2.4. Фотографический метод

Данный метод основан на использовании фоточувствительных материалов (обычно это рентгеновские пленки), при облучении которых происходит проявление их чувствительного слоя (бромистое или хлористое серебро) с образованием атомов металлического серебра. Вследствие этого чувствительный слой в местах прохождения излучений чернеет. Чем больше доза излучения, тем больше степень почернения.

Степень почернения фотослоя характеризуется оптической плотностью почернения:

, где

J₀ – интенсивность света, прошедшего через фотослой в месте, не подвергшемся облучению;

J – интенсивность света, прошедшего через фотослой в месте, не подвергшемся облучению.

Плотность почернения фотослоя измеряется е помощью специальных приборов —денситометров и фотометров.

Рис. 25. График зависимости степени почернения s фотослоя от дозы D

Фотографический метод позволяет измерять дозы гамма- и нейтронных излучений в диапазоне 0…10 Р с точностью до 0,1 Р , а при использовании специальных фоточувствительных слоев — до 20000 Р. Важнейшим преимуществом фотографического метода перед всеми остальными является его документальность. Фоточувствительный слой, нанесенный на пленку, дает возможность длительно сохранять результат воздействовавшей на него дозы излучения. Этот метод позволяет получить практически любую чувствительность. Используемая для измерения доз пленка, даже будучи помещенной в светонепроницаемую кассету, обладает весьма малыми размерами и весом. Изготовление фоточувствительных слоев несложно, а использование их не связано с применением энергетических источников и сложных электрических схем. Недостатки фотографического метода: чувствительность фотослоя к свету и необходимость обрабатывать его в полной темноте; сложный процесс определения доз, связанный с химической обработкой фотослоя (проявление, фиксация, неоднократная промывка, сушка) с последующим измерением плотности почернения.

2.5. Люминесцентный метод

Некоторые вещества могут накапливать часть энергии поглощенного ионизирующего излучения и отдавать ее в виде светового свечения после дополнительного воздействия ультрафиолетовым или видимым светом или нагревом.

Последующий отжиг при высокой температуре (около 400 С) приводит к полному высвечиванию и позволяет многократно использовать один и тот же люминофор. Такие люминофоры удобны как индивидуальные дозиметры для рентгеновского и γ-излучений и могут быть использованы как индивидуальные дозиметры нейтронного и γ-излучений.

Люминесцентные методы дозиметрии основаны на одном из двух эффектов:

- эффект радиофотолюминесценции (ФЛД);

- эффект радиотермолюминесценции (ТЛД).

В первом случае, под действием излучения в люминофоре (щелочногалоидные соединения типа NaI, LiF, фосфатные стекла и т.п., активированные серебром) создаются центры фотолюминесценции, содержащие атомы и ноны серебра. Последующее освещение ФЛД ультрафиолетовым светом (через определенное время) вызывает видимую люминесценцию. Образованные центры люминесценции не разрушаются в процессе освещения ФЛД ультрафиолетовым светом и поэтому измерения дозы могут производитъся неоднократно. Качество ФЛД тем выше, чем быстрее наступает максимальная люминесценция и чем дольше она сохраняется на этом уровне без заметного затухания Некоторые типы ФЛД сохраняют информацию о дозе в пределах 10^-2…10 Гр ±10 % в течение нескольких лет, начиная с 2 ч после облучения. Во втором случае, дозиметры ТЛД преобразуют поглощенную энергию ионизирующего излучения в люминесценцию под действием теплового возбуждения (нагрева). В ТЛД происходит разрушение центров люминесценции, созданных ионизнрующим излучением, когда их нагревают, чтобы вызвать люминесценцию. Интенсивность последней пропорциональна дозе излучения. Кривая высвечивания ТЛД зависит от температуры дозиметра, т. е. от времени нагрева, и обычно имеет несколько максимумов, соответствующих различным энергетическим уровням ловушек электронов — центров люминесценции. Дозу измеряют по площадям пиков термолюминесценции нли по высоте пика главного максимума. Для повторного использовання ТЛД отжнгают при высокой температуре около 400°С, чтобы полностъю снять прежние центры термолюминесценции. Преимущество ТЛД по сравнению с ФЛД состоит в более широком линейном диапазоне измерения дозы. Для термолюминесцентных дозиметров используют ряд соединений: CaF₂, LiF, СаS0₄—Mn, СаSО₄—Sm, борат магния, алюмофосфатные стекла, активированные серебром или Mn0₂.

Серийные дозиметры на основе LiF ТЛД-400 типа ДПГ-02 или ДПС-11 измеряют дозу 1 – 10000 мГр при потере информации до 5% в год. Дозиметр ДПГ-03 на основе бората магния определяет дозу 5 ·10 ^{- 2} …10000 мГр, но потеря информации до 25% в месяц. Дозиметры ИКСА (для больших аварийных доз) на основе алюмофосфатного стекла позволяют измерять дозу 5·10 ^-3 …10 Гр с погрешностью около 15 %.