Типы датчиков ионизирующего излучения

Типы датчиков ионизирующего излучения

Уникальные свойства ионизирующих излучений используются в радиационных средствах измерений (РСИ[1]) следующими основными способами:

  • прохождение ионизирующего излучения через материал во время обследования.
  • обратное рассеяние ионизирующего излучения от материала при обследовании.
  • реакции, при воздействии ионизирующих излучений на материалы.

1.1         Датчики проходящего излучения

Радиоактивный источник размещен по одну сторону материала, а детектор — с другой стороны для измерения потока ионизирующего излучения, проходящего через материал. Разница между этой величиной потока и потоком, измеренным без присутствия материала, может быть интерпретирована различными способами в зависимости от того, что измерялось. Плотность и толщина могут быть измерены таким способом после сравнения с известными эталонами.  На рис. 1 показано принципиальное устройство датчиков проходящего излучения.

Прохождение ионизирующего излучения через материалы сильно зависит от энергии и вида излучения. Радиоизотоп, используемый в калибровочном источнике, выбирается таким образом, чтобы обеспечить измерения в необходимом диапазоне, в котором нужно
проверить свойства материала. Например, если испытуемый материал имеет низкую плотность, такую, как бумага,  то можно использовать источник бета-излучения, но если исследуется материал с высокой плотностью, такой как железо или сталь, то требуется использовать гамма-источник высокой энергии. В табл. 1 приведены примеры типов источников, используемых для ряда применений в РСИ проходящего излучения.

 

В РСИ, используемых в режиме прохождения, активности источников варьируются от десятков MБк для некоторых бета-источников до сотен ГБк для некоторых гамма-источников.


Таблица 1

Типичные источники для РСИ проходящего излучения и их применение

Источник Применение
Прометий-147 (бета) Плотность бумаги
Таллий-204 (бета) Толщина бумаги, резины или текстильных изделий
Криптон-85 (бета) Толщина картона.
Стронций/Иттрий-90 (бета) Толщина тонких металлов.

Содержание табака в сигаретах и в упаковках сигарет.

Рентгеновские лучи Толщина стали до 20 мм.
Америций-241 (гамма) Уровень жидкости в банках.

Толщина стали до 10 мм.

Содержимое бутылок.

Цезий-137 (гамма) Толщина стали до 100 мм.

Содержимое трубопроводов.

Кобальт-60 (гамма) Содержимое коксовых печей и печей для сушки и обжига кирпичей.

Толщина стали больше 100 мм.

 


[1] В англоязычной литературе эти средства измерений называются radiation gauges, а иногда более узко, nuclear gauges. В русскоязычной литературе nuclear gauges называются радионуклидными измерительными приборами (РИП). Поскольку в число рассматриваемых в данном модуле приборов входят и рентгеновские приборы, то считаем целесообразным называть их радиационными средствами измерений (РСИ), применяя этот термин только к средствам измерений, использующим источники ионизирующего излучения (прим. авт.).