книги из ГПНТБ / Кузнецов В.Ф. Сборник задач по основам войсковой дозиметрии учебное пособие
.pdf—Скорость счета от того же препарата с фильтром Л/ф =
=10 000 имп/мин;
— эффективная |
толщина |
окна счетчика и слоя |
воздуха |
dc = 3 мг/см2; |
|
=30 мг/см2. |
|
— толщина фильтра |
счета от |
||
V.6. Определить |
величину снижения скорости |
||
препарата, вызываемого поглощением излучения в окне, при
следующих данных:
— скорость счета от препарата, исправленная на разре шающее время и фон, без фильтра N=20 000 имп/мин;
— скорость счета от того же препарата с фильтром Nф —
= 10 000 имп/мин; |
|
|
|
— толщина окна счетчика d cч= 3 мг/см2; |
счетчика 1г= |
||
— расстояние |
между препаратом |
и окном |
|
= 10 мм; |
ош =1,5; |
|
|
■— поправка |
|
|
|
— толщина фильтра dф =20 мг/см2. |
квадратичную |
||
V.7. Рассчитать относительную |
среднюю |
||
ошибку измерения скорости счета от препарата, если число импульсов от препарата и фона за 5 мин равно 1500, а число импульсов от фона за 10 мин равно 500.
V.8. Вычислить относительную среднюю квадратичную ошибку измерения скорости счета импульсов препарата, если за время измерения числа импульсов от фона /фон^З мин зарегистрировано 200 импульсов, отношение скорости слета от препарата к скорости счета от фона /(=10, а время измере ния числа импульсов от препарата и фона /пр+ф—3 мин.
V.9. Рассчитать оптимальные значения времени измере ния скорости счета от препарата вместе с фоном и от фона, если относительная средняя квадратичная ошибка измерения =2%, отношение скорости счета от препарата к скорости счета от фона /(=10 и скорость счета от фона А7ф0„ =
= 50 имп/мин.
V.10. Определить оптимальное число импульсов, которое необходимо зарегистрировать при измерении скорости счета от препарата вместе с фоном и от фона для обеспечения из мерений с относительной средней квадратичной ошибкой 8n =5%, при отношении скорости счета от препарата к скоро сти счета от фона К= 5 и при скорости счета от фона Мфон = = 30 имп/мин.
V.11. Скорость счета от фона равна 90ими,мин. Скорость счета от препарата вместе с фоном равна 390 имп/мин. Сколько времени следует вести счет импульсов, чтобы ре зультаты измерений характеризовались относительной сред ней квадратичной ошибкой on = 4%.
V.12. При относительных измерениях активности препа рата скорость счета от этого препарата, измерявшаяся в те чение 5 мин, оказалась равной 100 имп/мин. Скорость счета
50
от эталонного препарата, измерявшаяся в течение 10 мин, оказалась равной 200 имп!мин. Вычислить относительную квадратичную ошибку в определении отношения активности исследуемого препарата к активности эталонного препарата, если за время измерения изменением активности обоих пре паратов можно пренебречь.
V.13. При измерении активности препарата за 30 мин было зарегистрировано 1500 импульсов. Скорость счета фона равна 15 имп/мин. Определить относительную квадратичную ошибку измерений, полагая погрешность в определении ско рости счета фона пренебрежимо малой.
V.14. Для определения коэффициента ослабления защит ного экрана были произведены замеры количества импульсов с экранированием и без экранирования детектора. Без экра нирования получено 1000 импульсов за 5 мин, с экранирова нием— 800 импульсов за 10 мин. Вычислить относительную квадратичную ошибку в определении коэффициента ослабле ния защитного экрана.
V.15. При измерении активности препарата скорость сче та от него вместе с фоном оказалась равной 580 ими/сек, а скорость счета от фона—230 имп1сек. Чему равно минималь ное время измерения числа импульсов от фона и от препара та (вместе с фоном) для обеспечения относительной средней квадратичной ошибки измерений, не превышающей 0,1%.
V.16. Рассчитать относительную квадратичную ошибку в определении отношения активности исследуемого препарата к активности эталонного препарата, если скорость счета от исследуемого препарата, измерявшаяся в течение 5 мин, рав на 113 имп/мин, а от эталонного препарата, измерявшаяся в течение 10 мин, — 148 имп/мин.
V.17. Определить минимальное время измерения скорости счета от эталонного препарата и от препарата неизвестной активности для получения средней квадратичной погрешнос ти в определении отношения двух активностей, равной 10%, если предварительно определенная скорость счета от эталон ного препарата равна 100 имп/мин, а от препарата неизвест ной активности— 150 имп/мин.
V.18. Вычислить относительную квадратичную ошибку в определении отношения скорости счета без фильтра к скоро сти счета с фильтром, если скорость счета без фильтра, из мерявшаяся в течение 10 мин, равна 1000 имп/мин, а ско рость счета с фильтром, измерявшаяся в течение 15 мин, рав на 750 имп/мин.
V.19. Вычислить относительную квадратичную ошибку в определении отношения скорости счета с фильтром к скоро сти счета без фильтра, если скорость счета с фильтром, из мерявшаяся в течение 15 мин, равна 750 имп/мин, а скорость
4* |
51 |
счета без фильтра, измерявшаяся в течение 10 'мин, равна
1000 ими/мин.
V.20. При измерении активности препарата за 10 мин было зарегистрировано 2000 импульсов. Скорость счета от фона равна 25 имп1мин. Определить относительную квадра
тичную ошибку измерений.
V.21. С помощью пересчетного устройства, при воздейст вии на детектор излучений препарата, было зарегистрирова но 6000 импульсов в течение 2 мин. Определить скорость сче та импульсов, абсолютную и относительную квадратичные
ошибки измерений.
V.22. С помощью пересчетного устройства, при воздейст вии на детектор излучений препарата, было зарегистрирова
но соответственно: 15000 импульсов |
за |
5 мин, |
3000 импуль |
сов за 1 мин, 1500 импульсов за 30 |
сек, |
250 |
импульсов за |
5 сек. Определить скорость счета, абсолютную и относитель
ную квадратичные ошибки измерений.
V.23. С помощью пересчетного устройства, при воздейст вии на детектор излучений препарата и фона, зарегистриро
вано |
1500 импульсов за |
5 мин и от фона |
500 импульсов за |
10 мин. Эффективность |
счета импульсов |
г)= 0,5%. Опреде |
|
лить |
активность препарата, абсолютную |
и относительную |
|
квадратичные ошибки измерений.
V.24. С помощью пересчетного устройства, при воздейст вии на детектор излучений от препарата и от фона, зарегист рировано 40 000 импульсов в течение 2 мин и от фона 4000 импульсов в течение 4 мин. Эффективность счета импульсов г]= 0,2%, разрешающее время установки т=5-10'6 мин. Оп ределить активность препарата, абсолютную и относительную квадратичные ошибки измерений.
V.25. Определить среднеквадратичное отклонение средне го значения тока в цепи интегрирующего контура с постоян ной времени т= 10 сек, если частота следования импульсов тока, питающих контур, равна 2000 имп/сек, а заряд, прихо дящийся на каждый импульс, равен 2-10-9 к.
V.26. По данным предыдущей задачи определить относи тельное среднеквадратичное отклонение среднего значения тока в цепи интегрирующего контура.
V.27. Определить относительное среднеквадратичное от клонение среднего значения тока в цепи интегрирующего кон тура с постоянной времени т=10 сек, питаемого импульсами тока газоразрядного счетчика, на который воздействует мо нохроматическое излучение с Ел =1,25 Мэе и Я=100 мр/ч. Площадь сечения счетчика 7,5 см2.
V.28. По данным предыдущей задачи определить средне квадратичное отклонение среднего значения тока в цепи ин тегрирующего контура, если заряд, приходящийся на каждый импульс счетчика, равен 2 -10-9 к.
ПО
V.29. Определить относительное среднеквадратичное от клонение среднего значения тока в цепи интегрирующего кон тура с постоянной времени т= 10 сек, питаемого импульсами тока газоразрядного счетчика, на который воздействует гам ма-излучение точечного источника монохроматического излу чения с активностью 20 мкюри, находящегося от счетчика на расстоянии 25 см. Площадь сечения счетчика 15 см2. Эффек тивность счетчика 1%.
V.30. Определить относительное среднеквадратичное от клонение среднего значения тока в цепи интегрирующего кон тура с постоянной времени т= 10 сек, питаемого импульсами тока газоразрядного счетчика, на который воздействует гам ма-излучение точечного источника Со60 с мощностью дозы 100 мр/ч. Площадь сечения счетчика 7,5 см2.
Г л а в а VI
СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗЫ, МОЩНОСТИ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЙ И АКТИВНОСТИ ПРЕПАРАТОВ
Основными элементами любой из указанных схем явля ются:
—детектор излучений;
—устройство для усиления или формирования токов или
напряжений, снимаемых с выхода детектора излучений;
— электроизмерительный прибор.
Для усиления токов, снимаемых с выхода ионизационной камеры, используются ламповые электрометры. В зависимо сти от способа включения нагрузочного сопротивления лам пы различают схемы лампового электрометра с анодной и ка тодной нагрузкой.
1. Схема измерения мощности дозы излучеий с использ ванием лампового электрометра с анодной нагрузкой приве дена на рис. VI,!.
Выражение для коэффициента усиления этой схемы по току имеет вид
54
|
ик |
|
|
|
(VI, 1) |
|
|
|
|
|
|
где |
/,,к— ток в цепи ионизационной |
камеры, а; |
|
||
|
/мка — ток, регистрируемый микроамперметром, а; |
||||
|
Sd — крутизна динамической |
характеристики |
лампы, |
||
|
ом _1; |
|
|
|
|
|
Явх— входное сопротивление, ом. |
|
|
||
|
Выражение для Sd имеет вид |
|
|
|
|
|
S d = ------ г |
, |
|
|
(VI,2) |
|
1 + |
- Й - |
|
|
|
|
S — крутизна |
статической характери |
|||
|
стики лампы, |
ом *; |
|
||
|
/? / = Ян + Ямка— суммарное сопротивление в анодной |
||||
|
цепи лаймы, ом; |
нагрузки, |
|||
|
Ян — сопротивление |
анодной |
|||
|
ом; |
|
|
|
|
|
Ямка — внутреннее сопротивление микроам |
||||
|
перметра, |
ом; |
|
|
|
|
— приведенное внутреннее |
сопротив- |
|||
|
ление лампы, ом; |
лампы, |
|||
|
Я, — внутреннее |
сопротивление |
|||
|
ом; |
|
|
|
|
|
Як— сопротивление, включенное в цепи |
||||
|
компенсации, |
ом. |
|
||
2. Схема измерения мощности дозы излучений с исполь зованием лампового электрометра с катодной нагрузкой при ведена на рис. VI,2.
Рис. VI, 2
55
Выражение для коэффициента усиления этой |
схемы по |
||
току имеет вид |
|
|
|
k:„ |
I d |
|
(VI,3) |
i + sd r: |
r b |
|
|
где Sa, R H' и R m — те же значения, что и в формуле (VI, 1)
и(VI,2).
3.Для измерения уменьшения напряжения на конденса
торной камере, пропорционального дозе излучений, воздейст вующих на эту камеру, используется схема лампового элект рометра, приведенная на рис. VI,3.
Зависимость показаний микроамперметра от дозы излуче ния определяется выражением
|
/мка-= Л -0 |
а, |
|
(VI,4) |
|
где D — доза излучения, |
р; |
|
|
|
|
А — коэффициент, определяемый выражением |
|
||||
А =3,328-10- VIU |
=3,328-10-1 0 . |
V-*-Sd |
, (VI,5) |
||
Ск и к„ |
|
Ск(1 + S, |
|
||
где V — объем конденсаторной камеры, |
слг"; |
|
|||
Ск— емкость |
конденсаторной камеры, ф\ |
|
|||
/мка шах — максимальное |
значение |
тока, |
регистрируемого |
||
микроамперметром, мка; |
|
|
|
||
UKo — зарядное |
напряжение конденсаторной камеры, в; |
||||
Sd— крутизна |
динамической |
характеристики |
лампы, |
||
ом~и,
Ru' — суммарное сопротивление в катодной цепи лампы,
ом;
а — коэффициент, равный отношению напряжения UaK на конденсаторе См к напряжению Ок на камере.
56
Коэффициент а определяется выражением
J J BX_ ^ |
_______ С Ск |
(VI.fi) |
|
и~ |
Ск С -}- Ск Свх + С Свх |
||
|
Выражения (VI, 4) и (VI,5) справедливы, если величина коэффициента а удовлетворяет условию
а = Imkq max (1 +sdxH') |
(VI7] |
Sd -U«0 |
|
4. Простейшая схема измерения мощности дозы излуче ний с использованием газоразрядного счетчика и интегриру ющего контура имеет вид, показанный на рис. VI,4.
Среднее значение тока, регистрируемого микроампермет ром, определяется выражением
/ = |
JVAQ а, |
(VI,8) |
где N — частота следования |
импульсов |
газоразрядного счет |
чика, I/сек; |
|
|
AQ — электрический заряд, приходящийся на каждый им пульс счетчика, к.
Завйсимость (величины N от мощности дозы излучений Р определяется приведенными в III главе выражениями (III,4)
или (III,5).
Выражение (VI,8) может быть написано также в виде
/ - Щ С сч - С0), (VI, 9)
где к — коэффициент, численно равный количеству электри чества (в кулонах), переносимому в одном разряде при разности напряжений (Ссч — U0), равной 1 в, и средней скорости счета, равной 1 имп/сек. Для га логенных счетчиков значения k колеблются в преде лах от 0,6-10“10 до 1,2-10 ~10 сек1ом;
57
£/сч— напряжение на счетчике, в;
Uо — напряжение приведения, приблизительно равное на
пряжению начала счета, е; |
(VI,8). |
N — то же значение, что и в формуле |
|
Пренебрегая величиной выходного напряжения |
|
и вых ==/•/? |
(VI, 10) |
по сравнению с напряжением источника питания Е, выраже ние (VI,9) может быть написано в виде
I ^ k N ( E - U |
0). |
(VI, |
11) |
|
Соответственно, выражение для выходного |
напряжения |
мо |
||
жет быть написано в виде |
U0)R. |
(VI, |
12) |
|
и вых - |
kN(E - |
|||
Преимуществом рассмотренной схемы является ее просто |
||||
та и малое количество используемых деталей. |
|
|||
К недостаткам этой схемы относятся: |
(VI,11) и VI,12) |
|||
— зависимость / и |
UBbIX (смформулу |
|||
от напряжения источника питания Е при одной и той же ско
рости счета импульсов N; |
схемы; |
|
||
— низкая |
чувствительность |
N (Nmax |
||
— весьма |
ограниченный диапазон измерения |
|||
< IV |
2000 |
имп/сек), при котором справедливы выраже |
||
ния (VI,11) и (VI,12). |
устранены путем |
добавления |
||
Эти |
недостатки могут быть |
|||
всхему нормализатора импульсов.
5.Схема измерения мощности дозы излучений с испол
зованием нормализатора импульсов, собранного на электрон ных лампах, приведена на рис. VI,5.
Еа
58
Скачкообразный переход схемы из одного состояния в другое при подаче на ее вход пускового импульса осущест вляется при выполнении условия
|
k x-k2> \ , |
(VI, 13) |
где |
----- коэффициент усиления 1-го каскада схе- |
|
|
Я.1+ /?П |
|
|
мы по напряжению; |
|
k 9 — |
— 2 — ~ -----коэффициент |
усиления 2-го каскада схе- |
|
мы по напряжению; |
|
|
ijl и р2— коэффициент |
усиления ламп Лх и Л2 |
|
соответственно; |
|
R n и /?/2 — внутреннее сопротивление ламп Л\ \\Л г соответственно;
/?а1 и Rii — величины сопротивлений, включенных в цепь анода ламп Л\ и Л2 соответственно. Сопротивление R K имеет величину много меньшую Ra2.
При условии, если постоянная времени заряда конденса тора С2, равная xg2^ R g2C3 , много больше постоянной вре мени разряда конденсатора Сь равной тgX^ R g]Cu время на хождения схемы в неустойчивом состоянии, т. е. длительность выходных импульсов, определяется выражением
tn = ZglinJi*ib=EA сек, |
(VI, 14) |
EgOX |
|
где tgX^ R g:C, — постоянная времени разряда конденсатора
Сь Еа— напряжение источника анодного питания
ламп;
Eg0]— напряжение запирания лампы
/ V - ---- Rp2- - ;
Rpi +
Rpi— сопротивление лампы Л 2 при Ug2=0.
Амплитуда отрицательных импульсов напряжения, снима емых с анода лампы Л2, определяется выражением
Um3 = Et( \ - p t). |
(VI, 15) |
Амплитуда импульсов тока лампы Л2 определяется выраже нием
Лйа2 — |
(VI, 16) |
R pt+ R ^
59