Ugrás a tartalomhoz

Környezettechnika

dr. Barótfi István

Mezőgazda Kiadó

7.4. A radioaktivitás mérése (sugárvédelmi méréstechnika)

7.4. A radioaktivitás mérése (sugárvédelmi méréstechnika)

A radioaktív izotópok által kibocsátott sugárzás felismerésére, ill. mérésére számos módszer és eszköz létezik.

Ezek egy része laboratóriumokban kerül alkalmazásra, másokat széles körben ellenőrző eszközként vagy a háttérsugárzás mérésére használnak.

Sugárvédelmi szempontból a mérési feladatok megelőző és ellenőrző mérések lehetnek.

A külső sugárzás elleni védelmi feladatok meghatározásához helyi dózis mérésekre kerül sor.

Ellenőrzési feladat a személyi dózis mérés, amelynek alapján megállapítják, hogy a radioaktív anyagokkal ill. eszközökkel dolgozó személy milyen besugárzásnak volt kitéve egy adott időszakban. Megelőzési céllal adott esetben sor kerülhet a levegő, a talaj, az ivóvíz vagy az élelmiszerek ellenőrző mérésére.

A következőkben áttekintjük mérések során alkalmazott különböző mérőműszereket.

A Geiger számláló (7.12. ábra) az ionizáló sugárzás mérésére alkalmazott készülék, amely egy ún. Geiger–Müller csőböl, egy impulzusszámlálóból, egy szintmérőből áll. A cső kis nyomású gázzal (levegő, hidrogén, argon, oxigén, nitrogén vagy egyéb) töltött cső, melynek a fala a katód, egy középen beépített vezeték az anód. A sugárzás ionizáló hatása áramimpulzusokat okoz, amelyeket az elektródák érzékelnek. A számláló elektronikusan működik, az impulzusokat, a szintmérő pedig az időegység(s) alatti becsapódásokat számlálja.

7-12. ábra - A Geiger számláló működési elve (Forrás: Stockley et.al. 1995.)

A Geiger számláló működési elve (Forrás: Stockley et.al. 1995.)


A készülék működése a következő: a vékony ablakon belépő sugárzás valamennyi részecskéje ionizál néhány gázatomot. A részecskék az elektródákhoz vonzódnak, más atomokkal ütközve elektronokból és ionokból álló áramlást képeznek, majd az elektronok az anódra csapódnak. Az áramimpulzus az áramkörben minden egyes részecskét jelez.

A Wulf-féle impulzus elektroszkóp (7.13. ábra) egy speciális aranyfóliás elektroszkóp. A kamra levegővel töltött és falai képezik a katódot, a kamrába nyúlik be az anód, melynek közelében egy fólia kerül beépítésre. A kamrába lévő levegő a sugárzás hatására ionizálódik, majd a Geiger–Müller csőhöz hasonlóan az ionok és elektronok áramlása alakul ki. Az ionok a katódhoz vonzódnak, az elektronokat az anód a fólián keresztül vonzza. A műszer úgy jelzi a radioaktív sugárzást, hogy a fólia minden egyes ionizációra kilendül és visszamozdulva megérinti az anódot, ami áramimpulzust eredményez. Ezt követően egy rugó visszahúzza alaphelyzetébe, és ismét semlegessé válik.

7-13. ábra - A Wulf-féle impulzusméter működési elve (Forrás: Stockley 1995.)

A Wulf-féle impulzusméter működési elve (Forrás: Stockley 1995.)


A doziméter egy kis méretű eszköz amelyet radioaktív anyagokkal dolgozók ruházatukon viselnek. A készülék fotofilmet tartalmaz, amelyen a sugárzás nyomot hagy. A filmet rendszeresen előhívják, és az elszíneződés mértékéből következtetnek a sugárdózis nagyságára.

A ködkamra alfa-és béta részecskék nyomvonalának láthatóvá tételére alkalmas eszköz. Ez úgy érhető el, hogy egy kamrában lévő gőzt túltelítetté teszik, az ionizáló sugárzás hatására kialakuló ionok kondenzációs magként viselkednek, amelyeken a folyadék pára kicsapódik.

Megoldását tekintve a Wilson-fé-le és a diffuziós ködkamra kerül alkalmazásra, a túltelítés megoldása szerint.

A szcintillációs számláló (detektor) a radionuklidok elektromágneses sugárzásának (gamma-sugárzás) detektálására alkalmas eszköz (7.14. ábra). Bizonyos anyagokban az elektromágneses sugárzás a látható fénytartományba eső fényfelvillanást , szcintillációt hoz létre. A készülék egy szcintillációs kristályból és egy fotoelektron sokszorozóból áll.

7-14. ábra - A szcintillációs detektor vázlata (Forrás: Csákány-Forrai 1984.)

A szcintillációs detektor vázlata (Forrás: Csákány-Forrai 1984.)


1.előerősítő; 2. erősítő; 3. amplitúdóanalizátor; 4. kimenet (ratemeter, scaler, scanner)

A kristály (szcintillátor) talliummal szennyezett (aktivált) NaI-ból, vagy foszforból készül. A kristályban keletkezett fényfelvillanás – fényvezető réteg közvetítésével – egy elektronsokszorozó (fotomultiplier) fotokatódjából elektronok kilépését váltja ki. Ezek mennyiségét a fotomultiplier megsokszorozza, így a detektor kimenetén mérhető elektromos feszültség keletkezik. Ez erősítőkön keresztül amplitúdóanalizátorba kerül, majd digitális impulzus számlálóba, vagy szintmérőbe (rateméterbe) jut.

A szcintillációs detektornak két lényeges tulajdonsága van a gamma sugárzás szempontjából:

  • a detektálás megfelelő hatásfokú,

  • a keletkezett fényfelvillanás erőssége a gamma-sugárzás foton energiájával arányos.

Az amplitúdóanalizátor lehetővé teszi meghatározott energiájú (keV) fotonok szelektív, más energiájú fotonoktól izolált detektálására, így a a háttérsugárzás zavaró hatása csökkenthető, másrészt lehetővé válik több fotoenergia egymás melletti, de egymástól elkülönített detektálására, és ezzel esetleg három radionukliddal egyidejűleg végzett vizsgálatra.