Чем измеряют радиацию

В последние несколько десятилетий люди привыкли к мысли об опасности радиоактивного излучения. Но желание избежать этой опасности сталкивается с серьезной проблемой. Человек не может ощутить радиацию.

Ни один из наших органов чувств ее не воспринимает. Поэтому на помощь должны прийти приборы. Современные дозиметры-радиометры совмещают в себе функции измерения дозы излучения и его активности. Подробнее по ссылке https://nanosmartsensor.com/.

Самые последние разработки, например, приборы серии DO-RA, функционируют на базе любых портативных электронных устройств и на всех основных мобильных операционных системах: iOS, Android, WP и др. Таким образом, обладатели приборов смогут вести самостоятельный контроль избыточного ионизирующего излучения, а также проанализировать подозрительные объекты, продукты питания и жидкости, строительные материалы и жилища.

Радиация – это излучение, способное отрывать от атомов окружающие их электроны, превращая эти атомы в положительно заряженные ионы (отсюда название – ионизирующее излучение). Опасность излучения для организма тоже объясняется этим свойством: ионизирующие излучение повреждает молекулы в организме и нарушает их нормальное функционирование (развивается лучевая болезнь).

Как установил еще Резерфорд, основных видов ионизирующего излучения три, они обозначаются тремя первыми буквами греческого алфавита. Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия-4 (два нейтрона + два протона). Бета-излучение – это поток электронов (иногда — позитронов). Гамма-излучение – поток фотонов с высокой энергией. Есть и более редкие виды ионизирующего излучения, например, поток нейтронов.

Альфа-излучение, возникающее при радиоактивном распаде, не может проникнуть через поверхностные слои кожи человека, состоящие из мертвых клеток. Оно способно нанести вред здоровью только если человек проглотит его источник. Бета-частицы задерживаются кожей, но могут стать причиной лучевых ожогов. Наиболее опасно гамма-излучение — защитить от него могут только толстые стены или пластины свинца.

На заре исследования радиоактивности для ее обнаружения использовали долгий и неточный метод — фотопластинки. Этот светочувствительный материал засвечивается без света под воздействием радиации. В 1908 году появился «счетчик Гейгера», прибор для регистрации ионизирующего излучения, изобретенный немецким физиком Гансом Гейгером. Более правильное его название «счетчик Гейгера – Мюллера», так как в разработке более совершенной конструкции, появившейся к 1928 году, принял участие коллега Гейгера Вальтер Мюллер. Прибор представляет собой газовый электроконденсатор – вакуумную трубку, заполненную аргоном или неоном. Если рядом с ней окажется радиоактивное вещество, его излучение проникнет в трубку и заставит газ светиться — через трубку проходит электрический ток. Этот ток пропускается через счетчик, и таким образом можно узнать количество радиации, попавшее в трубку.

Другой метод регистрации ионизирующих излучений основан на использовании сцитилляторов – веществ, способных в ответ на попадающее в них ионизирующее излучение испускать свет. Первый такой детектор на основе сульфида цинка (так называемый «спинтарископ») создал в 1909 году всё тот же Ганс Гейгер совместно с Эрнстом Марсденом. При использовании первых сцинтилляторных детекторов ученые зрительно регистрировали эти вспышки света. Для этого приходилось часами сидеть в темной комнате, глядя в микроскоп. Затем детекторы стали снабжать фотоумножителями – устройствами, преобразующими свет в электрический импульс, который довольно легко зарегистрировать.

Первая определяет степень ионизации воздуха и измеряется в рентгенах. Количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное веществом, определяет поглощающая доза, измеряется в греях (одна сотая грея – рад).Эквивалентная доза учитывает различие между воздействием на организм разных видов излучения, поскольку более тяжелые частицы (например, альфа-излучение), попадая в организм, ионизируют больше молекул, чем легкие (гамма и бета-излучение), то при одинаковой поглощенной дозе степень их воздействия будет разной. Измеряется в зивертах (одна сотая зиверта — бэр — биологический эквивалент рада). Эффективная доза, также измеряемая в зивертах, учитывает разную чувствительность тканей организма к излучению: облучение костного мозга или легких более опасно, чем щитовидной железы и печени, а для клеток кожи опасность еще меньше. Активность источника излучения описывает интенсивность радиоактивного распада в источнике. Основная единица измерения активности называется беккерель, она равна одному акту распада в секунду. Приборы, разработанные компанией ОАО «Интерсофт Евразия», резидентом кластера ядерных технологий Фонда «Сколково», измеряют как дозу, так и активность излучения и представляют собой целую серию DO-RA (дозиметр-радиометр). К ним относятся модель DO-RA.Classic со счетчиком Гейгера-Мюллера и перспективная модель DO-RA.Ultra, разрабатываемая в рамках гранта Сколково, с детектором ионизирующего излучения на основе кремния (Si). При измерении радиации учитывают экспозиционную, поглощенную,эквивалентную и эффективную дозы.

Важная особенность DO-RA состоит в том, что они функционируют на базе любых портативных электронных устройств: смартфоны, планшеты, ноутбуки. Детектор подсоединяется к устройству через аудиовыход, либо через USB разъем или используя протокол беспроводной связи BLE (Bluetooth). Программы, обеспечивающие работу дозиметра-радиометра, существуют для всех основных мобильных операционных систем: iOS, Android, WP и др.

Устройство позволяет измерять дозу поглощенного излучения за определенное время, строит временной график дозы, замеряет активность источника излучения. Есть и дополнительные функции, например, возможность сфотографировать место замера с автоматической фиксацией информации о времени замера, величине фона (мощности дозы) и географических координатах.

Детектор DoRaSi на основе кремния и собственных патентов, который используется в устройствах, способен не только измерять излучение, но и определять тип его источника излучения: уран, цезий, иод. Правда это новшество будет реализовано только в следующих версиях устройств линии DO-RA.

На днях «Интерсофт Евразия» получила первый патент в США и в Японии, а ранее в Китае на дозиметр-радиометр «ДО-РА» с твердотельным детектором индикации и измерения ионизирующего излучения для смартфонов и компьютеров.