как раз отражают характер эксплуатации инструмента. Скромный объем записи данных, к примеру, не позволяет использовать дозиметр-радиометр МКС-АТ1117М в длительных комплексных обследованиях без передачи результатов на тот же ПК. Особенно важно предусматривать такую возможность по причине информативности сведений. Пользователь, кроме типовых параметров, может фиксировать поверхностную активность радиации, флюенс и другие показатели, сохраняя вместе с ними данные об исследуемой местности.

Как выбрать подходящий аппарат?

Отталкиваться в выборе стоит от основных задач, которые дозиметр будет решать. Одно дело – приобретать аппарат для домашнего использования, а другое – для всестороннего исследования зданий, сооружений, полигонов и других объектов, которые фактически заражены и требуется лишь оценить уровень опасности. Для бытового применения вполне можно приобрести дозиметр-радиометр ДРБП в третьей генерации, отличающийся производительностью и эргономичностью. Он позволит выявлять основные радиационные фоны, но без возможности детального анализа. В работе профессионала, напротив, имеет значение даже не столько обширность получаемых данных, сколько точность и глубина. Для таких нужд подойдут устройства наподобие МКС-01СА1М. Но независимо от характера эксплуатации будет не лишним присмотреться и к дополнительной оснастке. Пульты, зарядные устройства, фиксаторы и штанги – обязательные аксессуары для тех, кто планирует использовать прибор на удаленных объектах.

В заключение

Правильно подобранное средство измерения радиационного фона позволит сделать выводы об экологической обстановке и возможных рисках для здоровья. С учетом того, что стоят дозиметры-радиометры недорого, простейшую модель вполне можно приобрести и для частного применения. Удобные в использовании приборы начального уровня, к примеру, оцениваются в 5-7 тыс. руб. Профессиональные модели доступны за 30-40 тыс. и более. В этом сегменте дозиметры решают более ответственные и сложные задачи, используя высокотехнологичные детекторы – этот аспект и отражается на ценнике.