Интенсивность первичных космических лучей на границе атмосферы (т. е. на высоте ~ 50 км) составляет примерно 1 част/(см2-с). Поток заряженных частиц на уровне моря равен в среднем ~2·10-2 част/(см2-с). Существование магнитного поля Земли приводит к тому, что интенсивность космических лучей меняется с широтой. Это явление называется широтным эффектом.
С помощью приборов, установленных на искусственных спутниках Земли и космических ракетах, были открыты вблизи Земли радиационные пояса, которые представляют собой две окружающие Землю зоны с резко повышенной интенсивностью ионизирующего излучения. Их существование обусловлено захватом и удержанием заряженных космических частиц магнитным полем Земли. В плоскости экватора внутренний пояс радиации простирается от 600 до 6000 км, внешний пояс —от 20000 до 60000 км. На широтах 60—70° оба пояса приближаются к Земле на расстояние в несколько сот километров.
В составе вторичных космических лучей имеются две компоненты. Одна из них сильно поглощается свинцом и поэтому была названа мягкой; вторая же проникает через большие толщи свинца и получила название жесткой.
Мягкая компонента состоит из каскадов пли ливней электронно-позитронных пар. Возникший в результате распада π° -мезона (см. (69.4)) или резкого торможения быстрого электрона γ-фотон, пролетая вблизи атомного ядра, создает электронно-позитронную пару. Торможение этих частиц снова приводит к образованию γ-фотонов, и т. д. Процессы рождения нар и возникновения γ-квантов чередуются друг с другом до тех пор пока энергия γ-фотонов не станет недостаточной для образования пар. Поскольку энергия первоначального фотона бывает очень большой, успевает возникнуть много поколений вторичных частиц, прежде чем прекращается развитие ливня.
Жесткая, проникающая компонента космических лучей состоит в основном из мюонов. Ее образование происходит преимущественно в верхних и средних слоях атмосферы за счет распада заряженных π-мезонов.
С появлением ускорителей, позволяющих ускорять частицы до энергий в сотни ГэВ, космические лучи утратили свое исключительное значение при изучении элементарных частиц. Однако они по-прежнему остаются единственным источником частиц сверхвысоких энергий.
Методы регистрации радиоактивного излучения
ДОЗИМЕТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА — служит для из мерения уровней воздействия излучений. В соответствии с видами дозиметрического контроля Д. а. делится на шесть групп.
К первой группе относятся приборы, предназначенные для измерения мощности дозы у-лучей и потоков нейтронов. Для измерения мощности дозы y-лучей от 0,5 мкР/с и выше используются микроренгенметры — переносные приборы с питанием от сети переменного тока (типа «Кактус») и батарейным питанием; датчиками в них являются ионизационные камеры, стенки которых изготовлены из воздухоэквивалентных материалов (например из плексигласа).
Для измерения доз рентгеновского и у-излучений при рент-гено- и у-терапии применяются рентгенметры типа РМ-1 и КРМ-1. датчиками в которых являются малые ионизационные камеры различных объемов со стенками различной толщины. Отсчет дозы в рентгенах производится по выходному стрелочному прибору. В рентгенометрах имеется приспособление (реле дозы) для прекращения облучения по достижении заданной дозы. Такие приборы позволяют проводить измерения дозы в пределах 0,001—50000 Р в диапазоне энергий от 6 кэВ до 1—2 МэВ.
Для измерения малых мощностей доз γ-лучей от естественного фона и выше используются приборы с датчиками в виде газонаполненных или сцинтилляционных счетчиков. Эти приборы применяются также для целей геологоразведки. Приборы с газонаполненными и сцинтилляционными счетчиками обладают большим «ходом с жесткостью» и являются индикаторными приборами, т. е. могут быть отградуированы в мкР/ч только для данного спектра γ-квантов. Прибором такого типа является прибор «Выстрел» с газонаполненным счетчиком и прибор «Свет-3» со сцинтилляционным счетчиком.
Наиболее трудной задачей дозиметрии является измерение потоков и доз нейтронов, так как нейтроны разных энергий различным образом взаимодействуют с веществом. В настоящее время промышленность СНГ выпускает два типа приборов для регистрации тепловых и быстрых нейтронов в присутствии у-фона до 200 мкР/с: сетевой прибор «Эфир-1» и переносной «Эфир-2». Эти приборы позволяют определять потоки тепловых нейтронов в пределах 100—5000 нейтронов на см2 в 1 с и потоки быстрых нейтронов от 10 до 3500 нейтронов на см2 в 1 с в диапазоне энергий от 0,5 до 14 МэВ.
Ко второй группе относятся приборы с датчиками измерения потоков а- и B-частиц с загрязненных поверхностей. Для измерения а-частиц применяются датчики со сцинтиллятором из ZnS-Ag либо воздушные (с воздушным наполнением) плоские многонитные пропорциональные счетчики. Для измерения B-частиц применяются датчики в виде нескольких B-счетчиков. Прибор типа «Тисc» имеет три таких датчика и производит регистрацию а- и B-частиц, испущенных с определенной площади поверхности (в импульсах в минуту), как по механическому счетчику, так и по выходному стрелочному прибору. Приборы типа «Тисc» снабжены сигнальным устройством с переменным порогом сигнализации. Существуют приборы, служащие для сигнализации о превышении допустимых уровней загрязненности тела и спецодежды Р- и у-активными веществами. Установка СУ-1 такого типа имеет 12 каналов и 12 датчиков в виде групп B-счетчиков в кожухе, защищающем от внешнего у-излучения.
К третьей группе относятся установки для измерения загрязненности воздуха активными газами и активными аэрозолями. Для измерения значительных концентраций а- и B-активных газов в воздухе применяются ионизационные камеры, соединенные с чувствительными электрометрами. Наиболее точные измерения концентраций B-активных газов в воздухе производятся с помощью B-счетчиков, помещенных в замкнутом объеме, наполненном загрязненным воздухом.
Для измерения концентрации в воздухе а- и р-активных аэрозолей последние улавливаются либо мембранными фильтрами при прокачивании через них воздуха (бумажные, картонные, асбестовые и т. д.), либо осаждаются на мишени-электроде методом электроосаждения. Этот метод используется в электрофильтрах.
К четвертой группе относятся радиометрические установки с датчиками в виде газонаполненных и сцинтилляционных счетчиков, служащие для измерения абсолютной активности проб воды и пищевых продуктов.
К пятой группе относятся комплекты аппаратуры для измерения индивидуальных доз у-лучей и нейтронов. Для измерения доз у-лучей применяются: 1) кассеты с фотопленкой и выравнивающими экранами для уменьшения «хода с жесткостью». Дозы у-лучей определяются по почернению пленки. Диапазон измерения доз при применении пленок различной чувствительности — от 0,1 до 1000 Р и выше; 2) малые ионизационные камеры из воздухоэквивалентных материалов. Дозы y-лучей определяют по спаду потенциала центрального электрода камеры в диапазоне от 0,02 до 20 Р для энергий у-квантов от 0,1 до 2 МэВ; 3) карманные дозиметры на три диапазона доз: до 0,2 Р, 5 и 50 Р (КД — 0,2, КД-5 и КД-50), позволяющие производить отсчет дозы в процессе работы. Дозиметры КД представляют собой ионизационные камеры, внутренний электрод которых соединен с подвижной нитью. Пропорциональное дозе отклонение нити измеряется с помощью окулярной и шкалы малогабаритного микроскопа.
Скачать реферат