С. Н. АРДАШНИКОВ, С. М. ГОЛЬДИН, А. В. НИКОЛАЕВ,
Л. С. РУЗЕР, Э. М. ЦЕНТЕР
ЗАЩИТА
ОТ РАДИОАКТИВНЫХ
ИЗЛУЧЕНИЙ
Под научной редакцией чл.-корр. АН СССР
А. В. Николаева
Допущено
Министерством высшего и среднего
специального образования СССР
в качестве учо пособия
для высших технических учебных заведений CCCР
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Москва 1961

Рецензенты: Кафедра техники безопасности МХТИ им. Д. И. Мен-
делеева, Чл.-корр. АН СССР И. В. Петрянов — Соколов
АННОТАЦИЯ
В книге рассмотрены вопросы зашиты от радиоактив-
ных излучении с физической, .химической н биологической
точек зрения. Описаны промышленная электронная
дозиметрическая аппаратура и методика ее применения.
Приведены сведения по основам ядерной физики и
электроники, необходимые для читателя, не имеющего
специальной подготовки по этим вопросам.
Книга предназначена в качестве учебного пособия для
студентов вузов горно-металлургических и других специ-
альностей, связанных с применением радиоактивных изо-
топов и излучении, а также для инженерно-технических
работников.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 7
Часть 1
ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ОТ ЯДЕРНЫХ
ИЗЛУЧЕНИИ
Раздел I
Краткие сведения по ядерной физике и физические основы защиты
от внешнего облучения
Глава 1. Атомное ядро и ядерные превращения 9
§ 1. Атом и ядро 9
§ 2. Дефект массы и энергия связи ядер 10
§ 3. Радиоактивные превращения 12
§ 4, Закон радиоактивного распада 14
§ 5. Единицы измерения радиоактивности 17
Глава 2. Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 21
§ I. Прохождение а-лучей через вещество 21
§ 2. Прохождение B-лучей через вещество 26
§ 3. Прохождение улучен через вещество 31
Глава 3. Взаимодействие нейтронов с веществом 44
§ 1. Источник нейтронов 44
§ 2. Ослабление пучка нейтронов при прохождении через
вещество. Эффективное поперечное сечение 45
§ 3. Упругие и неупругие столкновения 48
§ 4. Замедление нейтронов 50
§ 5. Диффузия нейтронов 52
§ 6. Ядерные реакции под действием нейтронов 55
Глава 4. Дозы ионизирующего излучения 58
§ 1. Доза и единицы ее измерения 58
§ 2. .Мощность дозы и активность источника 60
§ 3. Мощности дозы от некоторых пространственно распре-
деленных у-источников 63
§ 4. Учет самопоглощения в источнике 66
§ 5. Дозы, создаваемые а- и B-частицами 74
§ 6. Дозы, создаваемые нейтронами 76
Литература к главе 4 78
Г лапа 5. Физические основы защиты oт внешнего излучения .. 79
§ 1. Защита от у-лучей 79
§ 2. Защита от вторичного излучения 83
§ 3. Материалы для защиты от у-лучей 85
§ 4. Зашита от нейтронов 86
Литература к главе 5 92

4
Оглавление
Раздел II
Биологическое действие ионизирующих излучений, биологические основы
учения о дозах и загните. Работа с открытыми радиоактивными препаратами
Глава 1. Острая и хроническая лучевая болезнь 93
§ !. Острая лучевая болезнь 93
§ 2 Хроническая лучевая болезнь 95
Глава 'J Закономерности биологического действия ионизирующих
и злучений 97
Глава 3. Закономерности поступления, распределения и выделения
из организма радиоактивных веществ 130
§ 1. Значение физико-химических свойств радиоактивных
веществ для их проникновения и распределения в
организме 132
§ 2. Пути поступления радиоактивных веществ в организм 134
§ 3. Распределение радиоактивных веществ в организме 135
§ 4. Понятие критического органа 139
§ 5, Выделение радиоактивных веществ из организма 140
Глава 4. Основные сведения о предельно допустимых уровнях раз-
личных видов ионизирующих излучении и о предельно до-
пустимых концентрациях радиоактивных веществ 142
§ 1. Поправка на неоднородность пространственного рас-
пределения излучении 143
§2. Относительная биологическая эффективность 143
§ 3. Биологический эквивалент рентгена 144
§ 4. Предельно допустимые уровни ионизирующих излуче-
нии при внешнем облучении 145
§ 5. Предельно допустимые уровни загрязненности поверх-
ностей и предметов 149
§ 6. Предельно допустимые концентрации радиоактивных
веществ при внутреннем обличении 150
§ 7. Некоторые формулы для расчета предельно допустимо-
го содержания радиоактивных веществ в организме и
их предельно допустимых концентрации в воде и воз-
духе 152
$ 8. Предельно допустимые концентрации радиоактивных
веществ в воде н воздухе 155
Глава 5. Санитарные правила и нормы при рабою с радиоактив-
ными изотопами 156
§ 1. Общие положения 156
§ 2. Размещение учреждений для работы с радиоактивными
веществами 159
§ 3. Требования при работе с закрытыми источниками 159
§ 4. Требования при работе с радиоактивными веществами
в открытом виде 160
§ 5. Лабораторная посуда 163
§ 6. Вентиляция и отопление 164
§ 7. Обезвреживание и удаление отходов, содержащих ра-
диоактивные изотопы 165
§ 8. Хранение и перенос радиоактивных изотопов 171
§ 9. Меры личной профилактики 172

Оглавление 5
§ 10. Уборка помещений и очистка от радиоактивных за-
грязнении 176
§ 11. Санитарный и технический инструктаж 181
§ 12. Контроль за безопасность работы 181
§ 13. Льготы для лиц, работающих с радиоактивными ве-
ществами и источниками ионизирующих излучений .. 184
Литература к разделу II 184
Глава 6. Работа с открытыми радиоактивными препаратами 186
§ 1. Уровень активности, обеспечивающий изучение различ-
ных процессов 186
§ 2. Принципы, лежащие в основе обеспечения безопасности
работы с открытыми препаратами 188
§ 3. Примеры работы с открытыми препаратами (защита
от внутреннего облучения) 191
§ 4. Процессы, связанные с опасностью перехода радиоак-
тивного вещества в окружающую атмосферу 194
§ 5. Процессы, связанные с опасностью механических потерь
радиоактивных веществ 198
§ 6. Понятие о безопасной концентрации открытых препа-
ратов: лаборатория простейшего типа 203
§ 7. Работа с открытыми препаратами более высокой актив-
ности 207
§ 8. Возможное упрощение работы с открытыми препарата-
ми 209
Литература к главе 6 раздела II 212
Часть II
ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Раздел I
Дозиметрические приборы 213
Глава 1. Основные элементы дозиметрических приборов 213
§ 1. Детекторы излучений 213
§ 2. Электровакуумные приборы 249
Глава 2. Основные узлы дозиметрических приборов 284
§ 1. Импульсные токи и напряжения в линейных электри-
ческих реле 284
§ 2. Выпрямители 296
§ 3. Усилители электрических колебаний 307
§ 4. Генераторы электрических колебагий 325
§ 5. Преобразователи импульсов 336
Глава 3. Устройство дозиметрических приборов 341
§ 1. Общие принципы устройства дозиметрических приборов 341
§ 2. Описание некоторых типов дозиметрических приборов 344
Раздел II
Методика дозиметрических измерений
Глава 1. Оценка погрешностей при измерениях радиоактивности 369
§ 1. Оценка случайных ошибок измерения 370
§ 2. Учет фона 372
§ 3. Выбор продолжительности измерений 373

6
Оглавление
§ 4. Поправка на самопоглощение препарата 375
§ 5. Влияние анизотропии излучения 376
§ 6. Поправка на величину телесного угла 376
§ 7. Поправка на обратное рассеяние 377
§ 8. Поправка на поглощение в слое воздуха и окне счет-
чика 377
Глава 2. Контроль у-полей на рабочих местах 379
§ 1. Малогабаритный радиометр РМ-2 380
§ 2. Сцинтилляционный поисковый радиометр «Свет—III» 380
§ 3. Микрорентгенметр медицинский MPM-1 381
§ 4. Установка сигнального и дозиметрического контроля
УСИД-12 381
§ 5. Рентгенметр медицинский РМ-1М 382
Глава 3. Индивидуальный у-контроль 382
§ I. Прибор ДК-0,2 382
§ 2. Комплект индивидуального дозиметрического контроля
КИД-1 383
§ 3. Индивидуальный дозиметр «Сосна» (ДК-50) 383
§ 4. Индивидуальный фотопленочный дозиметр ИФК 383
§ 5. Индивидуальный люминесцентный дозиметр ИЛК 384
Глава 4. Определение загрязненности поверхностей а- и B-актив-
ными веществами 386
§ 1. Универсальный радиометр «Тисс» 387
§ 2. Сцинтилляционная приставка к счетным установкам
П-349-2 388
Глава 5. Измерение загрязненности воздуха 388
§ 1. Измерение концентрации аэрозолой 391
§ 2. Измерение концентрации Rn 395
Глава 6. Измерение загрязненности воды 398
Глава 7. Контроль нейтронных потоков на рабочих местах 400
§ 1. Стационарный радиометр быстрых и тепловых ней-
тронов типа РН-3 (Эфир-1) 401
§ 2 Переносный радиометр быстрых и тепловых нейтронов
РПН-1 401
Литература 402
Приложения 403

ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время использование атомной энергии в мирных
целях уже сейчас охватывает все большие области научного ис-
следования и практической деятельности. Проектом новой Про-
граммы КПСС предусматривается дальнейшее развертывание
строительства атомных электростанций и расширение примене-
ния атомной энергии в мирных целях в народном хозяйстве, ме-
дицине, науке. Примерами могут служить широкое использование
радиоактивных индикаторов, радиационных процессов в про-
мышленности, радиобиологические опыты, дефектоскопия
и т. д, Между тем, не принимая мер защиты, недопус-
тимо и опасно работать с радиоактивными веществами. Ясно
проявляющаяся тенденция к снижению предельно допустимой
дозы облучения приводит к необходимости в каждом отдельном
опыте тщательно определять нужные меры защиты и рацио-
нальный способ его проведения. Очевидно, что работающие с ра-
диоактивными веществами должны иметь достаточные позна-
ния о радиоактивных излучениях, о взаимодействии излучения
с веществом, радиобиологии, о методах дозиметрии и применяе-
мых для этого приборах.
Эти обстоятельства послужили причиной объединения в од-
ной книге элементов учения о радиоактивности и излучении,
биологического действия излучения, электроники и дозиметрии.
При определении содержания книги пришлось учесть малый
объем сведении, предусмотренных обычными учебными плана-
ми по ядерной физике и особенно по электронике для большин-
ства специальностей вузов.
Предлагаемый материал разбит на две части: I часть — «Фи-
зические и биологические основы защиты от ядерных излучений»
и II часть «Дозиметрические измерения».
Дать в одной книге необходимые сведения по всей затрону-
той области нам представляется правильным, но эта задача труд-
ная, и авторы с благодарностью примут все критические замеча-
ния.
1 раздел написан докт. техн. наук Э. М. Центером. Здесь же
дана серия задач по определению дозы и по расчету защиты от
внешнего облучения.
Главы 1—5 раздела II написаны канд. мед. наук С. Н. Ар-
дашниковым и содержат биологические основы защиты от из-
лучения и правила работы с радиоактивными веществами.

8
Предисловие
Глава 6 раздела II написана А. В. Николаевым; в ней сделан
опыт численной оценки опасности при работе с конкретными от-
крытыми радиоактивными препаратами. В этом разделе введено
несколько специальных понятий, полезных, по нашему убежде-
нию, для учения о защите от внутреннего облучения при работе
с открытыми препаратами (радиолетучесть, безопасные и соот-
ветственные концентрации и др.).
Раздел I части II принадлежит канд. техн. наук С. М. Голь-
дину и содержит основы электроники и описание дозиметричес-
ких приборов. Раздел II части II написан Л. С. Рузером.
Авторы считают своим приятным долгом выразить благодар-
ность чл.-корр. АН СССР И. В. Петрянову-Соколову за цен-
ные замечания, сделанные им при просмотре рукописи и учтен-
ные авторами в процессе работы.
Авторы рассчитывают, что книга окажется полезной не толь-
ко для студентов, но и для инженеров, биологов и других специа-
листов, которым приходится иметь дело с радиоактивными ве-
ществами.
Чл.-корр. АН СССР Л. В. НИКОЛАЕВ

Часть I
ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ЗАЩИТЫ ОТ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
РАЗДЕЛ I
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЯДЕРНОЙ ФИЗИКЕ И
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВНЕШНЕГО
ОБЛУЧЕНИЯ
Глава 1
АТОМНОЕ ЯДРО И ЯДЕРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
§ 1. АТОМ И ЯДРО
Все атомы состоят из положительно заряженных ядер и вра-
щающихся вокруг них отрицательно заряженных электронов.
В ядрах сосредоточена почти вся масса атома. Так, например,
масса атома водорода, состоящего из ядра и одного электрона,
равна 1,6738-10-24 г, а масса электрона равна 0.108-Ю8 г; мас-
са атома гелия, состоящего из ядра и двух электронов, равна
6,6476* 104 г, а масса двух электронов равна 1,8216* 107 г.
Обычно массы ядер выражают не в граммах, а в атомных едини-
цах массы (АЕМ). Одна атомная единица массы равна Via массы
наиболее распространенного изотопа кислорода и составляет
1,6603- 10~24 г. Масса атома, выраженная в атомных единицах
массы, называется атомным весом1.
Атомное ядро состоит из элементарных частиц двух видов —
нейтронов и протонов, которые часто обозначают об-
щим названием — и у к л о н ы.
Протон представляет собой ядро атома водорода, т. е. атом
водорода, лишенный своего единственного электрона. Протон об-
ладает одним положительным электрическим зарядом, равным
по абсолютной величине отрицательному электрическому заряду
электрона. Количество электричества, равное заряду электрона
1 Такое определение атомной единицы массы соответствует физической
шкале атомных весов. В химической шкале атомных весов в качестве еди-
ницы принята f/i6 атомного веса природной смеси изотопов кислорода.

10
Краткие сведения по ядерной физике
или протона, называется элементарным электрическим зарядом
и равно 4,8* 1(Г10 CGSE= 1,601 • 10~19 кулонов. Атомный вес про-
тона равен 1,00758, а атомный вес атома водорода 1,00814.
Нейтрон обладает массой, близкой к массе протона, но его
атомный вес несколько больший—1,00898. В отличие от про-
тона нейтрон не обладает электрическим зарядом.
Число положительных электрических зарядов, т. е. число про-
тонов в ядре, равно атомному порядковому номеру в системе
Д. И. Менделеева. В нейтральном атоме числу протонов в ядре
равно число электронов, вращающихся вокруг ядра. Общее число
нуклонов в ядре называется массовым числом. Различные
атомы с одинаковым числом протонов в его ядре, но с разными
массовыми числами являются изотопами одного химичес-
кого элемента. Большинство имеющихся в природе элементов
представляет собой смесь двух или большего числа изотопов,
однако около 20 элементов встречается в природе в виде од-
ного изотопа. Чтобы различить между собой изотопы одного эле-
мента, наряду с названием или химическим символом указыва-
ют массовое число. Так, обозначают: уран-235 или U235, торий-232
или Th232 и т. д. Атомы различных элементов с одинаковым мас-
совым числом называются изобарами. В дальнейшем поряд-
ковый номер будем обозначать буквой Z, а массовое число бук-
вой А. Очевидно, что число нейтронов в ядре равно А—Z. Ли-
нейные размеры ядра во много раз меньше линейных размеров
атома. Как показывают опыты, радиусы различных ядер с доста-
точно хорошим приближением описываются формулой R =
= /?0]/Л , где /?о в зависимости от методов определения и значе-
ния А колеблется в пределах от 1,1 * 10'13 до 1,6* 10~13 см.
§ 2. ДЕФЕКТ МАССЫ И ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ ЯДЕР
Так как атомные веса протона и нейтрона близки к едини-
це, то массовое число равно ближайшему к атомному весу це-
лому числу. В действительности разность между атомным весом
и массовым числом, называемая дефектом массы, составля-
ет примерно тысячную часть атомного веса. С первого взгляда мо-
жет показаться, что атомный вес какого-либо ядра должен рав-
няться сумме дефектов масс входящих в его состав протонов и
нейтронов. На самом деле это не так. Например, атомный вес
ядра Не4 равен 4,003325, в то время как сумма атомных весоз
двух нейтронов и двух протонов, составляющих ядро атома ге-
лия, равна 2-1,00898 + 2-1,00758 = 4,0331. В соответствии с при-
нятым определением атомного веса дефект массы атома О16 ра-
вен нулю, в то время как сумма дефектов масс восьми атомов
водорода и восьми нейтронов равна 8 -0,00814 + 8-0,00898=

Атомное ядро и ядерные превращения
11
= 0,0137. Такое различие объясняется тем, что система из двух
свободных протонов и двух свободных нейтронов обладает боль-
шей энергией, чем система из тех же частиц, связанных в ядре
гелия, поскольку для разрушения связей при превращении ядра
гелия в систему свободных нуклонов пришлось бы затрачивать
энергию, т. е. сообщать энергию системе. Энергия и масса лю-
бой системы связаны соотношением
E = mc2f A)
где Е— энергия;
m— масса;
с—скорость распространения света в вакууме, равная
2,998-1010 см/сек.
Согласно этому соотношению, изменение массы системы на
1 г соответствует изменению энергии системы на B,998* 1010J»
~9-1020 эрг. Следовательно, изменение массы на одну атомную
единицу массы соответствует изменению энергии на
9 . 1020 см2/сек2-1,66-10-~24 г = J 494• 10~3 эрг = 931 Мэв (см.
задачу 1). На основе этого соотношения по известным атомным
весам легко определить энергию связи ядер. Обозначим через
Мя атомный вес ядра( в отличие от М — атомного веса нейтраль-
ного атома)\те$ Мр и Мп —соответственно атомные веса элект-
рона, протона и нейтрона, а энергию связи ядра, выраженную в
мегаэлектронвольтах, обозначим через ?с.. Тогда
Ес = [ZMp + (A -Z)Mn- уИя].931. B)
Подставляя вместо Мя М—Zme и замечая, что М'и =¦ Мр+ те,
получаем
Ес = [ZMp м- (А — Z)Mn — M + Zmj-93I -
= [ZMH + (A — Z)Mn — ЛЛ-931 = [Z-1,00814 +
+ (A — Z) • 1,00898 — M] • 931. Ba)
Таким образом, зная атомный вес данного изотопа, можно
определить энергию связи ядра.
Обозначив через А дефект массы атома (А=М — .4) и под-
ставляя вместо М в формулу Bа) А + Д, получаем
E, = [ZbH+(A-Z)bn-&].93l. C)
Если в качестве нуля для энергии системы, состоящей из Z
протонов и (A —Z) 'нейтронов, принять состояние, в котором все
нуклоны свободны, то ?я — энергия ядра, состоящего из этих
частиц, будет равняться отрицательному значению энергии связи
?,= -?c=[A + ZA,/-(X-Z)AJ.931. D)
Энергия ядра всегда отрицательна, иначе при таком опреде-
лении нуля энергия ядра была бы больше энергии свободных

12
Краткие сведения по ядерной физике
нуклонов и ядро распалось бы. Если мы поделим выражение D)
на Л, то получим
^Hf-^-('-iH-93l=
ЧтН^-^-Ч931"
-[
—. 0,00084 — 0,008981.931.
E)
от
180
0 20 W 50 80 Ю0 120 /АО 16G
МассоЗое число
Рис. I. Упаковочный коэффициент как функция массового числа
200 210
Величина —-/, представляющая собой энергию ядра, прихо-
дящуюся на один нуклон, находится в прямой зависимости от ве-
личины—, называемой упаковочным коэффициентом. Изменение
упаковочного коэффициента в зависимости от Л представлено
на пис. 1.
§3. РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
Среди встречающихся в природе ядер не все устойчивы. Неко-
торые ядра являются радиоактивными, т. е. способны самопроиз-
вольно превращаться в другие ядра. К радиоактивным превра-
щениям относится а-'распад, р± -распад, электронный захват
(э. з.) и самопроизвольное деление ядер.
Явление а-раепада заключается в том, что ядро испускает
а-частицу — ядро атома Не4. При этом массовое число оставше-
гося ядра уменьшается на четыре единицы, а порядковый но-
мер — на две единицы. Обозначив исходное и конечное ядра сим-

Атомное ядро и ядерные превращения
13
волами Л" и У, можем записать
zXA->z.2YA-4-r2HeA.
|:Г-распад связан с превращением в ядре одного нейтрона в один
протон (п->р + е~) с испусканием отрицательного электрона.
Если в ядре происходит превращение одного протона в ней-
трон (р-*п + е+) с испусканием позитрона (положительного
электрона), то такое явление называется |3+-распадом:
ZXA->Z_JA ,c+.
Превращение в ядре протона в нейтрон может происходить
не только путем испускания позитрона, но и при поглощении
электрона (одного из орбитальных электронов атома) р + е~->п.
Такой вид превращения называется электронным захватом.
zXA+e--,z_lYA-
При C-распаде, при |3+-распаде и при электронном захвате
массовое число не меняется, а порядковый номер в первом слу-
чае увеличивается на одну единицу, а в последних двух случаях
уменьшается на одну единицу.
К радиоактивным превращениям нужно также отнести и яв-
ление самопроизвольного деления, заключающееся в том, что
ядро делится на два крупных осколка, представляющих собой
пару ядер с массовым числом в пределах от 70 до 170 и поряд-
ковым номером в пределах от 30 до 62. При делении испускает-
ся несколько свободных нейтронов. Самопроизвольному деле-
нию подвергаются ядра самых тяжелых элементов, встречаю-
щихся в природе,— урана и тория, а также ядра более тяжелых
искусственных получаемых ядер.
Поскольку радиоактивные превращения происходят самопро-
извольно, т. е. с освобождением энергии, то масса исходного ядра
должна быть больше массы продуктов реакции. Разность масс
соответствует энергии превращения:
Е^ = (Мх-Му-МНе).93\; F)
V^ (M«x-M*Y-meV^ = {MX-Z,ne-MY +
+ (Z+ \)m4 — me].931 = (Mx — Afy)-931; G)
Е,+ =(МяХ-МяУ-тХ',931 =>[MX-Zme-My +
+ (Z— \)tne- mj.931 = (Mx — MY — 2me)-931; (8)

14
Краткие сведения по ядерной физике
?э.з = (м*х + те ~ м*у)' 931 = \МХ - Zme + me-MY +
+ (Z— l)me]-931 = (MX — Afy)-931. (9)
Как видно из -предыдущих равенств, для того чтобы мог про-
исходить Р"-'раапад, необходимо, чтобы для атомов ZXA и z YA
было справедливо неравенство Мх^>Му. Если для атомов X и
н z-\ Y имеет место неравенство Мх > Му + 2т<,, тогда возмо-
жен как р+-распад, так и электронный захват, а если Mx<i Му+
+ 2те и Мх>Му, то в этом случае р+-распад невозможен, но
возможно явление электронного захвата.
Энергия, освобождаемая при радиоактивном распаде, пере-
дается вылетающим частицам в виде кинетической энергии. Од-
нако во всех видах радиоактивного распада часть энергии может
остаться в ядре, которое обычно в течение 10~13—10~14 сек.
находится в возбужденном состоянии, после чего переходит в ос-
новное состояние, испуская энергию в виде уквантов.
При р+ -распаде и при электронном захвате наряду с испуска-
нием (или поглощением) электрона из ядра испускается ней-
тральная частица — нейтрино. Эта частица, по-видимому, не
обладает массой покоя. Энергия распада распределяется между
электронам или позитроном и нейтрино, вследствие чего выле-
тающие из ядра электроны (или позитроны) обладают не впол-
не определенной энергией, а различными энергиями в пределах
от нуля до некоторой максимальной величины, характерной для
каждого р-излуч-1теля.
Нужно отметить, что р+ -радиоактивность и электронный за-
хват не встречаются среди природных ядер, а наблюдаются лишь
среди получаемых искусственно.
§ 4. ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
Радиоактивный распад, как упоминалось выше, представляет
собой самопроизвольное превращение ядер. Поскольку в течение
какого-либо промежутка времени каждое ядро может либо рас-
пасться, либо не распасться, независимо от поведения в это вре-
мя других ядер, то можно считать, что существует некоторая ве-
роятность распада в единицу времени. Обозначим эту вероят-
ность, называемую постоянной радиоактивного распада, через
X, а через N0 и N — соответственно числа атомов в начальный
момент и в момент времени, равный /. Очевидно, что доля ато-
мов, распадающихся в единицу времени, равна постоянной
радиоактивного распада, г — dN — число атомов, рас-
падающихся за время dty равно Nidi.

Атомное ядро и ядерные превращения 15
Из уравнения dN= — NXdt следует
М. -^ —\dt\ In Л' = — U + с; с = 1п А'0;
N = N0e~u. (Ю)
Скорость раопада можно характеризовать другой величи-
ной — периодом полураспада, т. е. временем, в течение которого
распадается половина всех ядер данного радиоактивного вещест-
ва. Если обозначить период 'полураспада через Г, то по опре-
делению
— N0 = N0e-'KT, или —In2-— \Т или
т _ In 2 _ 0,693 ,--.
Подставляя в уравнения A0) значение к из выражения A1),
получаем
N = N0e ; A0а)
N = N02 . A06)
Последнее равенство имеет простой смысл. Показатель сте-
пени представляет собой время распада, выраженное в периодах
полураспада. Если по прошествии одного периода остается по-
ловина радиоактивного вещества B-1), то по прошествии двух
периодов остается четверть B-2), после трех периодов— восьмая
B~3) и т. д. Если выражение A0а) прологарифмировать, полу-
чим
1пЛ/= 1пЛ'0— ^-t. A2)
Уравнение A2) в координатах InN и / представляет прямую
(рис. А) с тангенсом наклона —. Построение таких кривых по-
зволяет определить период полураспада, а для веществ с из-
вестным периодом полураспада построение таких кривых во мно-
гих случаях помогает в распознании веществ и проверке их чи-
стоты.
Периоды полураспада различных веществ варьируют в очень
широких пределах — от небольших долей секунды до миллиар-
дов лет.
Во многих случаях радиоактивные вещества образуют после-
довательные ряды превращающихся одно в другое веществ, на

16
Краткие сведения по ядерной физике
пример,
92U238* -+ихг (Th234)-^ Ux2 (Pa234)-^ U234 -- lo (Th230) — Ra226...
Рис. 2. Активность как функция вре-
мени в полулогарифмическом мас-
штабе
Закон распада первого вещества в ряду определяется фор-
мулой A0). Для второго члена ряда можно записать такое диф-
ференциальное урагшение:
dN* =ilNl-l2N2. A3)
dt
Решением этого дифференциального уравнения является
Л,2= JWi_(e-M _<,-*.',.
A4)
Если вынести е ч за скобки н учесть уравнение A0), получим
A5)
При достаточно большом времени, когда вторым членом в квад-
ратной скобке можно пренебречь (для A,2>>*i),
_^JL =_*!_, A6)
Ni A2-Ai
т. е. между количеством первого и второго вещества устанавли-
вается постоянное соотношение. Такое состояние называют под-
вижным равновесием.
Если скоростью распада первого вещества можно пренебречь
по сравнению со скоростью распада второго вещества, т. е. А2>>
>?ч или Т2<Ю*и выражение A5) принимает более простой вид:
/_
т
N2-^ M./i-r'"') = ^-(l^2 ). A7)
л2 \ / Х2
Через достаточно долгое время, когда вторым членом в скоб-
ке можно 'пренебречь, устанавливается соотношение
Jb-.= J± или JV1X1= Л/До.
A8)

Атомное ядро и ядерные превращения
17
Это — условие векового равновесия между двумя
веществами. Смысл этого равновесия весьма понятен. Произве-
дение NX означает число распадов в единицу времени. Второе
вещество находится в равновесии с первым, если число атомов
второго вещества, распадающихся в единицу времени, равно
числу образующихся атомов, т. е. числу распадающихся атомов
Рис. 3. Накопление радиоактивного
вещества как функция времени
первого вещества. Если в ряду имеются еще радиоактивные ве-
щества, то условия равновесия могут быть записаны следующим
образом:
Nth = N2\2=N3\z=..., A9)
или
No
N*
A9а)
На рис. 3 представлен ход накопления второго вещества по
формуле A7).
§ 5. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ
Радиоактивность вещества определяется числом .радиоак-
тивных раопадов в единицу времени. Единицей радиоактивности,
или, как обычно говорят, активности, служит кюри. 1 кюри (обо-
значение Си или кюри) — это активность вещества/ в котором
происходит 3,7-1010 распадов в секунду. Один грамм радия об-
ладает активностью, .равной 1 Си (точнее, весьма близкой к 1 Си).
Кроме этой основной единицы, существуют также производные
единицы: милликюри (mCu или мкюри), микрокюри (цСи или
нккюри), килокюри (kCu или ккюри).

18
Краткие сведения по ядерной физике
Под удельной активностью вещества понимают активность,
приходящуюся на весовую единицу вещества. Удельная актив-
ность выражается в кюри на грамм или в соответствующих про-
изводных единицах. Наряду с понятием удельной активности
различают еще объемную активность, которая выражается в
кюри на литр или в соответствующих производных единицах.
Активность, выраженная в кюри, которую мы обозначим че-
рез q, связана с числом радиоактивных атомов и с весом ве-
щества Р следующим соотношением:
N1 _ РА 6.02.102з _ Я>.,«о7 щи.
3,7- Ю10 А 3,7- 1010 А
1,627-1013=
= 1,128-1013 —(Г, сек.). B0)
л. 1
Очевидно, что при вековом равновесии в ряду радиоактив-
ных веществ
Чг = Чг = Чъ = • • •
Легко также показать, что, если лерейти от соотношений меж-
ду числом атомов к соотношению между активностями, формулы
A5), A6) и A7) перейдут соответственно в следующие:
q2 = *JL- [e-^t_e-Ut] = ?i_n_,-^-^]; B1)
1_А_ 1 — ~^-
>.0 А2
ПРИ t-+oo
q2 = Ь— (подвижное равновесие) B2)
х2
и, когда A,(<ta,
?.= ft(l-e4'). B3)
Если продифференцировать выражение B1) по t и приравнять
производную нулю, то мы получим условие для максимального
значения 42'
In— In — In—-
'макс - —^Ь = 7-^7*= ^Чг- Тг. B4)
\г — Х2
"И) -1—R-)

Атомное ядро и ядерные превращения
19
Замечая, что tuaKC симметрично относительно Т{ и Г2, мо-
жем переписать выражение B4) так:
In-
млакс —
Ть
"('--?)
'-'(¦?
/ I—) для ~ от 1 до 100 представлена на рис. 4.
2 3 M.5 6 78PW 15 20 2530 50 7Q\Tb
' Т \
Рис. 4. п-гг~|для нахождения времени накопле-
ния максимального количества второго вещества
B4а)
Задачи.
1. Выразить единицу энергии электронвольт (эв) * и ее производные —
килоэлектронвольт (кэв) и мегаэлектронвольт (мэв) в эргах, джоулях и кало-
риях. J
Ответ: 1 эв= 1,6. КН* эрг= 1,6- 10'19 дяе=3,84 ¦ 10-'° г.кал
1 *эв=106 эв = 1,6. lO эрг= 1,6-103 дле=3,84-10-и г-ка*.
* 1 эв —это энергия, приобретаемая электроном, пробегающим ускоряю-
щую разность потенциалов в 1 в.

20
Краткие сведения по ядерной физике
2. Определить энергию связи ядер следующих атомов: 3U6 (M—6,01702);
бС12 (М = 12,00380); Г7С135( Л1=34,980); 21)Са40 (М=39,97542); 37Rb85 (М =
= 84,9310); 47Ag110 (М= 109,94218); 78Pt194 (М = 194,02403). Определить также
энергию связи, приходящуюся на одну ядерную частицу.
Ответ:
Изстсп
?с
?\
А
Li«
32
5,3
С12
92
7.7
С1за
298
8,5
Са*°
342
8,5
Rb"
746
S.8
Agiio
937
8,5
Pt»«
1538
7.9
3. Какое изменение массы происходит при сгорании 1 кг угля, если при
этом освобождается 7000 ккал?
Ответ: 3,27. 10~7 г.
4. Определить энергию а-раопада и энергию вылетающей а-частицы Ро210,
если атомные веса Ро210, РЬ206 и Не4 соответственно равны 210,04826; 206,03859
и 4,003873?
Ответ: Энергия а-распада равна 5,4 Мэв; энергия а-частицы равна
5,3 Мэв.
Пояснение: Отношение энергий а-частицы и а-распада равно
М
Не кНе
— ми» v
Не v Не
Мрь Пь
Мрь ^рь
1+-
МиУ
НекНе
^Pb^Pb\2 ^He
V^He^He/
м
РЬ
=м
Учитывая, что по закону сохранения количества движения Л1Не VHe
РЬ КРЬ
получаем для искомого отношения значение
1 206
1
М
Не
210
М
РЬ
5. Какова тепловая мощность \г Th232 (Г=1,39.1010 лет, ? = 4,05 Мэв)\ {г
U234 (Г = 2,48Л05 лет, ? = 4,85 Мэв); 1 г Со60 (Т = 5,3 года, ? = 2,811 Мэв)?
Ответ: 0,027 эрг/сек; 1770 эрг/сек; 18,7. 107 эрг/сек =18,7 вт.
6. Чему равняется энергия Р~-распада, Р~"~ -распада и электронного захва-
та для Си64 (Cu64-^Zn64+^; Cu64-^Nl64 + <?+; Cu64+<r-^Ni64), если атомные ве-
са 2эСи64, 28Ni64 и зо2п64 соответственно равны 63,94913; 63,94733 и 63,94852?
Ответ: 0,57; 0,66 и 1,68 Мэв,

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 21
7. Сколько кюри радона накопится в ампуле, содержащей 1 г радия, через
трое суток после запайки?
/ Т = 3,825 суток \
г г—^Ч-
Ответ: 0,42 кюри.
8. Какова активность Kb95, образовавшегося при распаде 20 мкг Zr95: а) че-
рез 25 суток; б) 50 суток, в) 100 суток и г) через 2 года после начала на-
копления?
/ в 65 суток 35 суток \
( Zr«5 ~ > Nb«5 i—*Mo«5.
\ Р Р '
Активность 20 мкг Zr95 [по формуле B0)] равна 425 мкюри.
Ответ:
Время распада
сутки
25
50
100
730
Активность,
Zr»»
325
250
146
0,175
мкюри
Nb"
145
200
190
0,380
9. Через сколько суток но условиям предыдущей задачи активность Nb9r>
будет максимальной и чему она равна?
Ответ: Через 68 суток, 205 мкюри.
Глава 2
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
С ВЕЩЕСТВОМ
§ 1. ПРОХОЖДЕНИЕ а ЛУЧЕЙ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО
Пробег а-частицы. Альфа-частицы, проходя через вещество,
постепенно растрачивают свою энергию на столкновения с ато-
мами и молекулами. При этих столкновениях атомы и молекулы
либо ионизируются, т. е. превращаются в ионы, либо возбуж-
даются, т. е. переходят в состояние с большой энергией. Возбуж-
денные атомы или молекулы испускают избыточную энергию в
виде квантов лучистой энергии, а в ряде случаев эта избыточ-
ная энергия способствует протеканию химических процессов,
которые в обычных условиях не идут. Таким образом, прохожде-
ние а-лучей через вещество сопровождается рядом эффектов:

22
Краткие сведения по ядерной физике
>i-° W
ионизацией, химическим действием, возбуждением свечения и на-
греванием. В той или иной степени с такими же эффектами свя-
зано прохождение через вещество |3- и у-лучей.
Альфа-частицы из разных излучателей характеризуются раз-
личными пробегами, зависящими от их начальных энергий. За-
висимость пробега а-частиц в воздухе при нормальных условиях
от энергии представлена на рис. 5. Для пробегов больше 1 см
действительна такая приближенная формула:
R = 0,32?v* ,
где Е выражено в Мэв, a R — в см.
Ионизация, производимая а-частицами. Количество пар ио-
нов, образуемых на всем
Энергия, мзЫмрибавП) ПуТИ а-частицы, зависит от
ее энергии. Так, в воздухе
отношение энергии а-части-
цы к числу пар ионов, об-
разуемых ею, приблизи-
тельно равно 33 эв. Если
а-частица проходит через
воздух при повышенной или
пониженной плотности (за
счет изменения давления
или температуры), число
пар ионов на единице пути
соответственно увеличива-
ется или уменьшается, но
общее число пар ионов
остается тем же самым. Это
означает, что соответствен-
но уменьшается или увели-
чивается пробег а-частиц.
Таким образом, пробег в од-
ном и том же веществе об-
ратно пропорционален его
плотности.
Плотность ионизации
(число пар ионов на едини
цу длины) в различных частях пробега а-частицы оказывается
различной. Для воздуха при нормальных условиях кривая
плотности ионизации представлена на рис. 6.
Относительные атомарная и молекулярная тормозные способ-
ности. Зная пробег а-частицы в одной среде, скажем в воздухе,
можно рассчитать пробег в другом веществе, если известна их
относительная атомарная (или молекулярная) тормозная способ-
ность. Относительная атомарная тормозная способность двух
15 2,0 2,5 3.0 3J
Энергия, Изб [кривая I)
Рис. 5, Пробег а-частиц в зависимости от
энергии

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 23
веществ равна обратному отношению длин пробегов а-частиц з
этих веществах при одинаковых атомарных концентрациях. До-
пустим, что в двух веществах с атомными весами А\ и А2 плот-
ности и пробеги а-частиц соответственно равны pi и р2, Ri и R2.
Тогда пробеги, приведенные к атомной концентрации 1 г-атом
| бОООЛ
%50000\
8-
K*OOQQ\
Ъоооо
h20QO0
ЙЮ000
1
Г.....Ы......1...... х .*.......>...... д..... j.\::.:?npQbezxM
Энергия, мэб
Рис. 6. Плотность ионизации в зависимости от остаточного пробега
в 1 см3, будут равны /?i— и R2 — - По определению, относитель-
ная атомарная тормозная способность второго вещества к пер-
вому будет равна
о21 —
Rl лг
яЛ
B5)
Если через 5 обозначить относительную атомарную тормоз-
ную способность вещества с атомным весом А и плотностью р по
отношению к воздуху, то это выражение можно переписать так:
s =
B5а)
R?A0
где RnRo — пробег в данной среде и в воздухе;
Ро — плотность воздуха;
А0— среднее значение атомного веса веществ, входящих
в состав воздуха.
Отсюда
B6)
п __ ^о _ А Ро
S Ао9
Относительная атомарная тормозная способность, вообще го-
воря, зависит от энергии а«частиц, но с достаточно хорошим при-
ближением ее можно считать величиной постоянной в диапазо-

24
Краткие сведения по ядерной физике
не энергий а-частиц, испускаемых естественными излучателями.
Оказывается, что относительная атомарная тормозная способ-
ность является монотонной функцией атомного веса или поряд-
кового номера в системе Менделеева. Зависимость относительной
атомарной тормозной способности от массового числа представ-
лена на рис. 7.
Аналогично атомарной тормозной способности можно ввести
понятие относительной молекулярной тормозной способности
|шш|
uiuuj
шщ
~4
——1
_ь
р—1
Рис. 7. Относительная атомарная тормозная способность как
функция массового числа
двух веществ, которая равна обратному отношению длин пробе-
гов а-частиц в этих веществах при одинаковых молекулярных
концентрациях. Как показывает опыт, молекулярная тормозная
способность какого-либо сложного вещества /практически равна
сумме атомарных тормозных способностей, входящих в молеку-
лу атомов. В отдельных случаях отклонение от аддитивности со-
ставляет ~10%. Такая аддитивность свидетельствует о том, что
на торможение а-частиц .практически не влияет характер хими-
ческой связи. Поэтому изложенные выше соображения могут
быть отнесены также к достаточно однородным смесям.
Взаимодействие а-лучей с ядрами. При прохождении через
вещество а-'частицы взаимодействуют в основном с электронны-
ми оболочками атомов и практически не меняют направление
своего движения. Небольшая доля частиц на своем пути прохо-

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 25
дит, однако, столь близко от какого-либо ядра, что при этом
вследствие сил отталкивания между а-частицей и ядром меня-
ет направление своего движения. Такое изменение направления
называют рассеянием, а угол, на который меняется направле-
ние, называют углом рассеяния. Если а-частица обладает доста-
точной энергией для преодоления сил электростатического оттал-
кивания между нею и ядром, она может проникнуть внутрь ядра.
Результатом такого проникновения является образование слож-
ного ядра, обладающего большой избыточной энергией, т. е. воз-
бужденного. За счет энергии возбуждения из ядра может выле-
теть а-частица, в этом случае тоже происходит рассеяние а-лу-
чей, которое называется аномальным в отличие от нормального
рассеяния, 'происходящего при энергии а-частиц, недостаточной
для проникновения внутрь ядра. При аномальном рассеянии
ядро может остаться в возбужденном состоянии и после вылета
а-частицы, т. е. кинетическая энергия разлетающихся а-частицы
и ядра меньше энергии столкновения. Рассеяние, при котором
часть кинетической энергии переходит в энергию возбуждения яд-
ра, является неупругим в отличие от упругого рассея-
ния, при котором кинетическая энергия сохраняется. При столк-
новении а-частицы с ядром оно приобретает кинетическую энер-
гию и, в свою очередь, может на своем пути производить иони-
зацию. Такие ядра называют ядрами отдачи. Легко пока-
зать, что при упругом столкновении ядро отдачи приобретает
скорость
V = ——*— sin — = sin — , B7)
^ ~ 1 + —-
^2 Л I a
или, выражая — через л/4, получаем
. 9
sin —
V 2
B8)
1 +
где v — скорость а-частицы;
V — скорость ядра отдачи;
М2 — масса ядра отдачи;
Мх — масса а-частицы;
Ф — угол рассяния а-частицы в системе, где покоится
центр масс.
Наибольшая скорость ядра отдачи будет при рассеянии а-части-
цы на угол 180°.
Если а-частица проникает в ядро, то за счет энергии возбуж-
дения из ядра может вылететь другая частица, например протон

26 Краткие сведения по ядерной физике
или нейтрон. При этом меняется состав ядра, т. е. происходит
искусственное превращение ядер. Впервые такую реакцию в
1919 г. наблюдал Резерфорд.
Сокращенно такую ядерную реакцию обозначают N14 (а, р)О17. Из
реакций, происходящих под действием а-частиц, наибольшее зна-
чение имеет реакция типа (а, я), т. е. реакция, при которой из
ядра вылетает под действием а-частицы нейтрон. Наибольший вы-
ход нейтронов наблюдается 1при воздействии а-частиц на берил-
лий. При прохождении через бериллий а-частиц с энергией 5 Мэв
образуется один нейтрон на ~ 12000 а-частиц.
§ 2. ПРОХОЖДЕНИЕ 0 ЛУЧЕЙ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО
Спектр энергии $-частиц. В отличие от а-частиц, обладающих
вполне характерными для каждого излучателя энергиями, р-час-
тицы, испускаемые из одного р-излучателя, обладают различ-
ными энергиями — от нуля до некоторой максимальной. Каж-
дый р-излучатель характеризуется некоторой максимальной
ON
at
О 600 1200 W0 2Ш. 3000 3600 Е.НЭв
Рис. 8. Распределение Р-частиц по энергиям
энергией р-частиц. Иногда р-излучатель испускает несколько
групп р-частиц с различной максимальной энергией. Примерное
распределение р-частиц по энергиям представлено на рис. 8.
Точный вид кривой распределения зависит от ряда факторов,
связанных с особенностями р-распада. Причина непрерывности
Р-спектра заключается в том, что одновременно с р-частицей,
т. е. электроном (положительным или отрицательным) из ядра
вылетает нейтральная частица — нейтрино, которая после ак-
та распада обыч-но остается незамеченной вследствие ничтож-
ной вероятности ее взаимодействия с веществом. В последнее
время удалось экспериментально обнаружить нейтрино вне мес-
та ее возникновения. Эта частица обладает массой движения,
которая соответствует уносимой доле энергии р-распада, а мае-

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 27
са «покоя нейтрино, ню-видимому, равна нулю. Если атом р-ак-
тивного вещества покоился в момент распада, то геометрическая
сумма количества движения трех частиц (нейтрино, электрон и
оставшееся ядро) должна равняться нулю, а кинетическая энер-
гия этих трех частиц должна равняться энергии распада. Из-за
большой массы ядра его доля в энергии распада будет ничтож-
ной и практически сумма энергий электрона и нейтрино равна
энергии р-распада. В пределах этой величины энергия электрона
может вырьировать от нуля до максимальной.
Прохождение монохроматического пучка электронов через
вещество. Электроны, проходя через вещество, не только посте-
пенно теряют свою энергию, но и рассеиваются, т. е. меняют на-
правление своего движения. Рассеяние чаще всего происходит
на небольшие углы, но заметная часть электронов рассеивается
на большие углы вплоть до 180°. В результате рассеяния элек-
троны фактически движутся в веществе по ломаной линии, дли-
на которой значительно больше, чем расстояние между началь-
ной и конечной точками его траектории, называемое пробегом
О 0,1 0,2 0J 0* 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 \0
Толщина эпрана, г}смг
Рис. 9. Ослабление пучка электронов
электрона в среде. Если мы пропустим узкий параллельный мо-
нохроматический пучок электронов, т. е. электронов с одинако-
вой энергией, через какое-либо вещество, то количество электро-
нов в пучке постепенно будет уменьшаться из-за рассеяния.
Убыль электронов по мере прохождения через слой вещества
представлена на рис. 9. Длина максимального пробега зависит
от энергии электронов и при заданной энергии для одного и то-
го же вещества — от плотности. Максимальный пробег, выра-
женный не в единицах длины, а в граммах на квадратный сан-
тиметр, от плотности не зависит, так как увеличение плотности
приводит к соответствующему уменьшению длины пробега, а

28
Краткие сведения по ядерной физике
произведение длины на плотность, равное числу граммов на
квадратный сантиметр, не изменяется. Для различных веществ
пробеги в массовых единицах, конечно, различаются между со-
бой, но приближенно их можно считать одинаковыми. Кривая
зависимости максимального пробега электронов от энергии
R
г/см*
КО
0J
0.3
0.2
0J;
-
-<i i i i i
3.0?уМэ6
Рис. 10. Максимальный пробег электронов в зависи-
мости от энергии
представлена на рис. 10. Для энергий свыше 0,8 Мэв вплоть до
3 Мэв кривая переходит в прямую, представленную уравнением
# = 0,54? — 0,13, B9)
где Е — энергия, Мэв;
R — 'максимальный пробег, г/см2.
Ослабление пучка fi-лучей. Пучок р-лучей, проходящий через
вещество, можно представить как сумму большого числа моно-
хроматических пучков различной энергии от нуля до максималь-
ной в р-спектре. Суммарная кривая (рис. И) по своему виду на-
поминает экспоненциально убывающую функцию. Поэтому чис-
ло р-частиц, .прошедших слой вещества толщиной Ry можно при-
ближенно представить формулой
N = N^R. C0)
Величина, обозначенная буквой |i, называется коэффициен-
том ослабления. Она зависит от энергии р-частиц и от
поглощающего вещества. Как уже было сказано, формула C0)
неточная, а в области конца кривой она совершенно неправиль-
на. По формуле C0) величина /V приближается к нулю асимп-

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 29
тотически, в то время как кривая совмещается с осью абсцисс
на расстоянии, равном максимальному пробегу E-частицы. Ве-
личина, обратная коэффициенту ослабления, имеет размерность
длины и означает толщину i
слоя вещества, ослабляющего^!
поток лучей в е раз. Очень
часто способность вещества к
ослаблению лучей характери-
зуют не коэффициентом ослаб-
ления, а толщиной слоя поло-
винного ослабления. Связь
между коэффициентом ослаб-
ления и толщиной слоя поло-
винного ослабления, кото-
рую мы обозначим через /?v2.
можно получить из формулы
C0):
2 °
откуда
*•/.-
1п2
Кривая поглощения fi лучей R
Рис. 11. Ослабление пучка р-частиц
¦ *™. C1)
Подставляя в формулу C0) значение \i из выражения C1), пе-
репишем ее так:
-1п2
N = N0e *ч* = Л^о - 2 R%/t
C1а)
Толщину ослабляющего слоя, как уже было сказано, можно
выражать не только в единицах длины, но и в массовых едини-
цах (г/см2). Если показатель степени в выражении C1) помно-
жить и поделить на плотность вещества р , то в полученном вы-
и,
ражении /<(>—это толщина в массовых единицах, а ——отно-
р
шение коэффициента ослабления к плотности — называется мас-
совым коэффициентом ослабления. Формула вида C0) примени-
ма не только к р-лучам, но и к некоторым другим видам излуче-
ния, в частности, к у-лучам формула применима с гораздо боль-
шей точностью. Все написанное в этом параграфе о связи между
коэффициентом ослабления, слоем половинного ослабления и
массовым коэффициентом ослабления остается в силе для всех
случаев, где применима формула вида C0).

30
Краткие сведения по ядерной физике
Ионизация, производимая $-лучами. При прохождении р-лу-
чей через воздух или другие газы происходит «ионизация. Так же
как и в случае а-лучей, наряду с ионизацией происходит возбуж-
дение атомов и молекул вещества, через которые проходят C-лу-
чи. Обычно потери энергии на ионизацию и возбуждение назы-
вают ионизационными потерями. В среднем на образование
одной пары ионов в воздухе тратится, так же как при иониза-
ции а-лучами, около 33 эв. Из-за больших скоростей, чем у
а-частиц, плотность ионизации у C-частиц значительно меньшая.
tOOQD
\lD00
I
С:
3
!
I
5
100
80
60
*0
20
Ю,
r^Fffi
at
ю
ю
Энергия, кэб
100
то гооозооо
Рис. 12. Плотность ионизации как функция энергии Р-частиц (в возду-
хе при нормальных условиях)
Плотность ионизации как функция энергии в воздухе при нор-
мальных условиях представлена на рис. 12.
Помимо ионизационных потерь при прохождении электронов
через вещество наблюдаются радиационные потери, т. е. потери
на^излучение. При движении электрического заряда с перемен-
ной скоростью он является источником электромагнитных волн.
Электроны при саоем движении в поле ядер меняют величину и
направление своей скорости, следствием чего является излуче-
ние, называемое тормозным. Так, тормозное излучение ис-
пускается антикатодом рентгеновской трубки. Энергия квантов
тормозного рентгеновского излучения колеблется в широких пре-
делах вплоть до энергии возбуждающего его излучения. Роль

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 31
радиационных потерь очень велика при энергиях электронов по-
рядка десятков мегаэлектронвольт, а для (J-лучей, испускаемых
обычно радиоактивными веществами, не выходит за пределы не-
скольких процентов.
§ 3. ПРОХОЖДЕНИЕ у ЛУЧЕЙ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО
Гамма-лучи. Гамма-лучи представляют собой поток электро-
магнитных волн, испускаемых ядрами атомов. Они отличаются
от лучей видимого света длиной волны. Если лучам видимой ча-
сти спектра соответствует диапазон длин волн ~4-10~5—
8-Ю см. ультрафиолетовым лучам соответствует диапазон
~4-10~5—10~7 см, характеристическим рентгеновым лучам
10~7—10~9 см, то у-лучам соответствуют электромагнитные волны
в диапазоне длин 10~8—10~п см. Как известно, электромагнит-
ные волны обладают не только волновыми свойствами, но и
свойствами потока частиц—фотонов или квантов, энергия кото-
рых е определяется из соотношения
е = h v = — , C2)
где v — частота электромагнитных волн;
X— их длина;
с — скорость распространения света в вакууме, равная
2,998-1010 см/сек;
h — постоянная Планка, равная 6,62'10~27 эрг-сек = 4,14Х
XI О1 Мэв-сек.
Таким образом,
4,4- 1(Г21 • 2,998 • 1010 1,24- 1(Г10 /gov
где энергия выражена в Мэв, а К—в см.
Диапазону длин волн \-лучей соответствует диапазон энергий
фотонов от десятков тысяч электронвольт до нескольких мега-
электронвольт. При прохождении у-лучей через вещество ослаб-
ление происходит в результате ряда процессов, из которых важ-
нейшими являются следующие: фотоэффект (точнее, фотоиони-
зация), рассеяние на свободных электронах или эффект Комп-
тона и явление образования пар электронов и позитронов. На-
ряду с этими явлениями происходят и другие явления, например
когерентное рассеяние (рассеяние, при котором длина волны не
изменяется), ядерный фотоэффект (см. стр. 33), однако их роль
в ослаблении потока у-лучей незначительна.
Фотоионизация. Явление фотоионизации заключается в выры-
вании электронов из отдельных атомов. При фотоионизации
часть энергии фотона тратится на вырывание электрона, т. е. на

32
Краткие сведения по ядерной физике
ионизацию, а остальная часть передается электрону в виде ки-
нетической энергии.
Ь = ек + Р„ C4)
где ек— кинетическая энергия фотоэлектрона (электрона,
вырванного в результате фотоионизации);
Pt—работа ионизации.
Очевидно, что для возникновения фотоионизации энергия фото-
на должна быть больше, чем работа ионизации. Однако если
энергия фотона достаточна для возбуждения ионизации с како-
го-либо электронного уровня в атоме, то вероятность этого про-
цесса уменьшается с дальнейшим увеличением энергии фотона.
Поскольку у атомов с большим количеством электронов иониза-
ция может происходить с разных электронных уровней с различ-
ными значениями Р,, вероятность фотоионизации как функция
энергии фотонов обладает рядом максимумов, характерных для
каждого химического элемента. В промежутках между максиму-
мами вероятность уменьшается с увеличением энергии квантов
и скачкообразно возрастает у следующего максимума. Каждый
из этих максимумов соответствует энергии вырывания электро-
нов с нового более глубокого уровня в атоме. Для атомов сред-
него атомного веса энергия, требуемая для срывания электрона
с самого глубокого уровня — К-уровня, это величина порядка
25000 эв (Ag, порядковый номер 47) и лишь у самых тяжелых
достигает величины 116000 эв (U, порядковый номер 92). У свин-
ца, например, который часто применяется для защиты от излу-
чения, энергия ионизации с К-уровня равна 88000 эв. Поэтому,
как правило, для у-лучей энергия квантов превышает энергию,
необходимую для вырывания электрона с самого глубокого
уровня, т. е. превышает энергию, соответствующую самому край-
нему максимуму. Следовательно, с дальнейшим увеличением
энергии фотонов вероятность фотоионизащш уменьшается мо-
нотонно. Как показывает опыт, в этой области энергий вероят-
ность фотоионизации приблизительно обратно пропорциональна
кубу энергии. Очевидно, что вероятность ионизации будет боль-
шей у элемента с большим порядковым номером (при заданной
энергии фотона ближе максимум вероятности фотоионизации).
В действительности при одинаковой атомарной концентрации
вероятность фотоионизации приблизительно пропорциональна
степени 4,6 порядкового номера.
Если мы обозначим долю фотонов, поглощаемых на единице
длины в результате фотоионизации, через т, то можно написать
т~-?- Z4'6

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 33
Тогда для двух веществ
Vt2 = ^Z^:-^Z42*6; C5)
т« = *1 • 7Т"- Cд'
Pi ^2 *f'e
В качестве вещества, с которым можно сравнивать все осталь-
ные вещества, удобно выбрать свинец. Заменив индекс 1 на РЬ и
опустив индекс 2, вместо уравнения C6) получим
т - ^ ¦ -»4-, ^ 2,9 • 10- '-^Чь. <36а)
Л П.36.824-6 А
Для большинства элементов т не играет заметной роли в
ослаблении у-лучей, но для тяжелых атомов при не очень боль-
ших энергиях фотонов т становится заметной величиной (рис. 13).
Энергия, мэб
Рис. 13. Коэффициент ослабления у-лучей в свинце
Ядерный фотоэффект. Если энергия фотона превышает энер-
гию связи нуклона в атомном ядре, то при- взаимодействии фото-
на с ядром может произойти вырывание нуклона. Это явление
по аналогии с фотоионизацией атома называется ядерным
фотоэффектом. Для подавляющего большинства ядер энер-
гия связи одного нуклона колеблется в пределах 5—8 Мэв, в то
время как энергия у-квантов природных радиоактивных веществ
не превышает 2,62 Мэв (The"). По этой причине ядерный фото-
эффект под действием у-лучей из природных радиоактивных ис-

34
Краткие сведения по ядерной физике
точников возможен лишь в двух случаях: 1) расщепление дей-
трона на протон и нейтрон, необходимая при этом минимальная
энергия у-кванта 2,23 Мэв и 2) вырывание нейтрона из ядра бе-
риллия, минимальная энергия фотона 1,67 Мэв.
С точки зрения ослабления потока у_лучей ядерный фотоэф-
фект практически никакой роли не играет. Это явление исполь-
зуется для получения монохроматических нейтронов.
Эффект Комптона. Явление Комптона заключается в рассея-
нии фотонов свободными электронами, при этом часть энергии и
количества движения передается рассеивающему электрону и
фотон с меньшей энергией рассеивается под некоторым углом к
первоначальному направлению (рис. 14),
Рис. 14. Рассеяние фотона свободным электроном
Связь между энергиями фотонов первичного и рассеянного
излучения и углом рассеяния определяется при помощи двух
уравнений:
Л v — Л v' = m^( { — Л ; C7)
/ V2
W
(-—I + 1 — 2/г2 — cos ф = тоь
C8)
1—-
где v и v—соответственно частоты первичного и рассеян-
ного фотонов;
то — масса покоя электрона;
v—скорость движения, приобретенная электроном
после соударения;
h v h >'
— и соответственно количества движения фотонов
се
первичного и рассеянного излучения1,
1 Энергия Е любого тела равна тс2— —- .Кинетическая энергия
равна разности энергий движения Е и покоя Еп, т. е. Екии = тс2 — т0с2 =

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 35
Первое уравнение выражает закон сохранения энергии; разность
энергий первичного и рассеянного фотонов равна кинетической
энергии, приобретенной электроном. Второе уравнение выража-
ет собой закон сохранения количества движения; импульс элект-
рона mv равен геометрической разности импульсов фотонов пер-
вичного и рассеянного.
Решая эти два уравнения, можно найти зависимость между
изменением длины волны и углом рассеяния фотона:
\'— \=А\=2—— sin2— = 2.2,427. К)-10 см -sin2 -^-. C9)
т0с 2 2
Как видно из этой формулы, изменение длины волны зависит
лишь от угла рассеяния и не зависит от длины волны, соответ-
ствующей первоначальному фотону, При углах рассеяния, близ-
Ф
ких к 180°, sin2 —близок к единице и изменение длины волны
оказывается наибольшим, а при углах рассеяния, близких к ну-
лю, изменение длины волны незначительно. То, что изменение
s=m0c2/ — — 1 \ ¦ Последнее выражение переходит в—— лишь
/ v \ 1
для малых скоростей — < 1 /при разложении - в степенной
\ с J Г „2
V
1 и2 3 и*
ряд 1 + + + . . . .
У ^ 2 с2 г 8 с4
Количество движения или импульс Р любого тела равны mv.
р = mv =
v
m„c —
m0u с
V1-^ V
!--?
IK
2 ,2
p2_m2,2 с% М2С1 с1 т°6' -2-2,
~ с2 ~~ с2 ~~с*
V
Р2с2=Е2-Е2; Р=-
Е2-Е2
Для тел с большими скоростями (?> ?0) и для тел с массой покоя, рав-
Е h v
мой нулю, Р——. Таким образом, импульс фотона равен—.

36
Краткие сведения по ядерной физике
длины волны »не зависит от длины первичной волны, означает,
что относительное изменение длины волны велико для малых
длин волн и мало для больших длин волн.
Изменению длины волны соответствует изменение анергии
фотона. Относительное изменение энергии фотона равно
А м — A v' , / ] Х_ 1_ 1 _ 1
Ач *, у _>/_ ^JL
X + X
= 1 J = 1 -i . D0)
Л 9 Л*' Ф
1 -|- 2 sin2 — 1+2 sin2 —
Xm0c 2 mQc2 2
Если энергия фотона значительно меньше, чем гп0с2 @,511
Мэв)—энергия покоя электрона, последнее выражение равно
2 ——sin2—, а для углов рассеяния, близких к 90°, просто—— .
т0с2 2 т0с2
Если, энергия фотона значительно больше, чем т0с2, относитель
ное изменение энергии приближается к единице.
Как видно из сказанного, энергия потока Y-лучей частично
передается электронам, т. е. поглощается, частично рассеивается
в виде фотонов меньшей энергии. Обозначим через аПОГ долю
потока энергии, поглощаемой на пути в 1 см, через зрасс —долю
потока энергии у_лУчей» рассеиваемой на пути в 1 см. Тогда их
сумма
°=*расс + *пог D1)
будет представлять собой долю фотонов, рассеянных на пути в
1 см, Из формул D0) и D1) видно, что для данного угла рассея-
ния
(с ) =а Л- ! \; D2)
«W -. = «,( ^ -\. D3)
V '+2^sin?T
Зависимость сг от энергии фотонов довольно сложная и дается
формулой Тамма — Клейна — Нишины. Мы здесь ограничива-
емся графическим изображением этой зависимости (см. рис. 13).
Комптоновское рассеяние происходит на свободных электронах,
однако под свободными здесь нужно понимать электроны, энер-
гия связи которых в атоме во много раз меньше, чем энергия
фотонов. В этом смысле по отношению к у-лучги почти все
электроны -в атомах можно считать свободными, ибо у легких

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 37
атамов работа ионизации для всех уровней электронов сравни-
тельно мала, а в тяжелых, т. е. многоэлектронных атомах, число
электронов, расположенных на ближайших к ядру орбитах,
мало по сравнению с общим числом электронов. Поэтому можно
считать, что сг — коэффициент комптоновского ослабления ^ЛУ~
чей — пропорционален общему числу электронов в единице объ-
ема или числу грамм-атомов в единице объема, помноженному
на число электронов в атоме Z.
А
Повторяя рассуждения, приведенные при выводе формул
C5), C6) и C6а), получаем
a.ic^^-Z,:^,; D4)
2 ?i Л2 Zx рЪ А 11,36-82 А ръ К '
a A ffph 207
— . — =—— . D5а)
р Z 11,36 82
Последнее равенство означает, что отношение комптоновско-
го коэффициента ослабления к плотности вещества, помножен-
ное на отношение атомного веса к порядковому номеру, для
всех веществ величина постоянная. Поскольку отношение атом-
ного веса к порядковому номеру для различных элементов (иск-
лючая водород) колеблется в пределах от 2 до 2,6, можно счи-
тать, что отношение коэффициента комптоновского ослабления к
плотности для любых веществ величина приблизительно одина-
ковая.
Явление образования пар электронов и позитронов.
Различные процессы, происходящие в природе, связаны с изме-
нением форм движения материи. Изменение форм движения ма-
терии проявляется в превращении одних видов энергии в дру-
гие. Электрическая энергия превращается в электромоторе в
энергию механического движения и частично в тепло. Энергия
механического движения превращается в электрическую в ди-
намомашинах. Энергия теплового движения превращается в
раскаленных телах в лучистую. Лучистая энергия может пре-
вращаться в фотоэлементах в электрическую и т. д. Наряду с
другими формами движения существует форма движения, про-
являющаяся в виде энергии покоящейся массы. Так, например,
при а-распаде или при делении тяжелых ядер масса покоя рас-
падающегося ядра равна сумме масс движущихся с большими
скоростями продуктов распада и больше суммы масс покоя про-
дуктов распада. Следовательно, масса покоя превратилась в

3d
Краткие сведения по ядерной физике
массу движения и соответственно этому энергия покоящейся
массы частично превратилась в энергию механического движе-
ния а-частиц. Массы покоя одного протона и одного нейтрона
превышают массу покоя одного дейтрона (ядро атома тяжелого
водорода), состоящего из протона и нейтрона. При образовании
дейтрона из протона и нейтрона масса покоя системы уменьшает-
ся и переходит в массу излучаемого у-кванта. Это значит, что
энергия покоящейся массы переходит в энергию кванта. Нао-
борот, при ядерном фотоэффекте дейтрон, поглощая у-квант>
распадается на протон и нейтрон. При этом энергия кванта лу-
чистой энергии превращается в энергию покоящейся массы.
В разобранных выше примерах речь шла об освобождении (или
превращении) энергии, сопровождающемся изменением массы
покоя системы неизменного числа частиц. Однако в природе про-
исходят процессы, при которых энергия, в частности лучистая,
превращается в энергию покоящейся массы с образованием но-
вых частиц. Так, при определенных условиях могут образовать-
ся пары электронов и позитронов. Для этого необходимы фотоны
с энергией не меньше чем 2т0с2 или 1,022 Мэв*.
Как показывают теория этого явления и опыт, процесс по-
глощения v*KBaHT0B c образованием пар электронов и позитро-
нов идет с заметным выходом лишь вблизи сравнительно тя-
желых масс (атомные ядра) и при избытке энергии фотонов
над минимально необходимой энергией— 1,022 Мэв.
Обозначим долю фотонов, участвующих в процессе образо-
вания пар на единице пути, через и. Величина и зависит от
порядкового номера поглощающего вещества и от энергии фото-
нов. Как показывают теория и опыт, при заданной энергии фото-
нов к пропорционально числу атомов в единице объема и квадра-
ту порядового номера, т. е.
х ^ -P-Z2.
А
Повторяя рассуждения, приведенные при выводе формул
C5), C6) и C6а), получаем
D6)
D7)
v.-1
Р2
У — У,1
Pi
Z2:
Л3
л2
Р2 72
А2
*1 .
*?'
* При помощи существующих в настоящее время ускорительных уста-
новок удается искусственно получить частицы во много раз более тяжелые, чем
электроны, а именно: мезоны различных видов (частицы с массой, промежуточ-
ной между массой электрона и нуклона), пары протонов и аитипроточоз, ней-
тронов и антинейтронов, а также частицы более тяжелые, чем нуклоны —
гипероны.

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 39
207
PZ«
2,7
Ю-3 -if**.
D7а)
рЬ 11,36-82» Л
Зависимость х от энергии для свинца представлена на рис. 13.
Ослабление потока у-лучей. При прохождении потока у-лучей
через вещество в зависимости от энергии фотонов и природы ве-
щества ослабление обусловлено одним или несколькими из пе-
речисленных трех процессов. Обозначим через \i долю фотонов,
покидающих пучок на единице длины. Тогда
1х = т + <7 + *. D8)
Представим себе, что на какой-либо экран падает узкий па-
раллельный пучок у-лучей. Вследствие ос-
лабления в слое вещества (рис. 15) началь-
ный поток квантов /0 уменьшается до зна-
чения /. Если и — доля квантов, устранен-
ных из пучка на единице длины, то в слое
толщиной dx доля будет \idx и изменение
числа фотонов в пучке при прохождении
слоя вещества между х и х + dx будет со-
ставлять Рис. 15. Ослабление
dl = —I \idx. у-лУчей
К*—1
*А
Интегрируя это уравнение и пользуясь начальными условиями,
что при х = 0 / = /о, получаем
/= V~H*. D9)
Таким образом, мы получили закон ослабления у-лучей. Ко-
эффициент ослабления ц является суммой трех слагаемых, ко-
торые можно назвать коэффициентом фотоэлектрического ослаб-
ления т, коэффициентом комптоновского ослабления а и коэф-
фициентом парного ослабления к. Зависимость \i от энергии и от
порядкового номера определяется через зависимости всех трех
его слагаемых. Для свинца зависимость jl от энергии представле-
на на рис. 13.
При малых энергиях фотонов основную роль играет фотоио-
низация т, очень быстро уменьшающаяся с энергией. По мрре
уменьшения т возрастает доля а в сумме \i. Начиная с некоторой
энергии, зависящей от природы поглощающего вещества, комп-
тон-эффект (а) играет основную роль. По мере дальнейшего по-
вышения энергии фотонов над значением 1,022 Мэв постепенно
увеличивается от нуля величина и. Когда % становится величи-
ной, большей ст, уменьшение сг компенсируется увеличением х, а
ц, пройдя через минимум, начинает увеличиваться. Для свинца
этот минимум соответствует энергии фотонов 3,4 Мэв. Для легких
элементов, таких как алюминий, этот минимум соответствует

40
Краткие сведения по ядерной физике
~20 Мэв. Таблица значений энергии у-лучей, соответствующих
минимальному коэффициенту ослабления, приведена в гл. 5 (см.
стр.81).
Наличие минимума в кривой коэффициента ослабления от-
нюдь не означает, что для защиты от у-лучей с энергией кван-
тов, скажем, в 20 Мэв требуется меньшая толщина экрана, чем
для защиты от такого же потока квантов с энергией 2 Мэв. Дело
в том, что при поглощении квантов в 20 Мэв с образованием па-
ры оставшаяся энергия ~ 19 Мэв распределяется между позит-
роном и электроном. При торможении последних в веществе воя-
никает тормозное излучение с максимальной энергией фотонов,
равной энергии электрона или позитрона. Это вторичное излуче-
ние будет, следовательно, обладать большей проникающей спо-
собностью, чем первичное. Дальнейшее дробление фотонов при-
ведет к тому, что при достаточной толщине слоя возникнет за-
метная составляющая с максимальной проникающей способно-
стью. Нужно заметить, что самое жесткое у-излУчение природ-
ных радиоактивных веществ — это излучение The' с энергией фо-
тонов 2,62 Мэв, т. е. для у-излучения из природных излучателей
этот минимум в кривой коэффициента ослабления не наблюда-
ется.
Существует интервал энергии 1—2 Мэв для тяжелых элемен-
тов и более широкий — для легких, в котором из трех слагаемых
в коэффициенте ослабления основную роль играет коэффициент
(Т, связанный с эффектом Комптона (см. рис. 13). Для этого интер-
вала можно, заменив сг на \i, переписать выражение D5а) так:
Л. . А = COnst. E0)
р 1
Массовый коэффициент ослабления для всех веществ в этом
интервале энергий приблизительно одинаковый. Это утверж-
дение можно считать справедливым лишь в той мере, в какой \ь
Z
равно а и — величина постоянная.
/л
Поглощение и рассеяние. Как уже указывалось выше, коэф-
фициент комптоновского ослабления состоит, по сути, из двух сла-
гаемых— зП0Г и С7расс. Что касается фотоионизации и образова-
ния пар, то при этих процессах энергия фотонов поглощается пол-
ностью. Нужно иметь в виду, что б результате аннигиляции по-
зитронов появляются фотоны с энергией 0,511 Мэв, т. е., строго
говоря, х частично входит в tVcc- Таким образом, мы можем
ввести понятия коэффициента поглощения ;апог и коэффициента
рассеяния i*Pacc>
Prior = т + х + *лог">
Р'расс === °раес>
!* = !Апог + Ррасс E1>

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом 41
Не при всех случаях ослабление потока у-луче& определяется
коэффициентом ослабления ц. Рассмотрим два случая с различ-
ными условиями поглощения.
1. Ослабление узкого параллельного пучка лучей. На рис. 16, а
изображены условия опыта для этого случая. Канал ВВ выре-
зает узкий пучок лучей, испускаемых источником А. При прохож-
дении лучей через экран С из пучка выпадают и не достигают
В в
EttSSti рта
а
Рис. 16.
а — ослабление узкого параллельного пучка 7 -лучей; б — сферическая симметрия
детектора D фотоны поглощенные и фотоны рассеянные, следо-
вательно, ослабление определяется коэффициентом
(j. = т + х 4- з.
2. Экран и источник обладают сферической симметрией. На
рис. 16, б изображены условия такого опыта. Лучи, выходящие
из источника Л, проходят через поглотитель, окружающий источ-
ник. И в этом случае помимо поглощения будет происходить рас-
сеяние, но наряду с фотонами, рассеянными в точке С и не по-
падающими вследствие этого на детектор Dy в прибор попадут
фотоны с первоначальным направлением Л/С, рассеянные в точ-
ке С\ в направлении C\D. Из-за сферической симметрии число
фотонов, выпадающих из телесного угла, охватываемого детек-
тором, полностью компенсируется фотонами, попадающими вслед-
ствие рассеяния в детектор из других телесных углов, поскольку
рассеянные лучи выходят из экрана равномерно по всем направ-
лениям. При таких условиях опыта коэффициент ослабления бу-
дет совпадать с коэффициентом поглощения. Во всех реально
встречающихся случаях ослабление у-лучей будет определяться
некоторым эффективным коэффициентом |*эф, причем ^Погч<
^С РэФ^С М- В зависимости от геометрических условий ^Эф может
быть либо ближе к ц, либо ближе к р<Пог- Для ^Эф можно запи-
сать равенство
Р»ф = Prior + ^расс = * + * + апог + а<Грасс. E2>
где а — коэффициент, лежащий в пределах между нулем и еди-
ницей в зависимости от условий опыта.

42
Краткие сведения по ядерной физике
При прохождении у_лУчей через толстые слои поглотителя
рассеянное излучение также поглощается, причем оно мягче пер-
вичного и проходит в поглотителе более длинный путь. В этом
случае учет рассеянного излучения не сводится лишь к замене
коэффициента ослабления; зависимость оказывается более
сложной.
Существуют некоторые приближенные формулы, в которых
экспоненциальная функция дополнена предэкспоненциальным
множителем. Одна формула имеет такой вид:
I = 10Ц +*Ьх) + №х)*]е~*х, E3)
где /0—начальная интенсивность;
/ — интенсивность потока у-лучей на глубине х\
аир—коэффициенты, зависящие от энергии квантов и ма-
териала поглотителя. Для легких элементов аир
могут быть представлены такими формулами:
а = 0,487с-с?-1H-098,
р-о.озя1-22,
где Е — энергия, Мэв.
Приводим значения аир для некоторых энергий:
Энергия, Мэв 1 3 5
а 0.487 0,04 0.33
Р 0,30 0,008 0,004
Если толщина слоя небольшая, выражение E3) переходит
в обычную экспоненциальную формулу:
Для тяжелых веществ формула E3) очень неточна.
Задачи.
1. Чему равно число пар ионов, образуемых одной а-частицей Li238 (энер-
гия 4,2 Мэв) в воздухе? Какая доля ионов образуется на первом сантиметре
пробега?
Ответ: 127 000 пар ионов. Пробег 2,7 см; 1,7 см соответствует энергия
а-частиц 3,06 Мэв. На первом сантиметре образуется —=0,27.
2. На поверхности пластинки находится 1 мккюри а-активного вещества
с энергией а-частиц 5,3 Мэв. Чему равен суммарный заряд каждого знака, воз-
никающий в секунду в результате ионизации воздуха?
Ответ: 1,4 CGSE.
3. Энергия а-частиц Ри239 равна 5,15 Мэв. Чему равен пробег а-частиц:
а) в воздухе при нормальных условиях; б) в воздухе при давлении 1400 мм
рт. ст. и температуре 90°; в) в водороде при нормальных условиях (относи-
тельная атомарная тормозная способность 0,22); г) в серебре (плотность
10,5 г/сж3, относительная атомарная тормозная спссобность 3,2).
Ответ: а) 3,7 см; б) 2,54 см\ в) 16,8 см\ г) 10,6 ц.
4. Напишите в общем виде отношение энергии ядра отдачи к энергии
а-частицы.

Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом
Ответ:
Ф
16Д sin2 —
2_
(А + 4)*
5. Чему равны отношения скоростей и энергий ядер отдачи водорода, ге-
лия, азота и кислорода соответственно к скорости и энергии а-частицы при ее
рассеянии: а) на 180° и б) на 90° в системе центра масс?
Ответ:
Газ
ПрИ ср
1*0°
90°
при
180°
90°
Водород
I еЛИЙ
Азст . .
Кислород
1.6
1
0.44
0.4
1
0
0
0
16
7
314
2ЙЗ
0.64
1
0.69
0,64
0,32
0.5
0,345
0.32
6. Чему равен максимальный пробег Р-частиц Р32 (энергия 1,7 Мэв): а) в
алюминии; б) в воздухе?
Ответ: 2,9 мм; 6,1 м.
7. Интенсивность потока лучей уменьшилась на 30°/о при прохождении слоя
вещества 150 мг/см2. Чему равен массовый коэффициент ослабления?
Ответ: 2,38 см2/г.
8. Сколько слоев половинного ослабления требуется для уменьшения ин-
тенсивности потока улучей в 75 раз?
Ответ: 6,23.
9. Поток улучей проходит через слой свинца толщиной 15 мм и ослабля-
ется на 60%>. Чему равен линейный и массовый коэффициент ослабления? Че-
му равен слой половинного ослабления?
Ответ: 0,623 еж-1; 0,055 см2/г; 11 мм.
10. Чему равна работа ионизации, если фотоионизация начинается с дли-
ны волны 2. 10~а см?
Ответ: 6,2 кэв.
11. Чему равна кинетическая энергия фотоэлектронов, вырванных из атома
таллия (Р/ = 14660 эв), если длина волны у-лучен равна 8- 10—9сж?
Ответ: 0,84 кэв.
12. Чему равен коэффициент ослабления для железа (Л=56; Z=26; p =
— 7,8), если коэффициент ослабления для свинца характеризуется значениями.
х = 0,02 емт1; т=0,08 еж-1; а=0,42 см —J ? По графику определить, какой энер-
гии у-лучей соответствует этот коэффициент ослабления.
Ответ: 0,342 см~1 (т=0,001 еж-1; х=0,005 см-1; а=0,336 см-1); \,75Мэв.
13. Чему равны скорость и количество движения электрона, имеющего ки-
нетическую энергию 1,5 Мэв?
Ответ: 0,965 с; 1,03. 10~16 г • см/аек.

44 Краткие сведения по ядерной физике
'--?-(-?-)•'
(Ек -{г гп0с2J
Р =
V(BK
+ m0c2 J~(m0c2 J
14. Чему равняется энергия комптоновского электрона при рассеянии под
углом 45° фотона с энергией 0,8 Мэв?
Ответ; 0,256 Мэв.
15. Под каким углом произошло рассеяние фотона, если его энергия умень-
шилась от 1,5 до 0,65 Мэв?
Ответ: 56°.
16. Гамма-лучн с энергией фотонов 1,2 Мэв попадают в воздушную камеру
через свинцовую стенку. Какое число пар ионов образуют фотоэлектрон, выр-
ванный из поверхностного атома (Pi =88 000 эв), и комптоновскнй электрон,
полученный при рассеянии под углом 180°?
О т в е т: 33 700 и 30 000.
Глава 3
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
§ 1. ИСТОЧНИКИ НЕЙТРОНОВ
Как уже указывалось в гл. 2, при взаимодействии а-частиц со
многими ядрами происходит реакция (а, л), в результате кото-
рой возникают свободные нейтроны. Наибольшее значение для
получения нейтронов с помощью а-частиц имеет реакция
Be9 (а, п) С12. Эта реакция происходит в нейтронных источниках,
представляющих собой, как правило, закрытую ампулу, содержа-
щую а-радиоактивное вещество (Ra, MsTh, Ро и т. п.) и берил-
лий. Интенсивность таких источников сравнительно невелика,
но они обладают небольшими размерами, не требуют большой
защиты и удобны для переноски, что расширяет возможности их
применения. Источник в 1 г Ra + Be испускает в секунду 107
нейтронов. Более интенсивными источниками нейтронов служат

Взаимодействие нейтронов с веществом
45
мишени, облучаемые пучками заряженных частиц, ускоренных д
специальном ускорителе. Чаще всего для получения нейтроноь
в ускорителях применяются дейтроны, падающие на литиевую
м;ишень. При этом происходит реакция Li7 (d, n) 2He4. Эта реак-
ция экзоэнергетическая с большим энергетическим эффектом,
вследствие чего возникающие нейтроны обладают, как прави-
ло, большой энергией. Наиболее интенсивным источником нейт-
ронов являются ядерные реакторы. В современных ядерных ре-
акторах плотность потока нейтронов составляет 1013—
1014 нейтроновIсм2 - сек, а в отдельных исследовательских реак-
торах достигает еще больших значений. При атомных взрывах
в течение короткого времени, длящегося меньше миллионной до-
ли секунды, освобождается примерно 1024—1026 нейтронов. В ис-
точниках с радиоактивным веществом иногда используется не
а-излучение, а у~излУчение. Такие источники нейтронов, назы-
ваемые фотонейтронными, в которых используется реакция (у,
л), обладают значительно меньшей интенсивностью, чем .источни-
ки, в которых используется реакция (а, л). Эти источники, как
правило, применяются, когда требуется небольшая интенсивность
монохроматических нейтронов. В фотонейтронных источниках в
качестве облучаемого вещества используются Be9 и Н2, с которы-
ми реакция (y, л) имеет соответственно энергетические пороги
1,67 и 2,23 Мэв. Принципиально реакция (у, п) возможна на всех
ядрах, за исключением Н1, однако во всех остальных случаях
энергетический порог реакции достигает ~5 Мэв и выше.
§ 2. ОСЛАБЛЕНИЕ ПУЧКА НЕЙТРОНОВ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ
ВЕЩЕСТВО. ЭФФЕКТИВНОЕ ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ
Нейтроны, проходя через вещество, практически не взаимо-
действуют с электронной оболочкой атомов, так как они не обла-
дают электрическим зарядом. Взаимодействие, обусловленное
наличием у нейтрона магнитного момента, ничтожно. Нейтроны
поглощаются либо рассеиваются при столкновении с ядрами.
Как поглощение, так и рассеяние приводит к ослаблению нейт-
ронного луча (узкого параллельного пучка нейтронов). Обо-
значим через |л долю нейтронов, устраненных из пучка на пути,
равном единице длины. Повторяя рассуждения, приведенные в
§ 14 гл. 2, -получим для интенсивности потока нейтронов формулу
N = N0e~*\ E4)
где No и N — соответственно начальная интенсивность и интен-
сивность после прохождения слоя толщиной х. Очевидно, что ве-
личина |х, называемая коэффициентом ослабления, зависит от
числа ядер в единице объема и от свойств этих ядер. Для уста-
новления этой зависимости представим себе, что пучок нейтро-

46
Краткие сведения по ядерной физике
нов падает на какой-либо экран КК площадью S (рис. 17). Вы-
режем на глубине х тонкий слой экрана толщиной dx. Число
нейтронов, падающих на этот тонкий слой, является функцией х.
Объем этого слоя равен Sdx и число атомов в нем Na Sdx, где
Л/а —число атомов в единице объема. Если поперечное сечение
одного ядра обозначить через сг, то общая площадь сечения всех
ядер в слое равна eNaSdx. На правой части рис. 17 изображен
© © © © © I
0 © © ©
© © © © ©
© © © ©
© © © © ©
© © © ©
© © © 0 ©
Рис. 17. Ослабление пучка нейтронов и поперечное се-
чение
слой толщиной dx в проекции, перпендикулярной к направлению
пучка. На единицу площади падает— нейтронов, следовательно,
на площадь сечения всех ядер падает eN%Sdx—=NaedxN. Нейт-
о
роны, задевающие в своем полете какое-либо ядро, устраняются
из пучка. Таким образом, dN — изменение числа нейтронов в по-
токе после прохождения слоя dx—равно — NeNadx.
^ = -°Nadx E5)
и In N = —a Nax + In NQ.
N = N0e-N*ax; E4a)
Ji. = <J Nt. E6)
Устанавливая зависимость между коэффициентом ослабления
и поперечным сечением, мы исходили из упрощенного представ-
ления о том, что вероятность взаимодействия определяется лишь
геометрическим поперечным сечением ядра. На самом деле, веро-
ятность взаимодействия зависит не только от геометрического
поперечного сечения, но и от ряда других факторов, из которых
одним из наиболее важных является энергия бомбардирующей
частицы, в данном случае нейтрона. Таким образом, величина сг,
Ж.
х |
Н

Взаимодействие нейтронов с веществом
47
определяемая из формулы E6), не совпадает с геометрическим
поперечным сечением, а является величиной, характеризующей
вероятность взаимодействия, и называется эффективным
поперечным сечением. Эффективное поперечное сече-
ние ядер по отношению к нейтронам зависит от их скорости и,
как правило, уменьшается с повышением скорости. Однако у зна-
чительного большинства ядер эффективное поперечное сечение
при некоторых значениях энергии, характерных для каждого ви-
да ядер, имеет заметно большие значения (рис. 18). Такие эф-
фективные поперечные сечения называются резонансными.
Рис. 18. Резонансное взаимодействие
Единицами измерения поперечных сечений могут служить еди-
ницы измерения площадей — квадратные сантиметры. Диаметры
ядер имеют величину порядка 10~12 см, а геометрические попереч-
ные сечения — порядка 10~24 см2. Получила распространение еди-
ница измерения поперечных сечений, называемая барн. 1 барн =
CMZ
= ю-24
Введя обозначение /
E4а) так;
Мла
N = NQe
можно переписать формул>
E46)
Величина /, имеющая размерность длины, представляет собой
толщину экрана, ослабляющего пучок нейтронов в е раз. Эта ве-
личина называется длиной свободного пробега нейтрона, а вели-
чина Л/а(Т, имеющая размерность обратной длины и являющаяся,
по сути, коэффициентом ослабления, называется макроскопи-
ческим сечением; она представляет собой суммарное эф-
фективное поперечное сечение всех ядер, находящихся в едини-
це объема. %Если вещество является соединением или однородной
смесью различных атомов, то макроскопическое поперечное сече-

48
Краткие сведения по ядерной физике
ние равно сумме макроскопических сечений отдельных компонен-
тов. Поскольку, как правило, сг уменьшается с энергией нейтро-
нов, / увеличивается с энергией нейтронов.
Если нейтроны испускаются точечным источником в сплошной
среде, то при отсутствии взаимодействия число первичных ней-
тронов, которое проходило бы через единицу поверхности на рас-
стоянии г от источника, равнялось бы —— t где Q— число ней-
тронов, испускаемых источником. Следовательно, при наличии
взаимодействия число нейтронов, проходящих через единицу пло-
щади поверхности на расстоянии г от источника, будет равно
4т: г2
Как уже было сказано, взаимодействие нейтронов с ядрами
может привести к их рассеянию или поглощению. Рассеяние мо-
жет быть упругим и неупругим, результатом поглощения нейтро-
на может быть испускание фотона или какой-либо другой части-
цы, скажем протона или а-частицы или нескольких частиц. Каж-
дый из этих частных процессов характеризуется некоторой веро-
ятностью, являющейся известной долей вероятности взаимодей-
ствия нейтрона с ядром. Сумма вероятностей таких частных про-
цессов должна равняться полной вероятности взаимодействия.
Эффективное поперечное сечение взаимодействия нейтрона с
ядром, характеризующее вероятность взаимодействия, можно
разбить на слагаемые, пропорциональные вероятностям отдель-
ных частных процессов:
а •-= <тх + <т2 -1- з;, ... E7).
Каждое такое слагаемое представляет собой эффективное по-
перечное сечение ядра по отношению к какому-либо частному
процессу. В этом смысле можно говорить об эффективных попе-
речных сечениях рассеяния, реакции (п, -у), (п, р), (п, а) и т. д.
Соответственно этому можно ввести понятия макроскопических
эффективных сечений по отношению к частным процессам Na?l9
Na32 и Л/аз3 и т. д., а также длин пробегов по отношению к
1 1 J
отдельным процессам , , и т. д.
Na <*1 Na G2 Na СТ3
§ 3. УПРУГИЕ И НЕУПРУГИЕ СТОЛКНОВЕНИЯ
При столкновениях с ядрами нейтроны передают им часть
своей энергии. Если кинетическая энергия системы сталкиваю-
щихся частиц не меняется, то такое столкновение называется уп-
ругим, а если кинетическая энергия не сохраняется, то такое

Взаимодействие нейтронов с веществом
49
столкновение называется неупругим. В последнем случае при рас-
сеянии часть кинетической энергии тратится на возбуждение
ядра.
Доля энергии, передаваемая нейтроном при одном упругом со-
ударении [см. формулу B7) на стр. 25], равна
АЕ AV* 4^in2-y
— - — - — , E8)
Е t'2 (Л + !J v ;
где 9 — угол рассеяния в системе центра масс обеих частиц. При
рассеянии на угол 180°, т. е. при лобовом столкновении,
±±) =-**—. E9)
Е /макс (А + 1)> '
При достаточно больших А
/АЕ\ = 4
\ Е /макс А+\
При усреднении по всем углам рассеяния потеря энергии на одно
упругое столкновение
/ 7ГЕ ^ _ 2 А и
[ Е ) ~~ (А + 1J •
Доля энергии, остающейся у нейтрона, равна
ф
4^sin2 —
Jib ^ 1 _ AJL = 1 1_ = A* + \+2Acas<? щ
Е0 Е (Л + !) (.4 + 1J
При рассеянии на 180° потеря энергии максимальна, а остаю-
щаяся доля энергии равна
(Щ =-^=-^. F1)
V Е0 /или (А + IJ
В частности, при лобовом столкновении с ядром водорода ней-
трон отдает всю свою энергию.
При неупругом рассеянии часть энергии тратится на возбуж-
дение ядра. Из возбужденного состояния ядро через непродолжи-
тельное время переходит в основное состояние, испуская -у-квант.
Энергия, теряемая нейтроном при одном неупругом столкновении,
не может быть меньшей, чем энергия первого возбужденного со-
стояния ядра, которая, как правило, не меньше сотен килоэлек-
тронвольт, а для легких ядер достигает миллионов электронвольт.
При энергиях нейтронов меньших, чем энергия возбуждения, не-
упругое рассеяние становится невозможным. Вероятность процес-
сов упругого и неупругого рассеяния, как и вероятность других
ядерных процессов, определяется соответствующими эффектив-

50
Краткие сведения по ядерной физике
ными поперечными сечениями. Очевидно,, что
з = <т + <т ,
где индексы syn и >снуп соответственно обозначают упругое
и неупругое рассеяния.
Как уже было сказано выше, поперечному сечению рассеяния
соответствует длина свободного пробега рассеяния ls =- .
Рассеяние на тяжелых ядрах происходит практически изо-
тропно (cos G — среднее значение косинуса угла рассеяния равно
нулю). Но при рассеянии на легких ядрах центр масс системы
перемещается с заметной скоростью в направлении первоначаль-
ного движения нейтрона, т. е. рассеянные нейтроны имеют в сред-
нем составляющую скорости в этом направлении, отличную от ну-
ля (cos (Ц=0). Среднее эффективное перемещение от столкнове-
ния до столкновения, называемое транспортной длиной свободно-
го пробега (//г), таким образом, больше длины свободного про-
бега и равно
itr= —!ь- = L=—. F2)
1 — ccs 6 ^Va as A —cos0)
Для однородной смеси и химического соединения
I» = = ! = • F3)
Можно показать, что при упругом рассеянии
со70=-^-. F4)
3/1 V '
Это значит, что для тяжелых ядер рассеяние практически изот-
ропно. Даже для такого вещества, как бериллий, cos 0 — 0,074,
т. е. расстояние приблизительно изотропно, а для водорода
cos0 = 2/3 и рассеяние происходи: в основном в направлении
вперед.
§ 4. ЗАМЕДЛЕНИЕ НЕЙТРОНОВ
При прохождении быстрых нейтронов через вещество они по-
степенно замедляются. Процесс замедления длится до тех пор,
погка не установится тепловое равновесие между нейтронами и
средой, в которой происходит замедление. В действительности
из-за большего поглощения медленных нейтронов их температура
всегда несколько выше, чем температура окружающей среды.
Энергия тепловых нейтронов (энергия, соответствующая наибо-
лее вероятной скорости) определяется из соотношения
?кин = kT. F5)

Взаимодействие нейтронов с веществом 51
где k — 1,38 • 10~16 эрг /град = 8,62-10~5 эв/град — постоянная
Больцмана;
Т—абсолютная температура, при нормальных условиях
равная 288°.
Таким образом, энергия теплового движения при нормальной
температуре равна 0,025 эв.
При одном столкновении изменение энергии характеризуется
Е Е
множителем ~-~ t при втором столкновении — и т. д. После /
?о Ei
столкновений изменение энергии характеризуется множителем
p. f p.
откуда
Е0 /= !/:,_
/
!„-?.= 5>—-¦ F6)
р
Отношение * зависит от угла рассеяния и вообще при раз-
Ei-\
ных столкновениях будет разным. Введя среднее изменение
логарифма энергии на одно столкновение
получаем
I
2'"
i — I
In.
f =
t
!
5
- 1
= •
•In
= —
-/«¦
-fb
t
'
F7)
F6a)
F8)
Таким образом, если мы знаем ?, мы можем определить число
столкновений, необходимых для замедления от одной заданной
энергии до другой, скажем до энергии тепловых нейтронов. Если
проведем усреднение по всем углам рассеяния, согласно формуле
E8), то получим для ?:
?= 1+ (Л~1J in-^i, F9)
2А А+\ V '
Для Л>10 действительно такое приближенное выражение:
2= *—• F9а)

52
Краткие свеаения по ядерной физике
Для А от одного до десяти значения ? следующие:
А...1 2 3 456789 10
5 . . . . 1 0,7257 0,538 0,426 0,352 0,300 0,261 0,235 0,209 0,188
Однако способность вещества к замедлению определяется
не только величиной ?, но и макроскопическим поперечным се-
чением рассеяния. Произведение Z°sNa называется замедляю-
щей способностью вещества. Если мы имеем однородную смесь
двух веществ или химическое соединение, то замедляющая спо-
собность вещества равна сумме замедляющих способностей, от-
несенных к отдельным компонентам:
*(«.*., :-«2Л^+...)=г,з1Л^1+&2а2Л/.1 + ...
Следовательно, с определяется из соотношения
Если вещество нас интересует в качестве замедлителя нейтро-
нов, то оно еще в достаточной мере не характеризуется замедля-
ющей способностью, так как нейтроны могут поглощаться в сре-
де. Отношение замедляющей способности к макроскопическому-
эффективному сечению поглощения, т. е.
Wa Gs ? _ <*s t
iVa Ga da
называется коэффициентом замедления.
От начала замедления до приобретения тепловой скорости
нейтрон смещается на некоторое расстояние. Как показывает тео-
рия, среднее квадратичное смещение
§ 5. ДИФФУЗИЯ НЕЙТРОНОВ
Беспорядочное движение нейтронов, рассеиваемых различны-
ми ядрами, приводит к тому, что при наличии градиента концен-
трации нейтроны диффундируют из одной области в другую.
В этом случае перенос нейтронов в каком-либо направлении опи-
сывается уравнением диффузии
5 = — Dgrad/г, G1)
где 5 — ноток в направлении градиента концентрации п;
D — коэффициент диффузии, -причем

Взаимодействие нейтронов с веществом
53
Уравнение G1) справедливо лишь в случае 'j^Mat
где 'а — длина пробега поглощения.
Уравнение непрерывности, выражающее баланс нейтронов
s каждом элементе объема, имеет вид
— = i — a — divS,
dt
где i и а— соответственно числа нейтронов, рождающихся и
поглощаемых в единице объема в единицу време-
ни;
dlvS—сумма частных производных от составляющих
потока по осям координат потока (divS =
дх х ду у ^ дг Zt
Подставляя для 5 его значение из выражения G1), получаем
/in
— = i — а + div (Dgrad n) — i — а + Ddiv grad n =
dt
> г> a /a d2n , d*n , d*n \
\ dx* dy* dz*)
Если состояние стационарное,
ОД/2 + /г-й=0, G3)
а в тех областях пространства, где нет источников.
DAn — a = 0. G3а)
Число актов поглощения в единице объема равно
., nv п
nvaaNa = — = —,
la T
где т — средняя продолжительность жизни нейтрона до погло-
щения.
Подставляя в G3 а) вместо а его значение, получаем
А/г — -?-«О : G36)
Рассмотрим случай плоского источника в бесконечной одно-
родной среде. Обозначим через q число нейтронов, испускаемых
в единицу времени квадратным сантиметром поверхности источ-
ника. Уравнение G36), исходя из условий симметрии, перепишем:
d2n п _ о
1й* *Б~

54 Краткие сведения по ядерной физике
Общее решение этого уравнения имеет вид
L . L
п = схе + с2 ,
где L=KDx,
причем в положительном полупространстве Сч = 0, так как поток
должен быть всюду конечным. С\ находим из того, что в каждое
полупространство источник посылает — нейтронов с каждого
квадратного сантиметра.
х
S = —Dgradn = — D—=D^-e L.
dx L
При малых значениях х величина 5 должна равняться—.
L 2 г 2D
и получаем окончательно
х
ql T
п = -1— е
2D
Из последнего выражения видно, что на расстоянии L кон-
центрация нейтронов уменьшается в е раз. Это расстояние назы-
вается длиной диффузии.
Рассмотрим также случай точечного источника в бесконечной
однородной среде. Вследствие центральной симметрии мы можем
записать:
d2n . 2_ dn п _ ~
dr2 г dr L2
Легко показать, что этому уравнению удовлетворяет решение
п — С —
Постоянную С находим из условия, что количество нейтро-
нов, пересекающих в результате диффузии в единицу времени
сферу достаточно малого радиуса, описанную вокруг точечного
источника, должно равняться мощности источника нейтронов
Dgradrn • 4тсг2 = Q;
г

Взаимодействие нейтронов с веществом
55
DC A 2
г*
П = -
= Q;
Q
С
е
=
г
Q
4тгО
При r<L
G4)
Нужно отметить, что выражение G4) относится к условиям,
где перенос нейтронов определяется градиентом концентрации,
поэтому она неприменима на расстояниях меньше ltr от источ-
ника нейтронов и от границы раздела двух сред. Она также не-
применима, если плотность сильно меняется на протяжении дли-
ны рассеяния, т. е. при условии ls > 1а или о5< оа.
Интересно сопоставить формулу G4) с соответствующим вы-
ражением на стр. 48. В обоих случаях мы имеем экспоненциаль-
ное убывание, но в одном случае предэкспоненциальный множи-
тель обратно пропорционален квадрату расстояния, а в другом —
первой степени расстояния от источника. Разница здесь не толь-
ко в том, что сама экспонента имеет различные параметры: в
одном случае свободный пробег, а в другом длину диффузии ней-
тронов. Выражение, приведенное на стр. 48, относится к части-
цам, которые прошли расстояние г без столкновения, а формула
G4) относится к распределению концентрации нейтронов, уста-
навливающемуся в результате многократных столкновений.
§ 6. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НЕЙТРОНОВ
Если нейтрон проникает в ядро, он сообщает ему кинетиче-
скую энергию столкновения и энергию связи нейтрона с ядром.
Ядро приходит в состояние возбуждения, в результате чего из
него может быть выброшена частица или при достаточно боль-
шой энергии падающего нейтрона даже несколько частиц [(/2, и),
(/г, р), (л, 2п), (л, рп) и т. д.]. В отличие от заряженных частиц,
нейтрон может проникнуть в ядро, имея кинетическую энергию,
близкую к нулю. Более того, тепловые нейтроны, как правило,
обладают большими эффективными поперечными сечениями, чем
быстрые нейтроны.
Наиболее распространенной реакцией на медленных нейтро-
нах является реакция (л, у). В результате этой реакции массовое
число увеличивается на одну единицу, т. е. образуется более тя-
желый изотоп того же самого элемента. Во многих случаях об-
разующиеся таким образом изотопы радиоактивны. Активность
вещества при облучении в потоке nv в течение времени tQ опре-
деляется формулой
jnM^v-e-"'). G5)
4 3,7 • i01(jV v '

56
Краткие сведения по ядерной физике
где аа— поперечное сечение активации;
Na—общее число атомов активируемого вещества;
X—постоянная радиоактивного распада.
Активность через время t после окончания облучения выразится
формулой
qf =qoe = nvG°N* A-е )e . G6)
Если время облучения и выдержки мало по сравнению с пе-
риодом полураспада, т. е. It < 1 и М0 < 1, то
д^д^ЛЕЯ^.)^ G6а)
* 3,7 -101" V '
На медленных нейтронах с некоторыми ядрами.идут реакции
(л, р) и (л, а). Например, N14 (л, p)C14Li6(n, a)H3; В,0(л, a)Li7.
Особое место среди реакций под действием нейтронов зани-
мает реакция деления. При попадании нейтрона в ядро тяжело-
го элемента м-ожет произойти деление на два ядра сравнимой
величины. При этом освобождается несколько нейтронов. В боль-
шинстве случаев для возбуждения реакции деления бомбарди-
рующему нейтрону необходимо иметь достаточно большую ки-
нетическую энергию (например, для U238 1 Мэв), но в ряде слу-
чаев для возбуждения деления оказывается достаточной энер-
гия связи нейтрона. В последнем случае ядро может делиться под
действием тепловых нейтронов. К ядрам, которые делятся под
действием тепловых нейтронов, относятся U235, U233, Ри239 и не-
которые другие изотопы тяжелых элементов. В результате реак-
ции деления освобождается около 200 Мэв, из них примерно
160 Мэв в виде кинетической энергии осколков, а остальное при-
ходится на долю нейтронов, у-излучения, сопровождающего де-
ление, и на радиоактивный распад осколков. Подавляющая часть
осколков радиоактивна и в результате нескольких (З-распадов
превращается в устойчивые ядра.
Периоды полураспада продуктов деления варьируют в пре-
делах от долей секунды до десятков лет. Поэтому активность про
дуктов деления очень быстро уменьшается в первое время, пока
не распадутся короткоживущие продукты деления, а затем про-
цесс убыли активности затягивается на длительное время.
То, что реакция деления возбуждается нейтронами и вместе
с тем освобождает их, позволяет осуществить цепную реакцию
и создавать ядерные реакторы, в которых реакция деления сама
себя поддерживает. Цепная реакция деления является основой
всей современной атомной промышленности.
Задачи.
1. Параллельный пучок нейтронов, проходя через слой свинца толщиной
5 см, ослабляется иа 30%. Определить: а) эффективное поперечное сечение

Взаимодействие нейтронов с веществом 57
свинца по отношению к нейтронам данной энергии; б) длину свободного про-
бега в свинце для нейтронов этой энергии.
Решение.
а) — = е~»-х =.0,7; —[ix= —<rtfax=ln0,7;
'о
р • 6,02 . Ю23 11,36 • 6.02^ 1038 _
А 207
— In 0,7- 207
<т =
11,36-6,02- 1028- 5
= 2,16- 10"4 см*.
б) Ответ: 14 см.
2. Поперечное сечение рассеяния тепловых нейтронои у бернллня, водо-
рода, тяжелого водорода и кислорода соответственно равно: 7; 3,8; 0.8 и 4,2
барна. Определить длину свободного пробега н транспортную длину пробега
в бериллии, тяжелой воде и обычной аоде. Плотность Be 1,82 г/см?.
Решение.
Для Be
1 9,02
Для тяжелой воды
/,.=
1,82
=
's =
— = 1,2 см;
- 6,02- 1023 - 7- 10~24
1,2
1 Q г xt
— 1,О СМ.
1
1
=5.9 см
JVai 0"i(l - cos 6i) + /Vaa <T2(l — cosQo)
Для обычной воды:
/5=2,5 см\ ltr= 4,6 ел.
3. Определить среднее число столкновений, необходимое для замедления
нейтрона с энергией 2 Мэв до тепловых скоростей @,025 эв) в воде, тяжелой
воде, -бериллии и углероде (считать что сечения рассеяния у Н, D н О соот-
ветственно равны 20, 4 и 4 барна).
Решение. Для водорода, тяжелого водорода и бериллия среднее из-
менение логарифма: энергии | соответственно равно 1, 0,726 и 0,209 (см. стр.
52). Для углерода н кислорода с соответственно равен 0,158 и 0,120 (?=
2
—).
Для воды
2- 1 • 20+0,120-4
5 = —— = 0,92.
2-20 + 4

58
Краткие сведения по ядерной физике
Для тяжелой воды
2-4-0,726 + 0,120 4
5 = 1 — = 0,52.
2-4+4
1 ?0 18,2
Для воды /=20, для тяжелой воды /=35, для бериллия /=87, для угле-
рода /=115.
4. Поперечные сечения рассеяния нейтронов разных энергий для водорода
и кислорода представлены в таблице. Определить макроскопические сечения
рассеяния воды при этих энергиях.
Энергия
Мае
1
2
5
10
15
20
50
100
Сечение
Н
4.5
2.5
1,5
0,85
0.6
0,45
0, 16
0,07
. барны
О
3,5
2
1.2
1, 1
1.25
1,25
1
0,7
Ответ, см
0,42
0,23
0, 14
0.054
0,0«2
0,072
0.044
0,028
Глава 4
ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
§ К ДОЗА И ЕДИНИЦЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Излучение, проходя через вещество, оказывает на него воз-
действие; в частности, в биологических тканях под действием
излучения происходят биофизические и биохимические процессы.
При длительном воздействии в тканях происходят изменения,
причем некоторые из них пропорциональны времени воздействия.
Такого рода изменения, очевидно, будут равны произведению
времени воздействия на величину изменения в единицу времени.
Так как биологические или химические изменения не всегда под-
даются измерению и регулировке, естественно, напрашивается
метод дозирования излучения по каким-либо физическим процес-
сам, происходящим под действием излучения. Поэтому можно
ввести понятие дозы как изменение некоторой физической величи-
ны под действием излучения, а изменение этой величины в едини-

Дозы ионизирующего излучения
59
цу времени назвать мощностью дозы. Основой для определения
дозы могут служить различные изменения. Если речь идет о по-
токе нейтронов или быстрых заряженных частиц, то в принципе
основой для определения дозы могло бы служить количество пре-
вращенных ядер какого-либо вещества. Точно так же основой для
определения дозы могло бы служить количество молекул, под-
вергшихся разложению или возбуждению при радиолизе воды
или при воздействии лучей на фотопластинку. Нужно, однако,
иметь в виду, что любой физический эффект связан с поглоще-
нием энергии облученным объектом. Поэтому наиболее рацио-
нальным определением дозы является определение, в котором в
качестве основы взято количество энергии излучения, поглощен-
ной облучаемым объектом. Конечно, в данном случае возможны
различные варианты; можно рассматривать всю энергию, погло-
щенную облучаемым объектом, и энергию, поглощаемую единицей
объема или единицей массы. И. В. Поройков впервые предложил
в основу определения для физической дозы положить поглощен-
ную энергию, отнесенную к единице объема облучаемой среды.
Согласно рекомендации Международной комиссии по радио-
логическим единицам 1953 г. вводится понятие поглощенной до-
зы, представляющей собой количество энергии, передаваемой
ионизирующими частицами единице массы облучаемого вещест-
ва. Очевидно, что поглощенная доза зависит как от свойств об-
лучаемого объекта, так и от поля излучения, в котором находится
объект. Поле излучения можно характеризовать воздействием,
оказываемым на какой-либо объект, принятый в качестве стан-
дартного. Исторически сложилось так, что голе излучения иссле-
довалось при помощи воздушных ионизационных камер, следо-
вательно, таким стандартным веществом оказался воздух, а ме-
рой воздействия служит ионизация, производимая в воздухе. Еди-
ницей такого ионизирующего воздействия является рентген.
По определению рентген — это доз а рентгеновского и гамма из-
лучений в воздухе, при которой сопряженная корпускулярная
эмиссия1 производит в 0,001293 г воздуха2 ионы каждого знака,
несущие одну электростатическую единицу заряда.
Так как определенному воздействию рентгеновых или гамме-
лучей какой-либо определенной энергии на воздух соответствует
вполне определенная поглощенная доза, можно рентгенами ха-
рактеризовать и поглощенную дозу, устанавливая связь между
количеством рентгенов и поглощенной дозой отдельно для каж-
дого вида излучения при определенных геометрических условиях
и для каждого вида облучаемых объектов. Оказывается, однако,
1 Под корпускулярной эмиссией в данном случае подразумеваются вто-
ричные электроны, появляющиеся в результате одного из эффектов: фотоэф-
фекта, комитоновского и образования пар.
2 Масса 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях ргтнч 0,001293 г.

60
Краткие сведения по ядерной физике
что в случае рентгеновых или у-лучен изменение энергии фотонов
вплоть до 3 Мэв незначительно сказывается на соотношении меж-
ду поглощенной энергией и числом рентгенов. Единицей
поглощенной дозы служит рад (rad), равный 100 эрг поглощен-
ной энергии на 1 г облученного вещества. Соотношение между
числом рентгенов и поглощенной энергией устанавливается на ос-
нове простых рассуждений. Заряд одного иона равен 4,8-Ю-10,
электростатических единиц, следовательно, 1 р (рентген) соот-
ветствует образованию
1- = 2,082 • 109 пар ионов
4,8. 1(Г10
в 1 см3 воздуха при температуре 0°С и 760 мм рт. ст. В 1 см3 воз-
духа поглощается при этом 2,082 • 109- 33 эв = 6,87-104 Мэв =
= 0,11 эрг. В 1 г воздуха при дозе в 1 р образуется
2,082 • 10е « „, 1П1.
= 1,61 • I013 пар ионов,
0.00129 ' F
при этом поглощается 1,6М012-33 эв — 85 эрг.
Эта величина была взята за основу для определения единицы
дозы других видов ионизирующего излучения, а именно, физиче-
ского эквивалента рентгена. Однако в настоящее время этой еди-
ницей не пользуются, так как воздействие на облученный объект
правильнее характеризовать поглощенной дозой, выраженной в
радах.
Наряду с единицами рентген и рад существуют соответствую-
щие производные единицы — миллирентген (tnr или мр) и мик-
рорентген (\ir или мкр), а для мощностей дозы — рентген в се-
кунду (р/сек), микрорентген в секунду (мкр/сек) и т. д.
§ 2. МОЩНОСТЬ ДОЗЫ И АКТИВНОСТЬ ИСТОЧНИКА
Допустим, что имеется точечный источник, активность кото-
рого равна q кюри. Обозначим через ei, ег, ез..е„ и си, <*2... «л со-
ответственно энергии фотонов, испускаемых источником, и числа
фотонов на один акт радиоактивного распада. Поток лучистой
энергии в секунду через квадратный сантиметр, перпендикуляр-
ный к направлению лучей на расстоянии г от источника, равен
/~ q-3/-,1010 Sa,?, = 2,94.10'-1-Sa,e,. G7)
An г2 г2
Из формулы ослабления потока лучистой энергии D9) следует
di — и- ^
— = V V = V-I = fanor' + ^расс7)-

Дозы ионизирующего излучения
61
Убыль энергии на единице пути в потоке с сечением, равным
единице площади, представляет собой убыль энергии в единице
объема. Эта убыль состоит из двух слагаемых, из которых пер-
вое— это энергия, поглощенная в единице объема, а второе —
рассеянная энергия. Таким образом, первое слагаемое представ-
ляет собой мощность дозы, т. е. отношение дозы D и времени
экспозиции /:
Я = -^ = /^пог. G8)
Если мы в формулу G8) подставим выражение G7) и значе-
ние \inor для воздуха и помножим на коэффициент перехода от
единиц энергии к рентгенам, то получим
Р =
2,94- 10»
6,87- 10*
= 4,28- 10*-^1а|в||*вог.
G9)
Здесь е ^выражено в Мэв, а Р в р/сек. Чтобы перейти к рентгенам
в час, нужно коэффициент помножить на 3600, т. е.
P = l,545.l0^2a/?/!W. (80)
На рис. 19 отложено значение \inor для воздуха как функция
энергии квантов.
В табл. 1 приведены числа фотонов и их энергия, приходящие-
ся на один распад радия, находящегося в состоянии равновесия
со своими продуктами распада.
Таблица 1
Спектр радия и его продуктов распада
Энергия фотонов
Мэв
Число фотонов
па распад
Коэффициент - _. .
поглощения Вклад в мощность!
в вез духе I дозы, р/час
XI 0»
!
% к сумме
0,184
0,241
0,294
0 350
0.607
0,766
0,933
1,120
1 238
1,379
1,761
2,198
0,012
0.115
0,258
0,450
0.658
0,065
0,067
0,206
0.063
0,064
0,258
0,074
3,35
3,57
3,68
3 77
81
73
66
50
45
37
11
2,93
Итого
11,5
152
432
920
2350
286
354
1250
416
460
2180
738
9550
0,12
1,6
4,5
9,7
24,6
3,0
3,7
13.1
4,3
4,8
22,9
7,7
100

62
Краткие сведения по ядерной физике
Сумма 4-го столбца таблицы, вычисленная по формуле (80),
показывает, что у-излучение 1 г радия на расстоянии 1 см соз-
дает мощность дозы 9550 р/час или 9,55 р/нас от 1 мг. Во избе-
жание улетучивания радона радий должен находиться в герме-
тически закрытой ампуле и часть у-излучения поглощаться стен-
ками ампулы. Мощность дозы от 1 мг радия на расстоянии 1 см
VI
3.5
ч>
^*л
$-3,0
*
tit"
?
§
I
*ъ
Ъ?0<
*
&
?
f,5[
—
'\~fjf
А '
/| j
L i
l i
i i
/j j
1 I >
ILL
i
i ;
1
LJ
1
| i
l—l j.
i 1
>—1 i.
\\ !
_l
J_ 1
i i
_|__|_
i 1
i i M !
j • ; j
"Till
i 1 1 1
j ! I I ! 1 1
J 1
¦ j
I
Qf WQft№ Q? 0.3 QM 0.5 05 0.7 0.80,9 W 12 tM,6{82,0 2.5 3,0 {0 5,0 6Р108.09Щ0
Энергий фотоноб.МэВ
Рис. 19. Зависимость коэффициента поглощения у-^учей з зоздухе от
энергии фотонов
от источника, заключенного в платиновую ампулу со стенками
толщиной 0,5 мм, принимается равной 8,4 р/час. Эта величина
называется у-постояпной радия.
Очень часто интенсивность источника у-излучения определяет-
ся по его у-эквнваленту. Согласно решению Международного кон-
гресса радиологов в 1910 г., количества радия надлежит опреде-
лять не взвешиванием, а по интенсивности у-излучения и выра-
жать количества в миллиграмм-эквивалентах. В дальнейшем из-
мерение у-эквивалентов распространили на другие у-излучатели,
используя ту же единицу — миллиграмм-эквивалент радия. Одна-
ко эта единица, вполне однозначная для радия, становится неод-
нозначной при определении у-эквивалентов других излучателей
со спектром, отличным от спектра радия, у-эквивалент, выражен-
ный в миллиграмм-эквивалентах, будет зависеть от измеритель-
ной аппаратуры и от методики измерения. Поэтому, определяя
интенсивность у-излучателя в миллиграмм-эквивалентах, следует
условиться о методике измерения у-эквивалента. В основу опре-
деления у-эквивалента какого-либо препарата с данной фильтра-

Дозы ионизирующего излучения
63
цией положено измерение мощности дозы от радиевого источни-
ка. Это может быть выражено следующей формулой:
Р = 8,4 4 Р 1Час> (81>
г2
где /И — интенсивность источника в миллиграмм-эквивалентах
(мг-экв);
г — расстояние от источника в сантиметрах.
Можно написать эту формулу в более общем виде:
Р-=К~, (81а)
Г2
которая совпадает с выражением (81) при /( = 8,4 и с выражени-
ем (80), если К = 1,545- 108 ^-V/P1/ , а М — это число кюри в
точечном источнике.
§ 3. МОЩНОСТИ ДОЗЫ ОТ НЕКОТОРЫХ ПРОСТРАНСТВЕННО
РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ^ИСТОЧНИКОВ
Если источник не точечный, его можно разбить на бесконеч-
но большое число элементарных источников, которые рассмат-
ривают как точечные и интегрируют по всей области. Рассмот-
рим некоторые частные случаи.
1. Источник равномерно распределен вдоль прямой линии.
Обозначим через т активность, связанную с единицей длины,
тогда активность, связанная с элементом длины dlf равна rndl,
а дифференциал мощности дозы
dP = К-тП
Нетрудно убедиться, что dl= raf = Katj/ (рис. 20).
Тогда
ъ
Р = Кт Г— - Кт[
J Г2 J СОь'фЯ2
= /C-^-(arctg-|-— arctg-^-j. (82)
В частном случае бесконечной прямой arctg— = — ;
R 2
, а ъ
arctg — = :
s R 2
Р = К-^-. (82а)
г2
rrf»
СО, 9
?2
„Г W*
.
COS
w?
СОъ2 С
2 ф

64
Краткие сведения по ядерной физике
В другом частном случае a«R и b<<CR, arctg — = —;
R R
. b b
s R R
p = filL . b~a == ft. m(b — a)
R R
что и следовало ожидать, ибо m(b—а)—это активность всего
источника, который при этих условиях действует как точечный.
Ь
Рис. 20. Доза, создаваемая ак- Рис. 21. Дооа, создаваемая активным дис-
тивной линией ком
Легко понять, что выражение (82) справедливо и для мощ-
ности дозы на оси полого цилиндра радиуса /?, если на его бо-
ковой поверхности распределено радиоактивное вещество в ко-
личестве m на единицу длины.
Найдем теперь мощность дозы в точке, находящейся на про-
должении прямолинейного источника на расстоянии гх и г2 от
концов источника:
Г2~Г1 Km;
j г2 Vn н)
но г2 — Т\ = I — длина прямолинейного источника;
ГлГо =
/ \2
где /?= —*-±-^2 расстояние от точки наблюдения до середи-

Дозы ионизирующего излучения
65
ны прямолинейного источника. Окончательно получаем
Р = Кт 1 = КМ 1
*-(*!
/ \2 Я2 , / у2
\2R)
2. Источник распределен равномерно по поверхности круг-
лого диска. Обозначим через т активность, приходящуюся на
единицу поверхности. Найдем мощность дозы в точке на высоте
h над центром диска. Доза, создаваемая активным веществом,
расположенным на элементе поверхности между р и p+rfp, будет
равна
г*
Нетрудно видеть (рис. 21), что
rd 9 hd 9
dp =
cos 9 cos2 9
Л2
p = h tg <p и г2 =
cos2 9
Таким образом, dP=2nKm tg<pd<p,
arctg —
ft
P = 2*/On Г tg 9d ? = — 2-/Owlncosarctg — =
о
---2./tmlnj/l + ^ = */tmln(l+ -?-).
D2 D2 \ D2
В предельном случае —<1 ln(M =— . Прихо-
/г2 h2 / Л2
дим, как и следовало ожидать, к выражению
к тт;?2 = к м
Л2 Л2 '
т. е. к формуле точечного источника.
3. Источник равномерно распределен по объему шара. В об-
щем случае эта задача сложная; мы рассмотрим мощность дозы
для точки, лежащей на поверхности шара. Обозначим в этим
случае через т активность, отнесенную к единице объема. Тогда

66
Краткие сведения по ядерной физике
Для элемента объема можно написать выражение (рис. 22)
dv = 2 к г sin <p rd у dr. (83)
Подставляем значение — из формулы (83) и интегрируя
по г от 0 до 2/? cos ф и по ф от 0 до — , получаем
*А 2R cos <р г./,
Р = 2 тг /Cm J sin ф d cp j dr = 2 тс /Cm f 2/? cos cp x
0 0 0
X sm<pdcp = 2 it/Cm/? j sin2cp dcp = 2тг/С/пл
о
Подставляя вместо m его значение т:—™ (где ^~~ актив-
ность всего шара), получаем
2. R*
(84)
Это значит, что для точки,
расположенной на поверхности
шара, излучатель, равномерно
распределенный внутри шару,
может быть заменен излуча-
телем, сосредоточенным в цен-
тре шара, если ввести коэффи-
3 п
циент —. С другой стороны,.
для точки, удаленной на рас-
стояние, во много раз превы-
шающее его радиус, можно
пренебрегать пространствен-
ным распределением и счи-
тать, что весь излучатель со-
средоточен в центре шара, т. е.
будет действительна форму-
ла (81а). Следовательно, для всех промежуточных случаев
Рис. 22. Доза на поверхности шара
/с
м
< Р < — /С
2
М
R2
§ 4. УЧЕТ САМОПОГЛОЩЕНИЯ В ИСТОЧНИКЕ
Если излучатель распределен в некоторой массе, то при рас-
чете мощности дозы нужно учесть самопоглощение. В общем ви-
де мощность дозы в некоторой точке будет равна

Дозы ионизирующего излучения
67
-ч~
mdv -*r'
е
а если излучатель однородный, т и ц не зависят ют координат.
р = Кт [^~е""Г\ (85)
J rz
где интеграл берется по всему объему v, занятому излучающим
веществом, г — расстояние от элемента объема до данной точки,
г' — участок г внутри излучателя. Если излучение не монохрома-
тическое, мы вместо выражения (85) должны написать сумму
интегралов, соответствующих каждому компоненту излучения в
отдельности. Очевидно, что учет самопоглощеиия сводится к на-
хождению отношения
г" г*-1 (86)
J г2
которое может значительно меняться в зависимости от геометрии
и свойств излучателя.
Найдем значение % для шара, если точка наблюдения лежит
на его поверхности. Знаменатель в формуле (86) найден в пре-
дыдущем параграфе, он равен 2nR. Числитель может быть запи-
сан в такой форме:
тс/2 2R cos о
И
2 те r2dr sin 9 d? — 0, г
е ' =
о о
л/,2Ясозг г/2
= 2-f jVl'rsin?dc?d/- -^fsin?d9[l-e-2'j/?COS9]
оо о
о -и
2 г. I 2 те f _ 2 ц Я cos <~ . ,
= — cos 9 \е *п -sm©d9==
2те Г. 1
?• [ 2 ix Яv ' |'
откуда
¦ 2ц.Я
2»R-l+e
* в *оП^ • (87)

68
Краткие сведения по ядерной физике
Когда |i#->-О, как и следовало ожидать, ^1, а для больших
значений \x,R
1
и к
Выражение для мощности дозы получим, умножив соответст-
нующее выражение без учета самоноглощения - - А - — =
О г>2
3 „ 4/3 - #3/72 .
-~- —л — на х- т. е. в частном случае больших радиусов
Р = 2к/С—. (88)
Это означает, что если излучающее тело обладает размерами,
значительно превосходящими -^-, мощность дозы зависит не от
ti
общего количества радиоактивного вещества, а от его концент-
рации. Поскольку выражение (88) не зависит от радиуса, можно
отнести его и к бесконечно большому радиусу, т. е. оно справед-
ливо для точки, лежащей на поверхности полупространства, за-
полненного радиоактивным веществом.
Очевидно, что мощность дозы в точке, окруженной со всех
сторон радиоактивным веществом, будет в два раза большей,
т. е. 4лК— . К этому же результату можно прийти, непосредст-
венно проинтегрировав выражение (85). Действительно, если
для элемента объема напишем dv = 4xr2dr, a — =-л^г, то
Р - Km \ Ar.r'krdr = ^Kmu
о
Само собой разумеется, что бесконечно большой радиус прак-
тически означает большой по сравнению с величиной —.
[X
Рассмотрим дозу от активного стержня в точке, находя-
щейся на его оси на расстояниях г{ и г2 от его обоих концов, до-
статочно больших по сравнению с его радиусом. Для дифферен-
циала мощности дозы можно написать
dP=Km^e-{r-'*)a' , (89)
г
где г — расстояние до точки наблюдения от элемента длины;

Дозы ионизирующего излучения
69
т — активность единицы длины стержня.
р=Кт dr = Кте и —-— =
J (»rJ J t*
dt.
цг,
a^
Интегрируя по частям, получаем
dt
Интеграл вида
H'l
обозначаемый Et (x), является
функцией нижней границы и называется интегральным экспо-
ненциалом.
Очевидно,
[ — dt = — Ei(—x),
X
- Гг со со
dt =
= — [Ei (— ц гг) — Ei (— ji r2)].
Следовательно,
P - /Cm"
е^Ч^Ч-^^-^Ч-!1^)
№
Для функций Ei(x) имеются таблицы (см. приложение II).
Если п>>Г2—п, то, обозначая через # расстояние от точки
наблюдения до середины стержня, можем в формуле (89) заме
нить г2 на R2, и тогда
= J^^L(i_e-^),
Я2 iW '

70
Краткие сведения по ядерной физике
откуда
г-*1\
Мощность дозы в точке над центром круглого диска
конечной толщины. Если радиус
диска R, толщина диска d, а рас-
стояние от точки наблюдения до
центра лиска обозначим че-
рез R (рис. 23), тогда для диф-
ференциала мощности дозы
можно написать
dP =
Kmdve~v-rt
Рис. 23. Доза над толстым дис-
ком
dv = 2-г sin cp rrfcp dr,
— = 2?r sin cp dydr.
г2
Учитывая, что dr' = dr, мож-
но написать
rf/cos 9
Р--=
f 2-/tmsin?<b \ e-^dr'.
Для фмакс принимаем значение arctg —. Это не совсем
точно. Такое выражение соответствует диску с конической боко-
вой поверхностью. Однако при не очень больших толщинах дис-
ка ошибка невелика. Следовательно,
arctg
М
2 г. Km
.f"-
;?)sin cp dy =
arctg -
2ъ Km
[l-cosarctg-^- f a cos* sin ? d?],

Дозы ионизирующего излучения 71
Заменяя переменную интегрирования
Z; aZ — sin ? a ©; sin ? а о
cos 9 cos2 9
, 7 cos2 9 , A dl
(n</J r Z2
и соответственно границы интеграла
D
при ф = 0 Z=ud; при cp = arctg —
¦ dj/:
м .. л, / 1+ я2
х R V &
cos arctg ——
/l
можно его преобразовать следующим образом:
arctg — ?.d 1/ 1 + —
I cos <р • . * * ( с~ dZ
\ е т sin V" г — Н-" |
22
"Z^7 ^ г"* Л7
Выражение вида х I —-— dt является функцией х и называет-
X
ся функцией Кинга. Эта функция табулирована (см. приложе-
ние II). Очевидно, что интеграл, полученный нами, можно выра-
зить через .функцию Кинга —Ф(*):
м
1
/
'+».
-*("Vi+f)'

п
Краткие сведения по ядерной физике
Окончательно получаем
Р =
2% Km
V
i +
As
ф W&y 1
Ф(|1й0 —
№
Л2
(91)
Нужно отметить, что так же, как и экспоненциальная функ-
ция, Ф@) = 1, Ф(оо)=0.
Для точки, мало удаленной от диска (h<<R),
Ф
(Mj/l +
R2)_
О и Р =
2-rtKm
{1_ф(^й)}.
Если \xd велико, получаем, как и должно быть для полупро-
странства, Р = —: *. Мощность дозы в центре полого шара
и-
со стенками толщиной d, содержащими равномерно распреде-
ленное радиоактивное вещество. В этом случае элемент объема
равен dv = 4nr2dr и
rt -f d d
P = 4izKm j e~*r'dr ^ 4 * Km je~*r'dr' =
4тг/(т
A-
-ji </¦
).
(92)
Вследствие шаровой симметрии все элементы телесного угла
вносят одинаковый вклад. Таким образом, доза, определяем
о ,-¦ К fit /1 — p. d \
мая единицей телесного угла, будет равна — A—е ).
Если расстояние до точки наблюдения значительно больше
поперечных размеров плоско-параллельной пластины произволь-
ной формы, то эту пластину можно рассматривать как элемент
шарового слоя, и для мощности дозы получается выражение
р= qIULA —e~^d
),
(93)
где Q — телесный угол, охватываемый пластиной в точке наблю-
дения.
* Нужно отметить, что в начале зтого параграфа (см. стр. 68) мы по-
лучили такое значение для мощности дозы в точке, лежащей на поверхности
полупространства, а в данном случае в отдалении от нее Эго значит, что
пока расстояние от поверхности мало по сравнению с ее размерами, Р=const.

Дозы ионизирующего излучения
73
При [xd-vO
Следовательно,
-> 1 и Р = 2 /fmd.
и- а
В случаях, представляющих практический интерес, геометри-
ческие конфигурации могут оказаться более сложными. Однако
с достаточно хорошим приближением их можно большей частью
представить как ту или иную комбинацию рассмотренных нами*
¦т
os
03
0,7
^0.5
§4i
I
I
0.1
Oj
w
V
2.0 2.5 $0 45 \Q
\5
AO/ta
Рис. 24. Зависимость самопоглощения от произведения [ia для шара
(/), цилиндра B) и стержня C)
случаев. На рис. 24 представлена величина % для некоторых тел>
правильной формы при условии, что точка наблюдения достаточ-
но удалена от этих тел и в случае стержня лежит на его оси. На

74
Краткие сведения по ядерной физике
оси абсцисс отложено значение \ia, где а — линейный параметр,
характеризующий данное тело. Для цилиндра и шара — это их
радиус, а для стержня — половина его длины.
§ 5. ДОЗЫ, СОЗДАВАЕМЫЕ а И р ЧАСТИЦАМИ
При попадании а-лучей на какую-либо биологическую ткань
они проникают на небольшую глубину, соответствующую их ос-
таточному пробегу. Приближенно можно считать пробег в био-
логической ткани равным пробегу в воде. Принимая относитель-
ную молекулярную тормозную способность воды равной 1,5, по-
лучим на основе формулы B6) для отношения пробегов в возду-
хе при нормальных условиях и в ткани такое значение:
Явозд Рвод^возд^ 1-14,4 Qf>c-
#тк РвоздМвод 0,001293- 18
Поскольку пробеги а-частиц в воздухе измеряются сантимет-
рами, пробеги в ткани измеряются десятками микронов. Оче-
видно, что для а-частиц данной энергии поглощенная доза не-
сколько возрастает с глубиной проникновения, пока остаточный
пробег не уменьшится до значения ~5 \i, что соответствует про-
бегу в воздухе при нормальных условиях ~0,5 см (при таком ос-
таточном пробеге удельная ионизация наибольшая). Если на
поверхности ткани находится слой а-излучателя, зависимость
поглощенной доли от глубины оказывается более сложной, так
как в этом случае на глубину, равную пробегу в ткани, проника-
ют лишь те частицы, направление движения которых совпадает
с нормалью к поверхности. Остальные частицы в зависимости от
направления движения заканчивают свой пробег на различных
меньших глубинах. В конечном итоге с глубиной поглощения до-
за уменьшается, обращаясь в нуль на глубине, равной пробегу
а-частиц. Среднюю поглощенную дозу в слое, соответствующем
глубине проникновения а-частиц, легко подсчитать из следую-
щих соображений. Обозначим через п число а-частиц, падающих
на 1 см2 поверхности ткани. Тогда общая энергия пЕ поглощает-
ся в слое, равном ¦ возд- см.
' * 925
Следовательно, поглощенная доза D равна
^ Мэв ллг
пЕ * 925
D = ?* = пЕ ¦ 925 (Мэе/см>) ~ ^^- Мэв/г =
^ВОЗД СМ АВОЗД АВОЗД
пЕ • 925- 1,6 • 10" , , ч пЕ t с 1п-5
(эрг/г) = -^- 1,5 . 10~& рад. (94)
АВОЗД АВОЗД

Дозы ионизирующего излучения
75
При падении пучка E-частиц на поверхность ослабление ин-
тенсивности потока частиц может быть представлено формулой
Если отнести/ к одному квадратному сантиметру, [х выражать
в см2/г, х — в г/см2, то количество энергии, поглощенной в одном
грамме вещества, будет равно J[x. Коэффициент поглощения
можно приблизительно представить формулой
22
«1 = ^Г см'г>
где Е выражено в Мае.
Для потока энергии можно написать
/ = пЕ . 1,6 • 1(Г6 эрг/см2 = 0,35 . 1,6 . lO~~6nE =
= 0,55- \0~6пЕ эрг/см2,
где ? — средняя энергия р-частиц;
я — число частиц, падающих на 1 см2 поверхности.
Тогда для дозы получаем выражение
D = пЕ • 0,55 • 10~6 -||-эрг/г=п °'12' 10" рад. (95)
У Е
Рассмотрим, наконец, дозы, создаваемые а- или 0-лучами при
попадании излучателей в организм. Допустим, что в какой-то
части организма равномерно распределен а- или 0-излучатель с
концентрацией с кюри/г. Если область равномерного распреде-
ления не очень мала, можно считать, что вся освобождаемая из-
лучателем энергия поглощается в том же объеме. Следователь-
но, мощность дозы определяется из соотношения
Р — с — = 600с раб сек. (96)
100 н
Если радиоактивное вещество из организма не выводится, то
полная доза, поглощенная организмом, равна
со оо
D = Г Pdt = f P<fi~u dt = -^ = J00?i?_ = 850c0?T. (97)
о о
При непрерывном выводе вещества из организма с периодом
полувывода х убыль удельной активности происходит по экспо-
ненте
-(х+—)'
с = с„е 1 т ; .

76
Краткие сведения по ядерной физике
Следовательно,
D _ 600с01 _ 850с0? _ 850с0?Т ,ад>
~ In 2 I 1 ~ Т
тут т
Если период полувывода велик по сравнению с периодом по-
лураспада, получается опять формула (97).
§ 6. ДОЗЫ, СОЗДАВАЕМЫЕ НЕЙТРОНАМИ
Быстрые нейтроны при столкновении с ядрами передают и\г
часть своей энергии. Эти ядра отдачи, проходя через вещество,
действуют как заряженные частицы. Обозначим число ядер
/-го вида в 1 г вещества niy эффективное поперечное сечение ъ.
и долю энергии, теряемой в среднем при одном столкновении,/,
а через N — число нейтронов с энергией Еу падаюших на 1 см2
поверхности. Тогда доза, в раду будет равна
D = NE^alfini ~?— = 1,6- Ю-8 VaifiniNE.
Здесь Е выражено в Мэв.
Можно принять, что биологическая ткань в среднем содержит
10% Н2, 4% N, 73,6% 02 и 12% С. Этому соответствуют значения
л^.б-КJ2; 1,7* 1021 и 6*1021 атомов на грамм. Для упругих со-
ударений, играющих основную роль в торможении нейтронов,,
можно написать [см. формулу E9)]
f _ 2A
it —
(А + 1J
Пользуясь приведенными величинами и значениями попереч-
ных сечений как функции энергии нейтронов [8], можно подсчи-
тать дозу, приходящуюся на 1 нейтрон/см2 как функцию от энер-
гии. На рис 25 пр'иведен результат такого подсчета для энергии
до 20 Мэв.
Действие медленных нейтронов связано с вызываемыми ими
ядерными превращениями. Можно перечислить следующие-
реакции: Н(л, v)D, N14 (л, p)Cl\ Na23(n, Y)Na24, С137(л, Y)C138,
Р31(л, y)P32> Са44(л, у)Са45. В результате первой из этих реакций
возникают фотоны с энергией 2,23 Мэв> в результате второй ре-
акции возникают протоны с энергией 0,6 Мэв. Остальные реак-
ции приводят к образованию активных изотопов. Концентрация
указанных выше элементов в биологических тканях и их эффек-
тивные поперечные сечения приведены в табл. 2.

Дозы ионизирующего излучения
77
Таблица 2
Элемент
и
N
Na
Р
С!
Са
Концен-
трация
% (вес,)
10,15
3,05
0,1
1,02
0,19
2
Числе
атомов
в 1 см3
6-Ю22
1.3-1021
2.6-10»*
2,1020
3,2- ЮЦ
3-Ю20
Эффектив-
ные попе-
речные се-
чения теп-
ловых ней-
тронов
барн
0,33
1.7
0,5
0,2
0,56
0,0013
Макроскопи-
ческое сечение
— 1
см
2-Ю-2
2,2-20~4
1,3-10
0,4 10~4
1,8-10—5
3,9-10—6
Мощность дозы, созда-
ваемой потоком в 1000
нейтронов на 1 см2/сек
мгновенная
0,4 рад/сек
0,022
мкрад/сек
—
—
—
—
при облу-
чении в
течение
часа
мкрад/с^к
—
3-10~5
7,5-10—7
6,5-10—4
ыо-8
V
ч
II*
12 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 К 15 16 17 16 19 20
Энергия нейтронов, Мэб
Рис. 25. Доза нейтронов в зависимости от их энергии
По формулам G5) и (96) можно вычислить мощности дозы.
создаваемые тем или иным потоком медленных нейтронов.
В табл. 2 приведены результаты таких подсчетов. При этом мы
считали, что примерно 60% у~излУчения от реакции Н(я, y)D
поглощается в тканях. Мощность дозы, обусловленная активи-
рованными изотопами, после прекращения нейтронного облуче-
ния постепенно уменьшается. По формуле (97) может быть под-
считана вся доза. Для Na, P, Cl и Са эта доза при облучении в
течение часа в потоке 1000 нейтронам2-сек оказывается соот-
ветственно равной 2,5; 1,4; 2,3 и 0,24 мкрад.

78
Краткие сведения по ядерной физике
Нужно иметь р виду, что мощность поглощенной дезы в от-
дельных органах может оказаться более высокой, чем приведен-
ная в табл. 2, например в костных тканях причиной такого по-
вышения поглощенной дозы может быть большее содержание
кальция. Кроме того, вследствие диффузии тепловых нейтронов
действительные плотности потоков в ткани могут оказаться в
2—3 раза выше, чем плотность потока тепловых нейтронов, па-
дающих на поверхность.
Задачи.
1. Определить мощность дозы иа расстоянии: а) 1 м от препарата Со60 к
1 кюри и б) иа расстоянии 3 м от препарата Со60 в 2 кюри. Соьо испускает фо-
тоны с энергией 1,17 и 1,33 Мэву по одному на раопад. Соответствующие этим
энергиям коэффициенты поглощения в воздухе равны 3,5- 1СР5 см и 3,35 •
•10~5 см.
Ответ: а) 1,3 р/час; б) 0,29 р/час.
2. На квадратный сантиметр поверхности кожи падает 10 а-частиц Ро21С
(?=5,3 Мэв). Определить дозу иа поверхности.
Ответ: 200 мкрад.
3. Если допустимая доза в неделю равна 0,1 р, то каким количеством ра-
дия и Со6Э создается на расстоянии 1 м допустимая мощность дозы при про-
должительности работы с этими веществами 1 час, 4 часа, 6 час. в день?
Решение. При продолжительности работы t час, допустимая мощность
0.1 105 i»8
дозы Равна ОСПАр/се* = мкр/сек=~— мкр/сек, или 4,7; 1,1; 0,8 мкр/ечк
соответственно для продолжительности работы 1 час, 4 и 6 час. в день.
Мощность дозы, создаваемой 1 мг радия на расстоянии 1 см. равна
о, , 8,4-10*
8,4 р/час или ~3600—MKPlceK на расстоянии 1 см или 0,23 мкр/сек иа расстоя-
нии 1 м. Таким образом, для радия получаем соответственно 20,5; 4,8 и 3,5 мг.
Мощность дозы, создаваемой 1 мкюри Со60 на расстоянии в 1 см, равна
13 р/чес (см. задачу 1). Аналогично получаем: 13; 3,2 и 2,2 мкюри.
4. Какова мощность дозы иа расстоянии 1 м or препаратов Na:4, Fe5s и
Zn65 активностью в 1 кюои? Энергия фстонов и процент выхода соответственно
равны: 2,752 A00%), 1,368 A00%) для Na-4; 1,098 E3.9%), 1,289 D5,8%) для
Fe*> и 1,12 D4%) для Zn65.
Ответ: 1,9; 0,62 и 0,27 р/час. (коэффициенты поглощения в воздухе см
по кривой рис. 19).
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 4
1. Г. В. Горшков. Гамма-излучение радиоактивных тел. И^д. ЛГЧ.
1956.
2. К. К. Аглницев. Дозиметрия ионизирующих излучений, ГИТТЛ.
3. И. В. По ройков. Рентгенометрия, ГИТТЛ, 1950.
4. С. Н. Ардашииков, Н. С. Четвериков. Атомиая энергия, 3,
1957, стр. 238.
5. G. S. Hurst, The British Journal of Radiology, XXV11, 1954, p. 353.
6. J. G. Hoffman, L. H. Hempelman, Amer. J. Roentg. Rad. Therapy
and Nucl. Medicine, 77, 1, 1957, p. 144.
7. Исследования в области дозиметрии ионизирующих излучений, Сб.
статей, Изд. АН СССР, 1957.
8. Д. Ж. Хьюдж н Р. Б. Шварц Атлас нейтронных сечений, изд. 2-е,
Атомиздат, 1959.

Физические основы защиты от внешнего излучения 7$
Глава 5
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВНЕШНЕГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
Защита от действия излучения на организм заключается в
предотвращении попадания излучающего вещества в организм и
в экранировании организма от внешних по отношению к нему
излучателей. Первое достигается комплексом мероприятий по
организации рабочего места и соблюдением правил личной ги-
гиены. Эти вопросы рассматриваются в разделе II. Из внешних
излучений проще всего осуществить защиту от а- и р-лучей. Как
правило, толщина стенок ампул закрытых препаратов бывает
достаточна, чтобы поглотить а- и р-лучи. При работе с откры-
тыми препаратами а-излучающего вещества руки могут быть
защищены перчатками, а остальные части тела предохраняются
слоем воздуха, в котором поглощаются а-лучи. При работе с от-
крытыми препаратами р-излучающих веществ для защиты от
внешнего облучения следует применять легкие экраны из алю-
миния или плексигласа, толщина которых в зависимости от энер-
гии определяется из соотношения B9). Основные мероприятия
по защите от внешних излучателей направлены главным образом
на создание экранов для проникающей радиации, т. е. у-лучей и
нейтронов.
§ 1. ЗАЩИТА ОТ у ЛУЧЕЙ
Для защиты от у-лучей применяются экраны из различных
материалов. Толщина экрана определяется из формулы D9).
Решая ее относительно толщины экрана, получаем
_Г
* = "~П V=J!liL= 2-31g" , (99>
и- и- и-
где п—кратность уменьшения дозы, которую нужно достигнуть
при помощи данного экрана. Выражая \i через слой половинно-
го ослабления jc»/lt мы можем для толщины экрана написать
у-^у 1пп —у. 1%п — у {%п лот
X = Xi/9 = Xt/ = Xi/9 . (JUU
/г In 2 /г Ig2 1г 0,3 V ;
Вообще говоря, в формулах (99 и 100) вместо р, и х г/2 нуж-
но подставлять их эффективные значения (см. § 3 гл. 2), полу-
чающиеся с учетом рассеянного излучения для конкретных гео-
метрических условий. Если нужная кратность ослабления для
какого-нибудь частного случая определяется экспериментально,
то эффективный слой половинного ослабления также может

30
Краткие сведения по ядерной физике
быть определен экспериментально для данных конкретных усло-
вий. Чаще, однако, при проектировании защиты для работы с
радиоактивными веществами приходится рассчитывать толщины
защитных экранов, задаваясь определенными количествами ве-
щества с заданной активностью в некоторых заданных геометри-
ческих условиях. Пользуясь коэффициентами ослабления у~лУ~
чей, приведенными в справочниках, которые относятся к узким
параллельным пучкам, и формулами D9), (99) и A00), мы по-
лучим ослабление первичных лучей без учета рассеянного излу-
чения. При поглощении у~лУчей толстыми широкими экранами
роль рассеянного излучения возрастает с увеличением толщины
экрана и формула D9) должна быть дополнена предэкспонен-
циальным множителем.
Одну приближенную формулу с предэкспоненциальным мно-
жителем E3) мы уже рассматривали, но она применима лишь к
легким материалам и для не очень мягких у~лучей. Для среды,
где проникающая способность первичных у-лучей больше, чем у
вторичных, действительна такая приближенная формула:
/ = /0Л"' \ A0!)
где k — константа, зависящая от геометрии источника, энергии
фотонов и материала поглотителя.
В средах, где проникающая способность первичных у~лУчей
меньше, чем у вторичных, приближенная формула имеет такой
вид:
/ = 10х~ъ/6е( ~]" ** + " /^) A02)
для плоского источника \-лучей и
/ = I0x~l 1/G<?(- %** + н У^х) (ЮЗ)
для точечного источника у~лУчей,
где \>>т— коэффициент ослабления параллельного пучка лучей
для энергии, соответствующей максимальной прони-
кающей способности;
И—некоторая постоянная.
Значения Ет энергии, соответствующей максимальной про-
никающей способности, приведены для ряда элементов в табл. 3.
Учитывая монотонность изменения Ет с порядковым номером,
можно, пользуясь этой таблицей, найти Ет для любого элемен-
та. В табл. 4 приведены значения \im и И для некоторых
веществ.
Отношение мощности дозы за экраном к мощности дозы пер-
вичных у-лучей в той же точке называют фактором накоп-

Физические основы защиты от внешнего излучения 81
Таблица 3
Энергии, соответствующие минимальным коэффициентам ослабления
Z
4
5
6
7
8
9
10
13
Элемент
Be
В
С
N
О
F
Ne
А1
Em> Мэв
94
70
55
45
40
34
30
21
z
| 20
26
30
40
48
56
74
82
92
Элемент
Са
Fe
Zn
Zr
Cd
Ba
W
Pb
и
E„, Мэв
13
9
7,6
5,4
4,4
3.9
3,5
3,4
3,3
Таблица 4
Величины Н и
Вещество
V-m. см^г
0.0167
0,0216
0,0300
0,0351
;jLm для некоторых веществ
Я
2,0
2.1
2,8
2,6
Вещество
Вольфрам ....
¦*«. см*/г
0.0391
0,0410
0,0425
Я
2,5
2,3
2,1
лен и я1. На основе формул A01) и A02) и результатов экспе-
риментальных исследований получены значения фактора накоп-
ления для некоторых веществ в диапазоне энергий \*лУчей До
10 Мэв и до толщин, соответствующих ослаблению первичных
лучей в е20 раз. Эти значения фактора накопления приведены в
табл. 5.
Зависимость кратности ослабления доз (у) от кратности ос-
лабления первичных лучей (х) может быть приближенно пред-
ставлена формулой
lgy = a\gx + b. A04)
Коэффициенты а и Ъ этого уравнения для различных мате-
риалов и энергий представлены >в табл. 6.
1 Термин «фактор накопления» можно считать установившимся. В руко-
водстве А. В. Бибергаля и др. [2] этот термин (Build up factor [5, 6] перево-
дится как «множитель возрастания»). Некоторые называют его «пред-
зкспоненциальным множителем». В справочнике Н. Г. Гусева [3] он называется
<множителем Фано». Наконец, в книге «Физика ядерных реакторов» [4] он
переводится как «фактор накопления».

82
Краткие сведения по ядерной физике
Энергия Е
Таблица 5
Факторы накопления для некоторых веществ
(XX
__;_
2
4
7
1
10 15
20
Вода
I 3.09
2,52
2,08
1,83
1,69
1 ,58
1,46
1,39
1,32
7,14
5,14
3.50
2,77
2.42
2,17
1,91
1,77
1,63
23,0
14,3
7,21
4,88
3.91
3,34
2,80
2.49
2,22
72.9
38,8
14.6
8.46
6,23
5,12
4,08
3,51
3.04
166
77.6
24,0
12.4
8.63
6,94
5,33
4.50
3.82
455 1
178
44,7
19.5
12.8
9.97
7.34
6.05
5,07
Алюминий, бетон, кирпич
4,24
3.31
2,61
2,32
2,08
1,85
1,68
1,55
9,47
6.57
4.62
3,78
3,22
2,70
2,37
2,12
21,5
13,1
8,05
6.15
5,01
4,06
3,45
3,01
38,9
21,2
11,9
8.65
6.88
5.49
4,58
3,96
80.8 I
37.9
18,7
13.0
10,1
7,96 |
6,56
5,63
3,09
2,88
2,38
2,12
1,94
1,72
1,56
1,42
Же
5,98
5,39
4,08
3,44
3,03
2,58
2,23
1,95
лезо
11,73
10,21
6,99
5,74
4.91
4.14
3,49
2,98
19,23
16,18
10,47
8,35
7.11
6.02
5,07
4,35
35,42 1
28,31
16,83
13,25 1
11.23 I
9,89 1
8,50 1
7,54 !
1,42
1,69
1,76
1,68
1,56
1,46
1,40
1.30
1,23
Свинец
1,69
2,26
2,51
2,43
2,25
2.08
1.97
1,74
1,58
2,00
3,02
3,66
3,75
3,61
3.44
3,34
2,89
2,52
2,27
3,74
4,84
5,30
5,44
5,55
5,69
5,07
4,34
2,65
4,81 ,
6,86
8,44 |
9,80 |
11,74 1
13,80
14.05
12,54

Физические основы защиты от внешнего излучения 83
Таблица 6
Е
М9в
0,256
0,5
1
2
3
4
5,11
6
8
10
Вода
а
0.690
0.735
0.814
0,855
0,875
0.887
0,900
0.909
0,914
Ь
—0,768
—0,643
—0.494
—0,411
-0,351
-0.309
-0.256
—0.228
—0,179
Алюминий, бетон,
кирпич
а
0,812
0.846
0,877
0,891
0,902
0.909
0,913
0,917
Ь
-0,643
-0.541
—0.444
—0,383
-0.335
—0,279
-0,229
—0.188
Железо
а
0.845
0,856
0,876
0,882
0,885
0.882
0,884
0,881
Ъ
-0.502
-0.475
-0,391
—0,326
—0.275
—0,206
-0,153
-0,090
Свинец
а 1 Ь
0.952
0,923
0,901
0.879
0.862
0.842
0.825
0,815
0.821
—0,136
—0,210
—0.220
—0.169
—0.114
—0.048
+0,005
0,077
0,108
Таким образом, можно наметить такую последовательность
расчета защиты: 1) исходя из удельной активности и количества
радиоактивного вещества рассчитать мощность дозы в точке или
в точках, подлежащих экранированию (см. гл. 4, § 2); 2) в за-
висимости от условий работы (длительность пребывания, нали-
чие других вредных воздействий и пр.) с учетом некоторого за-
паса на неопределенность исходных данных, установить допусти-
мую мощность дозы от у-лучей и соответствующую ей кратность
уменьшения дозы; 3) в зависимости от выбранного для защиты
материала по формуле A04) перейти к кратности ослабления
первичных лучей; 4) по формулам (99) или -A00) определить
толщину экрана. Толщину экрана можно также определить по
таблице толщин защиты в широком пучке гамма-лучей, приве-
денной в литературе [3, 8].
При определении необходимой кратности уменьшения дозы
нужно руководствоваться предельно допустимыми дозами с уче-
том всех условий работы. Так, например, при наличии несколь-
ких излучателей в данном помещении или в окружающих поме-
щениях защита должна обеспечивать понижение мощности дозы,
обусловленной всеми источниками, до допустимого уровня. При
этом нужно также учитывать мощность дозы от рассеянного из-
лучения. При проектировании защиты для новых предприятий
или капитальной реконструкции полагается предусмотреть пя-
тикратный запас по мощности дозы. Если по условиям работы
облучение будет не длительным, допустимая мощность дозы мо-
жет быть соответственно повышена.
§ 2. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Если по условиям работы нет надобности экранировать ис-
точник v-излучения со всех сторон, можно ограничиться экрани*

84
Краткие сведения по ядерной физике
рованием одной или нескольких сторон, обращенных к персона-
лу. При этом нужно, однако, предусмотреть дополнительную
защиту от рассеянного излучения. Существенную роль играют
лишь лучи, рассеянные под углами, близкими к 90° и большими,
вплоть до 180°. Действительно, защита от лучей, рассеянных
под углами меньшими, чем 90°, обеспечивается, как правило, за-
щитой от прямого излучения. Энергия рассеянных фотонов ока-
зывается значительно меньшей, чем первичных. При рассеянии
под углом 90° максимальная энергия фотонов равна 0,511 Мэв,
а рассеянных под углом 180°—0,256 Мэв. Действительно, соглас-
но формуле D0),
A v 1
h v 2/г v 9
1 + pin* —
m0c* 2
AV= — . A05)
1 +2 rsin2
При ф = 180° предельное значение Av', когда Av-^oo, будет
равно —|—, а при ф=90° предельное значение Av' равно
пг0с2. Интенсивность рассеянного излучения зависит от геомет-
рических условий, величины и материала рассеивателя. Экспе-
риментальный материал по интенсивности рассеянного излуче-
ния в настоящее время еще недостаточный.
В литературе приведены экспериментальные данные по излу-
чению Со60, рассеянному под углом 90°. Если на некий рассеи-
ватель попадает излучение из единицы телесного угла (стерра-
диан), то в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановлен-
ном от рассеивателя к направлению первичных лучей, доза, соз-
даваемая рассеянными лучами, составляет примерно 0,5% от
дозы, создаваемой первичными лучами из этого источника. Та-
ким образом, определив телесный угол, под которым первичные
лучи попадают на рассеиватель, мы можем заменить рассеянные
лучи некоторым фиктивным препаратом с меньшей интенсив-
ностью. Далее определяем необходимую кратность уменьшения
дозы и, исходя из этого, толщину защиты, использовав для оп-
ределения жесткости формулу A05).
Нужно иметь в виду, что иногда может оказаться более вы-
годным вместо защиты от рассеянного излучения ослабить пря-
мое излучение, выходящее в сторону, не обращенную к персона-
лу, и тем самым уменьшить интенсивность рассеянного излуче-
ния. Хотя защитный экран при этом должен стать более тол-
стым, но поверхность его будет меньшей, и в определенных кон-
кретных условиях такая защита может оказаться более легкой
и компактной.

Физические основы защиты от внешнего излучения 85
Кроме рассеянных у-лучей к вторичному излучению относятся
электроны, вырываемые из поверхности экрана. Вследствие
большой ионизирующей способности электронов, непосредствен-
но у поверхности экрана на расстоянии порядка пробега элект-
рона мощность дозы будет несколько повышена. Электроны вы-
летают из некоторого эффективного слоя, толщина которого за-
висит от пробега электронов в данной среде. Очевидно, что чис-
ло вылетающих электронов при одинаковой интенсивности у-лу-
чей пропорционально толщине эффективного слоя и числу элект-
ронов, вырываемых в единице объема вещества экрана. При из-
менении плотности материала экрана без изменения химическо-
го состава увеличению толщины эффективного слоя будет соот-
ветствовать уменьшение числа электронов, образующихся в еди-
нице объема, причем их произведение останется неизменным.
Однако для экранов разного химического состава это произве-
дение будет различным. Опыт показывает, что это произведение
(следовательно, и число вторичных электронов) больше у ве-
ществ с большим порядковым номером. Наименьшим выход вто-
ричных электронов оказывается у веществ с промежуточными
атомными номерами, таких как железо, медь, цинк и т. п. По
этой причине для уменьшения вторичного электронного излуче-
ния рекомендуется экраны из тяжелых элементов покрывать
слоем вещества с промежуточным атомным весом толщиной по-
рядка пробега электронов.
§ 3. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ у-ЛУЧЕЙ
Одним из наиболее распространенных материалов для защи-
ты от у-лучей является свинец. Однако во многих случаях по
ряду соображений и в первую очередь по экономическим сообра-
жениям от него приходится отказываться.
С точки зрения минимального веса защитных экранов выгод-
нее всего выбирать материал большой плотности с большим
атомным весом. Преимущества большого атомного веса особен-
но сильно сказываются при экранировании источников со срав-
нительно мягким излучением. При мягком излучении роль фо-
тоэффекта в процессе ослабления увеличивается, а массовый
коэффициент фотоэлектрического ослабления, как мы знаем,
Z4,6
приблизительно пропорционален отношению —: , т. е. при-
/г
мерно Z3-5.
Особенно выгодно применять такой материал, как свинец,
когда источник должен быть окружен экраном со всех сторон,
например для контейнеров. Действительно, если даже массовый
коэффициент ослабления у легкого и тяжелого веществ одинако-
вый, то отношение толщин стенок обратно пропорционально от-
ношению плотностей. Отношение объемов примерно разно отно-

86
Краткие сведения по ядерной физике
шению третьих степеней толщин, т. е. третьей степени обратно-
го отношения плотностей.
Конечно, хорошими защитными материалами, помимо свин-
ца, являются также тяжелые вещества, как уран, торий, висмут,
вольфрам, золото, платина, ртуть и некоторые другие тяжелые
элементы, но их применение оправдывается только в тех слу-
чаях, когда функцию защиты они выполняют попутно. В тех
случаях, когда вес и компактность не играют существенной ро-
ли, как например в стационарных защитных стенках, исполь-
зуются строительные материалы: бетон, кирпич, железобетон,
дерево, а в некоторых случаях могут быть использованы даже
вода и грунт. В конструкциях различного рода установок и в
стационарных устройствах, где соображения компактности и ве-
са играют все же некоторую роль, успешно применяют сталь и
чугун.
В некоторых случаях, чтобы сделать доступными для визу-
ального наблюдения процессы, происходящие за защитными эк-
ранами, в них предусматриваются окна, закрытые свинцовыми
стеклами. Такие стекла выпускаются толщиной до 50 мм и раз-
мерами 18X24, 24x30 и 30x40 см. Если из-за большой актив-
ности сзинцовые стекла не обеспечивают необходимую кратность
ослабления дозы, для визуального наблюдения применяют пе-
рископы, а иногда промышленные телевизоры.
В некоторых случаях в качестве прозрачных экранов приме-
няются сосуды с плоско-параллельными стенками из стекла или
плексигласа, заполненные раствором бромистого цинка, имею-
щего плотность примерно такую же, как бетон. Прозрачность
раствора бромистого цинка превосходит стекло.
В приложении I приведены коэффициенты ослабления для
ряда веществ в диапазоне энергий v-квантов от 0,1 до 10 Мэв.
Чтобы не нужно было пересчитывать отдельно т, х и а для ве-
ществ, не приведенных в этой таблице, можно воспользоваться
значением коэффициента ослабления для вещества, близкого по
положению к периодической системе элементов, помноженным
на отношение плотностей этих веществ, поскольку массовый ко-
эффициент ослабления разных веществ в той же области перио-
дической системы элементов примерно одинаков.
§ 4. ЗАЩИТА ОТ НЕЙТРОНОВ
Как мы уже видели в гл. 3 и 4, характер воздействия бы-
стрых и медленных нейтронов неодинаков. По этой причине до-
пустимые нормы для них установлены неодинаковые, следова-
тельно, и защиту нужно рассматривать отдельно для быстрых
и медленных нейтронов.
Для нерассеянных быстрых нейтронов закон ослабления вы-
ражается простой экспоненциальной формулой E4а) и E46).

Физические основы защиты аг внешнего излучения 87
По мере увеличения толщины защитного слоя растет число
рассеянных нейтронов, и приведенную выше экспоненциальную
формулу нужно дополнить фактором накопления дозы, который,
вообще говоря, может быть очень большим при больших толщи-
нах. Задача упрощается при значительном содержании водоро-
да в защитном материале (вода, парафин или при чередовании
содержащих и не содержащих водород материалов). Дело в
том, что при уменьшении энергии нейтронов поперечное сечение
рассеяния у водорода заметно увеличивается:
Энергия, Мэв . . 0,1 0,4 1,0 2,0 2,5 5,0 10,0 14,0
Поперечное сече-
ние, барн . . .12,9 7,36 4,50 2,99 2,60 1,67 0,95 0,68
Поэтому если нейтрон сталкивается с. ядром водорода, он, в
сущности, оказывается выведенным из пучка; при таком столк-
новении происходит большая потеря энергии и изменяется на-
правление движения, благодаря чему возрастает длина пути,
проходимая в экране, что в свою очередь увеличивает вероят-
ность последующих столкновений с ядрами водорода. Вторич-
ным следствием этого является повышение эффективности уп-
ругих столкновений с тяжелыми ядрами, так как увеличивается
вероятность последующих столкновений с ядрами водорода.
По имеющимся экспериментальным и расчетным данным,
после прохождения слоя воды примерно в 30 см мощность дозы,
создаваемой быстрыми нейтронами, уменьшается экспоненци-
ально, причем для нейтронов с энергией 14 Мэв слой половинно-
го уменьшения мощности дозы равен приблизительно 10 см, а
для нейтронов ядерного реактора, энергия которых составляет
около нескольких Мэв, слой воды, соответствующий половинно-
му уменьшению мощности дозы, приблизительно равен 8 aw.
В слоях воды меньше 30 см доза уменьшается медленнее, чем
по экспоненте. С достаточно хорошим приближением можно
принять такую формулу для уменьшения в воде мощности дозы,
создаваемой пучком быстрых нейтронов:
х
Р = ВР0е~1п 2^- =, ВР02 " ^/Г A06)
где Р и Р0—соответственно мощности дозы при наличии и
отсутствии экрана;
х—толщина слоя воды;
#i/f—слой половинного уменьшения дозы.
Предэкспоненциальный множитель В при -^—=1 имеет зна-

88
Краткие сведения по ядерной физике
чение 1,6, при =2 его значение увеличивается до 2,2 и до-
V
стигает значения 2,8 при — = 3, после чего остается постоян-
ным.
При ослаблении потока быстрых нейтронов смесью воды и
каких-либо тяжелых элементов или при их чередовании умень-
шение мощности дозы может быть записано так:
—1п2-^—
Р= P</T*m*mBe , A07)
где %пг — макроскопическое поперечное сечение ядер тяжелого
вещества;
Хщ —толщина слоя тяжелого вещества;
В, х и х% имеют те же значения, что и в формуле A06). Если
тяжелое вещество и вода представляют собой смесь, тогда хт
равно х, а Ъщ—макроскопическое сечение тяжелых элементов,
рассчитанное по их концентрации в воде.
В качестве защитного материала применяются вода, пара-
фин или другие водородсодержащие вещества. Однако при ком-
бинированной защите от у-лучей и от нейтронов приходится счи-
таться с эффективностью экрана по отношению к улУчам- По-
лезными в этих случаях оказываются экраны, содержащие смесь
легких и тяжелых элементов, в частности применяются бетоны
с повышенным содержанием воды.
Большей частью защита от быстрых нейтронов обеспечивает
в то же время и защиту от медленных нейтронов. Бывают, одна-
ко, случаи, когда требуется ослабление потока тепловых нейтро-
нов. Материалом для защиты от медленных нейтронов может
служить любое вещество, обладающее большим эффективным
поперечным сечением поглощения медленных нейтронов, как на-
пример бор G53 барн), кадмий B900 барн) и т. д. Однако по
соображениям уменьшения вторичного у-излучения, о чем пой-
дет речь ниже, нужно отдать предпочтение такому защитному
материалу, как бор. Толщину борсодержащего экрана, необхо-
димую для достижения той или иной кратности ослабления
мощности дозы, можно определить по формуле E4а), где
Рпог = определяется, согласно .выражению E6), из сле-
'пог
дующего соотношения:
Р а 6,02. 1023<7В
!W = 10,82. 100 •

Физические основы защиты от внешнего излучения 89
где р — плотность;
а — процентное содержание бора по весу;
ав — эффективное поперечное сечение бора, см2;
\i выражено в см—1.
Хорошим материалом для защиты от медленных нейтронов
является бораль, представляющий собой сплав карбида бора с
алюминием. Содержание В4С в этом сплаве может достигать
50%. Сплав, содержащий 35% (вес.) карбида бора, содержит
27,5% В и обладает плотностью 2,53 г/см3. Таким образом,
FW = 1,06 см~1, что соответствует слою половинного ослабле-
ния 6,5 мм.
При проектировании защитных экранов от нейтронов необхо-
димо также учитывать вторичные эффекты. Замедленные ней-
троны, в конце концов, поглощаются каким-либо атомным яд-
ром, при этом, как правило, испускаются жесткие v-кванты. При
поглощении нейтронов ядрами водорода освобождаются фотоны
с энергией 2,23 Мэв, а при поглощении другими атомными яд-
рами энергия квантов достигает 4—5 Мэв и больших значений
вплоть до 8 Мэв. Однако в некоторых случаях поглощение ней-
тронов не приводит к испусканию фотонов. В гл. 3 уже упоми-
налось, что при поглощении нейтронов ядрами В10 идет реакция
В10(я, a) Li7: испускаемые при этой реакции а-частицы рассеи-
вают свою энергию вблизи точки своего возникновения. В свя-
зи с этим, а также с тем, что эффективное поперечное сечение
поглощения тепловых нейтронов в пересчете на природную смесь
изотопов бора равно 753 барн, бор удобно вводить в нейтрон-
ные экраны для поглощения медленных нейтронов. Чтобы сни-
зить выход жестких квантов в 100 раз, достаточно ввести в во-
ду или парафин бор, примерно из расчета 50 г (элемента) на
килограмм. Более тонкие защитные экраны, чем водяные, при
том же ослаблении нейтронов получаются со многими водород-
содержащими соединениями. Могут быть использованы пласт-
массы, нефтепродукты, гидриды металлов и дерево. Могут ока-
заться полезными такие легкие элементы, как литий и бериллий,
а также в комбинации с водородсодержащими веществами эле-
менты с большим макроскопическим поперечником рассеяния,
как железо, медь, вольфрам и свинец.
Задачи.
1. Какой слой воды или свиииа необходим для уменьшения мощности дозы
от ^-излучения Се137 (энергия фотонов 0,255 Мэв) в 1000 раз? Выразить тол-
щину слоя в см и г/см2.
Решение. По формуле A04) находим, что в свинце это соответствует
ослаблению первичных лучей в 1700 раз, а в воде 2,8- 105 раз. Коэффициент ост
лабления в воде и сниние соответственно |равен 0,127 и 6,58 слГ1. По формуле
(99) получаем
2 3 • 3 23
хРЬ = * '—=11,3 .ми или 12,8 г/ги<2:

90 Краткие сведения по ядерной физике
2,3- 5,45
*н л = —;г~: = 100 ел, или 100 г/см*.
HtO 0 127 /
2. Какой толщины экран из бетона или свинца требуется, чтобы на рассто-
янии 2 м от препарата Со60 в 50 кюри обеспечить мощность дозы 2,5 мкр/сек?
Решение. На расстоянии 1 м 1 кюри Со60 создает мощность дозы
1,3 р/**ас=360 мкр/сек (см. задачу 1 на стр. 78). Следовательно, на расстоя-
нии 2 м от 50 кюри мощность дозы будет равна
50
360——= 4,5 • 103 мкр/сек
4
и защитный слой должен обеспечить уменьшение дозы в
4,5 • Юз
2,5
= 1800 раз.
По формуле A04) находим, что для алюминия и примерно так же для
бетона это соответствует уменьшению интенсивности первичных лучей Со60
(энергия фотонов 1,25 Мэв) в 30 000 раз, а для свинца в 6000 раз. Коэффициент
ослабления для лучей кобальта в свинце 0,65 см~\ а для бетона (р = 2,3 г)см*)
0,125 см-1.
2,3-4,48
^бетона = г-тгг = 83 см, или 190 г/см*
2.3- 3,778
*ph= = 13.4 см, или 150 г/см2.
рь 0,65 '
3. Какой толщины должны быть стенки чугунного контейнера для хра-
нения препарата радия в 6,5 г-экв, если при его перевозке обслуживающий
персонал будет находиться от него на расстоянии 2 м в течение двух суток?
0,1
Решение. Допустимая мощность дозы равна —- р/час или 0,58 мкр/сек.
Излучение 6,5 г-экв радия на расстоянии 2 м создает мощность дозы
6,5
—-— • 0,84 = 1,36 р/час, или 380 мкр/сек,
4
из них около 53%> связаны с компонентами у-лучей, у которых энергия фотонов
больше 1 Мэв, и распределяются по отдельным компонентам следующим об-
разом (см. табл. 1 иа стр. 61):
Энергия фотонов, Мэв ... 1,12 1,238 1,379 1,761 2,198 —
Процент по дозе 13,1 4,3 4,8 22,9 7,7 53
Мощность дозы в данных
условиях мкр/сек ... 50 16 18 87 29 200
Коэффициент ослабления в
чугуне, cjw-1 0,41 0,38 0,36 0,32 0,29 —
Более мягкие компоненты нет смысла учитывать, так как при большой
кратности ослабления их вклад будет ничтожным.
200
Необходимо уменьшить мощность дозы в ~ =350 раз. Дальнейший под-
0,58
счет удобно вести по энергии, близкой к наиболее интенсивной компоненте, а
полученный результат проверить затем по всем компонентам в отдельности.
По формуле A04) находим, что уменьшение мощности дозы в 350 раз соот-
ветствует ib железе ослаблению 1пер,вичного излучения в 2500 раз. Коэффициент

Физические основы, защиты от внешнего излучения 91
ослабления в чугуне G,2 г/см3) равен 0.32 см~1 и толщина защиты должна
быть равна
2,3-3.4
*ЧУГ= 0.32 -2Ъсм'
Подсчет ослабления каждой компоненты в отдельности показывает, что
мощность дозы при такой защите окажется равной 0,47 мкр/сек, что позволяет
уменьшить толщину приблизительно на 5 мм, т. е. ограничиться толщиной
24,5 см.
4. Каков вес контейнера (см. задачу 3), если он представляет собой ци-
линдр с цилиндрической полостью в середине диаметром 3 см и высотой 3 см}
Каков вес контейнера из алюминия с такой же толщиной стенок, выраженной
в г/см2?
Ответ: 800 кг; 5000 кг.
5. Найти толщину стенок контейнера по условию задачи 3, если материа-
лом служит свинец. Каков вес этого контейнера?
Решение. Так же, как и в задаче 3, необходима толщина, уменьшаю-
щая мощность дозы в 350 раз. По формуле A04) находим, что для энергии
~ 1,75 Мэв это приблизительно соответствует слою свинца, ослабляющего пер-
вичное излучение в 1000 раз. По формуле (99) находим
2,3 lg 1000 2,3-3
х = = = 13 см.
0,53 0,53
Для рассмотренных в задаче 3 компонентов коэффициенты ослабления в
свинце соответственно равны 0,71; 0,66; 0,61; 0,53; 0,50 см-1, что с учетом фак-
торов накопления (см. табл. 5) дает мощность дозы 0,56 мкр/сек. Вес контей-
нера 220 кг.
6. 5 кюри Zn65 находятся за толстой бетонной перегородкой высотой в че-
ловеческий рост. Прямые лучи из телесного угла 2 стеррадиана попадают на
верхнее перекрытие, находящееся над уровнем головы на высоте 2 м. Опреде-
лить толщину свинцовой защиты от рассеянного излучения при условии, что
мощность дозы рассеянного излучения ие должна превышать 0,25 мкр/сек.
Zn65 испускает у-лучи 1,12 Мэв с выходом 45°/о от числа распадов.
Решение. Мощность дозы от рассеянного излучения при отсутствии
защиты будет приблизительно равна мощности дозы от источника, находяще-
гося на расстоянии 2 му активностью 5-2- 0,5% =» 0,05 кюри. По кривой рис. 19
находим Цпог в воздухе для энергии 1,12 Мэв; |*пог=3,5. 10- см~1. Мощность
дозы на расстоянии 2 м будет равна (80):
я 0,05 г
1,545 . 108—— .0,45 . 1,12-3,5- 10" 5 р/час = 0,95 мкр/сек,
т. е. требуется ослабление рассеянного излучения в
0,95
-^-=3,8 раза.
Энергия рассеянных квантов определяется из формулы A05):
**' U212 180 =°'21Шв-
1+2^ITsinT
Для энергии 0,21 Мэв fx свинца равно 10 см~1 и, согласно выражению (99),
2,3lg3,8 2,3-0,58
дс = jt— = —— =0,135 см « 1,5 мм.

92
Краткие сведения по ядерной физике
7. Определить толщину парафиновой защиты для нейтронного источника
50 • 106 нейтрон/сек, обеспечивающей уменьшение плотности потока быстрых
нейтронов на расстоянии 1 м от источника до уровня 50 нейтрон/см2. сек.
Средняя энергия нейтронов ~5 Мэв.
Решение. На расстоянии 1 м плотность потока без защиты составляет
= 400 нейпгр/см2 • сек.
4тг • 10*
Необходимая кратность уменьшения дозы нейтронов равна 8. Подстав-
ляя в формулу A06), получаем
х х х
-1. = Б2~*'/2; 2*'Л = ЗД;~=^8Д.=4,5
8 /» 0,3
х
Поскольку заведомо больше, чем 3, В=-*2,8.
*¦/.
Принимаем для парафина х =8 см — так же, как для воды.
/2
х = 4,5*,, = 36 см.
/2
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 5
1. Г. В.Горшков. Гамма-излучение радиоактивных тел, Изд. ЛГУ, 1956
2. А. В. Б ибер га ль, У. Я. Map гул и с, Е. И. Воробьев. Защита
от рентгеновых и гамма-лучей, Медгиз, 1955.
3. Н. Г. Гусев. Справочник по радиоактивным излучениям и защите,
Медгиз. 1956.
4. Ядерные реакторы, т. I, Физика ядерных реакторов, ИЛ, 1956, гл. И
5. U. Fa no Nucleonics, И, № 8, 1953.
6. U. Fa no. Nucleonics, II, № 9, 1953.
7. R. S. Caswell, R. F. Gabbard, D. W. P a d g e 11, W. P. Doe-
ring. Nuclear Science and Engineering, 2, 1957, стр. 143.
8. Санитарные правила работы с радиоактивными веществами и источ-
никами ионизирующих излучений, Госатомиздат, 1960.

РАЗДЕЛ 11
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ
ИЗЛУЧЕНИЙ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
УЧЕНИЯ О ДОЗАХ И ЗАЩИТЕ. РАБОТА С ОТКРЫТЫМИ
РАДИОАКТИВНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ
Глава 1
ОСТРАЯ И ХРОНИЧЕСКАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ
В результате воздействия на человеческий организм снару-
жи или изнутри сравнительно умеренными (порядка сотен рент-
генов) дозами ионизирующих излучений развивается так назы-
ваемая лучевая болезнь. Она может проявляться в острой и в
хронической формах, в виде общих и местных поражений.
§ 1. ОСТРАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ
Острая лучевая болезнь, возникающая после однократных
массивных воздействий излучений, при аварийных случаях, при
взрыве атомной или водородной бомбы, по своему течению мо-
жет быть разделена, правда несколько условно, на три периода.
Первый период, обычно очень короткий (от 1 до 2 суток), на-
чинается вскоре же после воздействия излучений. Срок начала
заболевания зависит от величины и мощности полученного об-
лучения, а также от состояния организма к моменту облучения.
Основные симптомы первого периода заболевания следую-
щие: головокружение, неясное сознание, головная боль, плохое
общее самочувствие, тошнота, иногда рвота, небольшое повы-
шение температуры, снижение аппетита, нарушение деятельности
кишечника, бессоница или сонливость, изменение пульса в сто-
рону учащения или урежения. В общем картина, несколько на-
поминающая состояние похмелья после чрезмерного потребле-
ния крепких напитков. Не случайно описанное состояние, на-
блюдавшееся у больных, лечившихся рентгеновыми лучами по
поводу злокачественных опухолей, называлось «рентгеновским
похмельем».
Уже в этот период имеются изменения со стороны обмена
веществ. В моче увеличивается общий азот, мочевая кислота и

94
Биологическое действие ионизирующих излучений
креатинин. В крови повышается остаточный азот, сахар и молоч-
ная кислота. В периферической крови при увеличении общего
количества лейкоцитов некоторые их формы (зернистые и более
молодые лейкоциты) действительно увеличиваются, другие же,
как например лимфоциты, уменьшаются. Красная кровь почти
не изменяется.
В очень легких случаях лучевая болезнь иногда заканчивает-
ся на первом периоде. Обычно же первый период сменяется вто-
рым, так называемым латентным периодом или периодом мни-
мого благополучия, который длится от нескольких дней до
2—3 недель. У больных исчезают все описанные выше явления,
они практически здоровы и не могут понять излишней, по их
мнению, осторожности врачей, с тревогой ожидающих прибли-
жения тяжелого по своему течению третьего периода, когда ре-
шается судьба человека. Мнимым же это благополучие назы-
вается потому, что тщательное исследование больного, особен-
но его крови, артериального давления и некоторых других по-
казателей указывает на продолжающиеся глубокие процессы
нарушения нормальной жизнедеятельности организма.
При сильном воздействии излучения и пониженной сопротив-
ляемости организма второй период может вовсе не наблюдать-
ся. Несколько более продолжительный в этом случае первый
период может непосредственно перейти в так называемый тре-
тий период. Одним из наиболее характерных проявлений треть-
его периода заболевания является кровоточивость кожи, слизи-
стых и внутренних органов. Причина их заключается в пораже-
нии стенок сосудов, которые становятся проницаемыми для фор-
менных элементов и для жидких составных частей крови. Из-
вестную роль в усилении кровоточивости играет и изменение
свойств самой крови. Кровотечения в желудке и кишечнике не-
избежно приводят к кровавой рвоте, к появлению крови в кале
и к кровохарканью. Могут наблюдаться кровоизлияния в обо-
лочки мозга и в самый мозг, что сопровождается тяжелыми по-
ражениями нервной системы. При кровоизлияниях во внутрен-
ние органы возникают тяжелые осложнения: в легких, напри-
мер,— воспаление легких, в" желудке и кишечнике — язвы и
распад ткани, в сердце — инфаркты и т. д.
В течение третьего периода ухудшается состояние крови.
Значительно уменьшается в периферической крови количество
форменных элементов, что обусловлено поражением органов,
поставляющих эти элементы крови, так называемых органов
кроветворения. Белые кровяные шарики и тромбоциты — элемен-
ты крови, необходимые для ее свертывания при кровотечениях,
могут вовсе исчезнуть из кровяного русла. Красная кровь так-
же сильно страдает, но все же меньше, чем белая. Очень важно,
что иногда в самый тяжелый период заболевания в красной

Острая и хроническая лучевая болезнь
95
крови появляются особые клетки — ретикулоциты, которые яв-
ляются благоприятным признаком, указывающим на возмож-
ность благополучного исхода заболевания.
Для третьего периода характерна также подверженность
больного различным инфекционным болезням вследствие пони-
зившейся сопротивляемости организма. Микробы, находящиеся
в кишечнике, дыхательных путях и других органах, проникают
через ранее непроницаемые для них стенки и распространяются
по всему организму. Часто течение и исход лучевой болезни оп-
ределяются тяжестью присоединившегося инфекционного за-
болевания.
В этом же периоде у части больных появляется зуд, выпада-
ют волосы, которые по выздоровлении отрастают, и могут по-
явиться так называемые лучевые ожоги.
Этот период тяжелых проявлений лучевой болезни может
продолжаться несколько недель и закончиться полным или ча-
стичным выздоровлением, переходом в хроническое состояние
или смертью. Выздоровление наступает не сразу и не у всех
больных одинаково. Симптомы заболевания постепенно исчеза-
ют, улучшается общее состояние больного, его самочувствие,
аппетит и сон. Исчезновение отдельных проявлений болезни мо-
жет задержаться надолго и тогда говорят об «остаточных явле-
ниях» лучевой болезни.
§ 2. ХРОНИЧЕСКАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ
Самостоятельно, а не как следствие острой лучевой болезни,
хроническая лучевая болезнь может развиться в тех случаях,
когда человек в течение многих лет подвергается действию не-
больших, близких к предельно допустимым, доз излучения. На
сроки возникновения хронической болезни, характер ее течения
и исход влияют условия облучения, пути и место воздействия и
состояние организма. В течение хронической болезни также раз-
личают три стадии, однако они не столь типичны и четки, как
при острой лучевой болезни.
В первой стадии у больных имеются ^непостоянные жалобы
на некоторую слабость, повышенную утомляемость, небольшие,
но упорные головные боли, ухудшение аппетита, сонливость, по-
вышенную раздражительность, ослабление памяти, одышку
при физической нагрузке, частое учащение пульса, появление
быстро проходящих пятен на разных участках тела в результа-
те сосудистых расстройств. Заметных изменений со стороны кро-
ви в это время не наблюдается, хотя кровь является одной из
чувствительных к облучению тканей. Для всех только что пе-
речисленных изменений характерна их неустойчивость. Они то
появляются и усиливаются, то исчезают. У многих долгие го-
ды может не наблюдаться ухудшения состояния и они остаются

96 Биологическое действие ионизирующих излучений
трудоспособными. У части больных отмечается все же ухудше-
ние состояния и наступает .вторая стадия хронической лучевой
болезни, когда указанные "выше симптомы становятся более тя-
желыми и подчас трудно переносимыми. Снижается трудоспо-
собность, быстрее наступает утомление как при умственной,
так и при физической работе, особенно при первой. Наступают
изменения в сердечно-сосудистой системе, снижается кровяное
давление, учащается пульс, иногда нарушается его ритм, пора-
жается сердечная мышца, появляются боли, отдающие в левую
руку. Имеются нарушения со стороны пищеварительных орга-
нов, желез внутренней секреции, страдает половая функция.
Иногда уже в этот период появляются небольшие кровотечения
из десен, особенно при чистке зубов, изредка из носа.
Поздние стадии хронической лучевой болезни протекают у
разных больных очень различно. Некоторые больные являются
крайне тяжелыми и нуждаются в постельном режиме. Ввиду рез-
кого увеличения проницаемости всех тканей для микробов они
появляются в крови и вызывают ее заражение. Организм отрав-
ляется токсическими веществами, выделяемыми микроорганиз-
мами. У больных повышается температура, усиливается кровото-
чивость и резко изменяется кровь. Нарушаются все виды обме-
на, Больные становятся апатичными, безразличными к окружаю-
щему, а иногда, наоборот, они не могут переносить обычных све-
товых или звуковых раздражений. Такие больные, так же как и
больные в 3-й стадии острой лучевой болезни, могут погибнуть
от случайных инфекционных болезней, но чаще всего погибают
от нарастающего малокровия и нарушения питания во всех ор-
ганах и тканях, усугубляемого тяжелыми нарушениями со сто-
роны центральной нервной системы.
У некоторых больных, наоборот, симптомы хронической луче-
вой болезни годами не нарастают, несмотря на постоянное пре-
бывание в среде действия излучений. Внезапное ухудшение
состояния здоровья, без всякой видимой причины, может быстро
прогрессировать, нарастает слабость и необратимые изменения
со стороны крови (малокровие, белокровие), приводящие к ги-
бели больного.
Частым осложнением при хронических воздействиях излуче-
ния являются злокачественные опухоли. Они чаще всего возни-
кают в тех органах, на которые падает основной удар излуче-
ния. При общем облучении — это опухоли системы крови, поло-
вых органов, при вдыхании радона, торона и продуктов их рас-
пада— опухоли легких, при попадании радиоактивных изотопов
внутрь организма опухоли «возникают чаще всего в местах изби-
рательного оседания этих веществ.
На хроническом поражении отдельных органов не останавли-
ваемся. Нельзя, однако, не указать, что кожа, в особенности ко-

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 97
жа рук, в процессе работы подвергается наиболее интенсивному
воздействию. Хотя кожа рук и более устойчива к действию из-
лучения, чем кожа других частей тела, и предельно допустимая
для нее доза в 5 раз больше общей, тем не менее острые и хро-
нические поражения рук наблюдаются не так уж редко у лиц,
соприкасающихся с радиоактивными веществами и рентгеновы-
ми лучами, при несоблюдении правил защиты. Острые лучевые
повреждения кожи наблюдаются при воздействии больших доз
излучения (авария, взрыв). Уже через несколько часов после
воздействия кожа отекает, становится синюшной, появляются
сильные боли. Через несколько дней на коже появляются пу-
зыри, по вскрытии которых выливается гнойная жидкость.
В дальнейшем ткани омертвевают и очень медленно оттор-
гаются. Образовавшиеся язвы залечиваются с трудом и часто
образуются вновь. Незаживающие язвы могут перейти в рак
При хронических повреждениях первыми признаками яв-
ляются покраснение и истончение кожи, ногти становятся хруп-
кими и ломкими, кожа — сухой. Появляющиеся на ней бородав-
чатые разрастания изъязвляются и поддаются лечению с гораз-
до большим трудом, чем язвы после острых повреждений.
Для предупреждения и лечения лучевых повреждений необ-
ходимо знание закономерностей и путей воздействия излучения
которые приводят к столь тяжелым, подчас неизлечимым нару-
шениям нормальной жизнедеятельности организма.
Глава 2
ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Первый вопрос, на который надлежит ответить при рассмо-
трении механизма биологического действия излучений, т. е. ме-
ханизма действия ионизирующих излучений на живые клетки,
ткани, органы и целые организмы, заключается именно в том,
какова природа первичного акта взаимодействия излучения с
живым веществом.
Природа первичного физического акта при взаимодействии
ионизирующих излучений с живым веществом.
Основным путем рассеяния энергии любого ионизирующего
излучения при его прохождении через вещество является выры-
вание электронов из атомов, с которыми излучение приходит во
взаимодействие. Ионизированный таким образом атом становит-
ся положительно заряженным ионам. Носителем отрицательного

S№ Биологическое действие ионизирующих излучений
заряда является либо вылетевший электрон, либо отрицательно
заряженный ион, образовавшийся из атома, к которому этот
электрон присоединился.
Наличие процесса ионизации в воздухе, газах, парах при
действии излучений может быть доказано разными способами,
в частности изменением электропроводимости воздуха. Этот ме-
тод был использован для доказательства ионизирующего дейст-
вия рентгеновых лучей и радиоактивных излучений с первых дней
их открытия. Не случайно поглощенная доза (количество погло-
щенной облучаемым объектом лучистой энергии) (см. стр. 59)
измеряется главным образом по ионизации. Дело не столько в
удобстве и точности измерения, сколько в том, что измерение
ионизации лучше всего отражает те процессы, которые лежат в
основе действия ионизирующих излучений.
В биологии нет камеры Вильсона или устройства, ей анало-
гичного, которое дало бы возможность прямого доказательства
ионизации живых тканей под действием излучения. Косвенные до-
казательства убедительно свидетельствуют в пользу того, что
именно ионизация является первичным актом взаимодействия из-
лучения с живым веществом. Этот взгляд более или менее обще-
принят. При этом есть все основания признать, что биологиче-
ский эффект в конечно'М счете вызывается не самым разделением
зарядов при ионизации атома, а теми химическими и физико-хи-
мическими процессами, которые возникают в результате иониза-
ции.
Доказательством наличия ионизационных эффектов в облу-
чаемых тканях могут служить результаты измерения ионизации
с помощью маленьких по объему A см3 и меньше) ионизацион-
ных камер с воздушно-эквивалентными стенками. Измеренная в
них ионизация возрастает в случае помещения камеры не в воз-
душную среду, а в окружение живых тканей в отношении
- (см. подробно на стр. 40).
floor (ВОЗД.)
Известно, что не все количество поглощенной энергии расхо-
дуется на ионизацию; примерно около половины уходит на воз-
буждение атомов, т. е. на перевод электрона в атоме или в моле-
куле на более высокий энергетический уровень. Возбуждение mg-
лекулы может быть обусловлено также увеличением энергии ко-
лебательного движения атомов в молекуле или энергии враща-
тельного движения самой молекулы или тем и другим вместе.
Возбужденная молекула так же, как и ионизированная не может
существовать длительное время в таком состоянии. Иногда она
отдает свою избыточную энергию в виде излучения, иногда пере-
дает ее другой молекуле, возвращаясь в нормальное состояние,
иногда же, если энергия возбуждения достаточно велика, молеку-
ла диссоциирует или присоединяется к другой молекуле. Таким

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 99
образом, возбуждение молекул под действием излучений, анало-
гично ионизации, может быть причиной химических изменений,
происходящих в облучаемом веществе.
Процесс возбуждения является с точки зрения биологическо-
го эффекта значительно менее действенным, чем ионизация.
Поэтому, обычно, вероятно, не вполне оправданно, им пренебре-
гают при рассмотрении первичного звена в механизме биологи-
ческого действия ионизирующих излучений в отличие от
ультрафиолетового света, где в основном речь идет именно о
возбуждении молекул живой ткани.
Сравнивая эффективность радиоактивных излучений и уль-
трафиолетового света, получаем доказательство превалирующей
роли процесса ионизации при биологическом действии. Действи-
тельно, в простых реакциях, происходящих, например, в газах,
ультрафиолетовое излучение не на много уступает по своей
эффективности действию рентгеновского излучения. При разру-
шении крупных органических молекул рентгеновское излучение
оказывается уже значительно более эффективным. Очень явно
это различие проявляется в тех биологических реакциях, которые
могут быть количественно измерены.
При измерении ионизации обычно говорят о парах ионов,
придавая одинаковое значение положительным и отрицательным
ионам. С точки зрения физического измерения оба иона действи-
тельно одинаковы. Поскольку, однако, энергия присоединения
электрона к атому значительно уступает по своей величине даже
энергии возбуждения, правильнее будет пренебречь и этим актом
взаимодействия для биологического эффекта. В процессе иониза-
ции, следовательно, важно не образование пары ионов, а образо-
вание положительного иона вырыванием электрона из атома или
молекулы. Вырванный электрон, в свою очередь, может обладать
достаточной энергией для ионизации. Эта вторичная ионизация
по своей природе идентична первичной и имеет большое значение
для биологического эффекта.
Таким образом, основными первичными физическими актами
взаимодействия ионизирующих излучений с живым веществом
являются ионизация и возбуждение. В биологических эффектах
основная роль принадлежит процессу ионизации, причем глав-
ным образом, образованию положительного иона, при котором
испускается электрон, способный производить вторичную иони-
зацию.
Прямое и непрямое действие излучения и их соотносительная
роль в механизме биологического действия излучения. Второй
кардинальный вопрос механизма биологического действий излу-
чения— это пути воздействия ионизирующего излучения на жи-
вое вещество. В современной радиобиологии различают два ос-.
новных пути воздействия:

tOO Биологическое действие ионизирующих излучений
1) прямое действие, при котором ионизирующие частицы вы-
зывают возбуждение или ионизацию непосредственно в молекуле
живого вещества;
2) непрямое, или косвенное действие, при котором первичная
ионизация или возбуждение происходит не в самой поврежден-
ной молекуле, а в молекуле растворителя, если речь идет о воз-
действии «а растворы. Ионизация растворителя, в частности во-
ды, жидкой среды тканей и органов, приводит к образованию
свободных радикалов и промежуточных химических соединений,
которые реагируют с белковыми молекулами и другими состав-
ными частями облучаемой ткани.
Образовавшиеся свободные радикалы присутствуют в раство-
ре в течение очень незначительного времени. Скорость их исчез-
новения зависит как от концентрации субстрата, с которым они
реагируют, так и от удельной плотности ионизации. В обычных
условиях продолжительность существования радикалов исчис-
ляется от тысячных до миллионных долей секунды. Таким обра-
зом, можно считать, что первичные химические изменения явля-
ются мгновенными даже в тех случаях, когда они включают обра-
зование промежуточных агентов.
Вопрос о соотносительной роли прямого и непрямого действия
в биологических реакциях организма по-разному решался на раз-
ных этапах развития радиобиологии. До 40-х годов господствова-
ли представления о преимущественной роли прямого действия,
нашедшие наиболее яркое воплощение в так называемой теории
«мишени». Для 40-х и начала 50-х годов характерна тенденция к
признанию превалирующей роли непрямого действия ионизирую-
щих излучений через радиолиз воды. В последние годы наме-
чается возврат к теории прямого действия, в известной мере осво-
божденной от узости и ограниченных рамок старых теорий и учи-
тывающей то новое, что было накоплено радиобиологией за го-
ды широкого использования атомной энергии, например
так называемая «диффузионная теория», «теория прямого кисло-
родного эффекта» и т. п.
Непрямое действие в биологических реакциях несомненно су-
ществует, что понятно, если учесть, что среднее содержание воды
в нормальных тканях составляет 75—80%, а в растущих тканях
еще больше. Вода является растворителем для многих веществ,
необходимых для нормальной жизнедеятельности организма.
Однако -неправы те, кто пытается полностью отрицать прямое
действие ионизирующих излучений на биологически важные си-
стемы и субстраты.
Действительно, расщепление и фрагментация крупных белко-
вых молекул и распад синтетических полимеров наблюдается не
только в растворах, но и в этих же веществах, находящихся в су-

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 101
хом состоянии, где никак нельзя предполагать наличие косвенно-
го действия.
О существовании прямого действия свидетельствуют также
опыты с эффективным облучением ряда объектов в условиях глу-
бокого охлаждения и замораживания (семена кукурузы при
—187°, высушенные под вакуумом микробы, дрожжи и др.).
В этих случаях не приходится думать о непрямом действии обра-
зовавшихся в результате ионизации радикалов, поскольку замо-
раживание приостанавливает химические процессы, включая и
радикальные реакции, если они связаны с диффузией. Устране-
ние непрямого действия ведет к значительному снижению эффек-
тивности действия излучения, но не прекращает его полностью.
Отрицание прямого действия излучения в биологических тка-
нях было бы неправильно уже по одному тому, что в конце кон-
цов даже непрямое действие начинается с прямого действия из-
лучения на молекулы воды или другого растворителя.
Доказательства наличия непрямого действия излучения. К на-
стоящему времени накопилось уже достаточно фактов, гово-
рящих в пользу непрямого действия излучения.. Вернее, в ра-
диационной химии и биохимии, а также при воздействии излу-
чений на биологические объекты многие явления могут быть по-
няты только в свете непрямого действия. К ним относятся «эф-
фект защиты», «эффект разведения», «кислородный эффект»
и др.
«Эффект разведения». Одним из первых наиболее убедитель-
ных доказательств непрямого действия ионизирующих излуче-
ний является так называемый «эффект разведения», суть кото-
рого заключается в следующем. При прямом действии число
инактивированных молекул облученного вещества зависит от их
количества в облученном объеме и будет пропорционально кон-
центрации. При непрямом действии число инактивированных мо-
лекул не зависит от их концентрации, так как при данной дозе
облучения образуется определенное постоянное число радикалов.
Это приведет к тому, что относительное число инактивированных
молекул — процент инактивации — уменьшается при увеличении
концентрации, т. е. наибольшие относительные изменения будут
наблюдаться в достаточно разбавленном растворе. При прямом
действии, наоборот, при любой концентрации отношение числа
измененных молекул к общему числу их одно и то же, т. е. про-
цент инактивации постоянен при данной дозе. Закономерности
инактивации при прямом и непрямом действии наглядно видны из
рис. 26.
Из приведенных схем видно, что с повышением концентрации
при прямом действии число инактивированных молекул или ор-
ганизмов нарастает, а при -непрямом (рис. 26), наоборот, остает-
ся почти постоянным. Обратная картина, как и следовало ожи-

102 Биологическое действие ионизирующих излучений
дать, наблюдается при оценке эффективности в процентах инак-
тивированного материала (рис. 26). Это показано на растворах
различных веществ и живых бактерий.
Нарушение постоянства ионного выхода. Доказательством
непрямого действия излучения является также -нарушение по-
стоянства ионного выхода, который для очень сильно разбавлен-
ных растворов, порядка 10~5—10~6 моль/л, оказывается ниже,
'Нонцентрация активного мате^
риала 6 растворе
Концентрация антивногс мате-
риала б растворе
Рис. 26. Эффект «разбавления»
чем при средних концентрациях. Это было отчетливо показано
Дейлом «а ферменте карбоксипептидазе. Можно предполагать,
что причиной этого является рекомбинация радикалов, начинаю-
щая проявляться при сильных разведениях, поскольку в таких
растворах количество радикалов превалирует над количеством
молекул растворенного вещества. При очень малой концентра-
ции молекул растворенного вещества радикалы еще до столкно-
вения с ними могут вновь рекомбинировать. При средних кон-
центрациях— вплоть приблизительно до 15% концентрации рас-
твора, т. е. для очень широкого диапазона, вероятность рекомби
нации радикалов настолько ничтожна, что ионный выход оказы-
вается постоянным. При концентрациях выше 15% заметное зна-
чение начинает приобретать прямое действие излучения. Описан-
ная особенность непрямого действия излучений встречается иног-
да в литературе также под названием эффекта разведения.
Эффект защиты. Существенной характеристикой непрямого
действия излучени-я является так называемый «эффект защиты».
Суть его в следующем. Свободные радикалы, образующие в
воде, являются высокореактивными и далеко не всегда специ-
фичными. Если добавить в облучаемый раствор какое-либо ве-
щество, способное реагировать с радикалами, то создается свое-
образная конкуренция между ними и первоначально растворен-
ным веществом, и в конечном счете оказывается, что количество
последнего, вступающее в реакцию, уменьшается. Следователь-
но, если величина инактивации или другие химические изменения

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 103
уменьшаются при добавлении посторонних веществ, то это можно
объяснить только непрямым действием излучения. При прямом
действии прибавление других веществ к раствору не приводило
¦бы к защитному эффекту. Охранительное действие осуществляет-
ся не только добавкой посторонних веществ. Конкуренция может
быть обусловлена уже прореагировавшей частью облученного
вещества в соответствии с относительными концентрациями и в
зависимости от относительного сродства каждого из находящих-
ся в растворе веществ. В этом последнем случае кривая зависи-
мости эффекта от дозы («дозовая» кривая), отображающая
число оставшихся неповрежденными излучением молекул, имеет
экспоненциальный характер.
Зависимость эффекта облучения от рН и температуры. К весь-
ма важным характеристикам непрямого действия излучения сле-
дует отнести резко выраженную зависимость эффекта облучения
от рН среды и от температуры. При замораживании растворов и
при облучении объектов в условиях резко пониженной темпера-
туры значительно уменьшается эффект облучения. Это легко
объясняется прекращением диффузии радикалов и резким умень-
шением интенсивности непрямых реакций. Облучение семян при
температуре жидкого воздуха показало значительное снижение
эффекта по сравнению с облучением в условиях нормальной тем-
пературы даже при такой сравнительно большой дозе, как
6-105"р.
«Кислородный эффект». Весьма убедительным доказательст-
вом непрямого действия ионизирующих излучений является так
называемый «кислородный эффект». Сущность его заключается
в том, что эффективность действия ионизирующих излучений
в значительной мере зависит от концентрации кислорода в облу-
ченном объекте или в окружающей его среде. Как правило, при
уменьшении концентрации кислорода эффективность действия из-
лучений снижается и, наоборот, с повышением концентрации кис-
лорода до определенного предела возрастает. При учете роли
кислорода в образовании радикалов, особенно наиболее дейст-
венного из них — Н02 (см. схему радиолиза воды на стр. 104),
-становится понятным само явление «кислородного эффекта», что
свидетельствует в пользу непрямого действия.
В последнее время появились данные о влиянии кислорода
при прямом действии излучения, а также при его добавлении к
объекту после облучения. Это говорит о наличии каких-то иных
первичных процессов в механизме биологического действия из-
лучения, помимо радиолиза воды, которые, однако, нисколько не
умаляют значения «кислородного эффекта» в обычном его пони-
мании.
Подводя итоги, можно сказать, что «эффект разведения»,
«эффект защиты», «кислородный эффект» и др. не оставляют со-

104 Биологическое действие ионизирующих излучений
мнений в наличии непрямого действия ионизирующих излучений.
Однако тут же встает вопрос о природе тех промежуточных про-
дуктов или медиаторов, которые осуществляют непрямое дейст-
вие.
Примерная схема радиолиза воды. Поскольку основным рас-
твором в биологических тканях является вода, естественно, что
для понимания процессов, происходящих при косвенном дейст-
вии излучения, необходимо в первую очередь осветить закономер-
ности действия ионизирующих излучений на воду. По вполне по-
нятным причинам эта глава радиационной химии, связанная с
ядерной техникой (вода как замедлитель, как охладитель в во-
дяном реакторе и т. д.) привлекла к себе в последние годы боль-
шое внимание и именно этому мы обязаны тем, что в существо-
вавшее в 30-годах несколько расплывчатое понятие «активиро-
ванной воды» можно вложить более или менее конкретное содер-
жание.
Действие излучения на воду состоит из возбуждения и иони-
зации молекул воды. При возбуждении молекула воды легко рас-
падается на ионы ОН и Н. Так как оба радикала находятся в
непосредственном соседстве между собой, то они тотчас же вновь
соединяются в молекулу воды.
Иначе обстоит дело при ионизации воды. Ионизация молеку-
лы воды превращает ее в положительный ион.
Н20-> Н20+ + е.
Сам по себе ион Н20+ стабилен, «о в присутствии воды проис-
ходит диссоциация и образуется ион водорода и гидроксильнып
радикал:
нх>+->н+ + он.
Судьба электронов, вырванных из молекул воды, может быть
двоякой. Переместившись на некоторое расстояние в сторону от
трека ионизирующей частицы и потеряв по пути значительную
часть своей энергии, они либо захватываются молекулой воды,
образуя отрицательный ион воды Н20~, который немедленно
вновь диссоциирует:
Н20 + ~е -> Н20~ -> ОН" + Н,
либо захватываются положительным ионом водорода, образуя
атомарный водород:
Н+ + е ->Н.

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 105-
Таким образом, облучение воды в конце концов приводит к
образованию радикалов ОН и атомарного водорода, обладающих
большой реакционной способностью;
Н20 + Н +ОН\ (А)
Однако этим не ограничивается цепь реакций, возникающих в
воде под действием облучения и имеющих значение для биологи-
ческого эффекта излучения. Наряду с реакционноспособным ОН
и Н\ следует иметь в виду продукты их взаимодействия между
собой, а именно:
ОН' + ОН* -> Н202,
н- + н- -* н2.
Суммарным итогом процесса радиолиза воды является рас-
пад молекул воды на атом водорода и радикал ОН ', а также
образование 'перекиси водорода *и молекулярного водорода. Пос-
леднее может, по-видимому, происходить и при непосредствен-
ном соединении между собой возбужденных излучением моле-
кул воды:
2Н20 ~> Н2 + Н202. (Б)
Часть атомов водорода и гидроксильных радикалов может
рекомбинировать, образуя снова молекулу воды:
Н+ОН->Н20.
Молекулярные продукты реакции, (Б) могут удаляться в ре-
зультате взаимодействия с радикалами, образующимися при
реакции (А):
Н202 + Н -+ Н20 + ОН';
Н2 + ОН* -+ Н20 + Н'.
Одновременно могут протекать реакции, приводящие к образо-
ванию кислорода:
Н202 + ОН'~>Н20 + Н02;
но2 + он-^н2о + о2;
НО-2 + Н02-^Н202 + 02;
Н02 + Н202 -> Н20 + ОН* + 02.
Кислород, в свою очередь, может вступать в реакцию с ато-
марным водородом:
02 + Н' -> Н02.
Радикал НОг, реагируя с атомом водорода, дает перекись
водорода:
но, + н- -> н2о2<

106 Биологическое действие ионизирующих излучений
В результате приведенных реакций в облучаемой воде обра-
зуются гидроксильные радикалы, шерекись водорода и гидро-
переокись — сильные окислители. Количественный выход этих
веществ определяется кинетическими соотношениями между
протекающими реакциями и зависит от свойств излучений и
условий облучения.
В изложенной выше схеме радиолиза воды обычно прини-
малось, что процесс захвата электрона происходит на значи-
тельном расстоянии, порядка 15 ммк от места первичной иони-
зации, где находится первичный ион. Распределение радикалов
в общем представлялось как колонна, центральная сердцевина
которой состояла из ОН-радикалов с максимальной их концент-
рацией то оси, окруженных водородными атомами в меньшей
концентрации, которые распределены внутри цилиндра радиу-
о
сом около 100 А, а его ось — это путь ионизирующей частицы.
На известную упрощенность этой схемы, отрицающей роль
кулоновского поля и возбуждение молекул, неоднократно ука-
зывалось, но все же изложенные выше представления не под-
вергались сомнению.
В последние годы стали складываться несколько иные пред-
ставления о процессах радиолиза. Маги подсчитал, что в воде
электрон в 10 эв «термализуется» (достигает энергии кТ) в
Ю-13 сек. и может переместиться за это время только на рас-
стояние в 20 А. На таком расстоянии кулоновское поле продол-
жает действовать и электрон возвращается обратно к своему
положительному иону, которым он захватывается, образуя вы-
соко возбужденную молекулу воды, диссоциирующую на водо-
родный атом и гидроксильный радикал. Поскачьку в среднем
положительные ионы образуются пучками на известных рассто-
яниях один от другого, напоминая четки с распределением уз-
лов пропорционально линейному расходу энергии1 (каждый
узел содержит в равном количестве Н-атомы и ОН-радикалы),
через 10~13 сек. после образования пучки радикалов начинают
расходиться в результате диффузии. Допуская полное исчезно-
вение радикалов путем соединения BН->Н2 и 20Н->Н202), а
1 Термин «линейный расход энергии» [ЛРЭ — LET — Linear Energy
Transfer] предложен за рубежом вместо терминов «удельная ионизация» или
«^линейная плотность ионизации», характеризуемых количеством пар ионов нг
единицу длины пути по следующим мотивам. В то время как в газах количе-
ство пар ионов может быть определено прямыми физическими измерениями, в
тканях это оценивается делением всей поглощенной на единицу пути ионизи-
рующей частицы в тканях энергии на количество энергии, затрачиваемой на
образование пары ионов. Однако эта последняя величина для тканей неизвест-
на (для воздуха она равн? 32—35 эв). Кроме того, термин «удельная иониза-
ция» совершенно исключает мысль о возбужденных молекулах, роль которых
в механизме биологического действия излучений неоправданно игнорировалась,
Линейный расход энергии выражается количеством кэв па микрон пути.

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 107
также путем рекомбинации (Н + ОН-^НгО) и предполагая,
что все три константы скоростей, а также скорости диффузии
обоих радикалов одинаковы, можно прийти к следующим зак-
лючениям. На ранних стадиях распространения довольно часто
будет происходить парная рекомбинация радикалов, но если это
не произошло в 10~9сек., то диффузия радикала зайдет настоль-
ко далеко, что мало вероятна его встреча даже с радикалом то-
го же пучка. Процессы комбинации и рекомбинации будут от-
личаться в зависимости от вида излучения, вернее от плотности
ионизации (см. стр. 115).
Природа промежуточных продуктов, обеспечивающих непря-
мое действие излучения. Выявление /природы продуктов радио-
лиза воды еще не означает, что именно через них осуществляет-
ся непрямое действие излучения и что эти окислители являются
теми медиаторами, которые обуславливают первичные реакции
в цепи механизма биологического действия излучений. Это тре-
бует доказательства. Наиболее убедительным доказательством
являются результаты воздействия на растворы различных ве-
ществ рентгеновых лучей и так называемого фейнтоновского ре-
актива, в котором химическим шутем получаются гидроксильные
радикалы ОН:
Н202 + Fe2+ -> Fe3+ + ОН" j ОН .
В том и другом случае, т. е. при рентгеновском облучении и
при воздействии фейнтоновского реактива, получаются одинако-
вые продукты в более или менее одинаковых количественных
соотношениях, причем природа получаемых продуктов говорит
об обязательном участии в их образовании гидроксильных групп.
Так, при облучении насыщенных растворов бензола образуются
фенол, дифенил и трифенил. Аналогичные результаты были по-
лучены и при воздействии фейнтоновского реактива. Деполиме-
ризация и продукты расщепления дезоксирибонуклеиновой кис-
лоты в водном растворе были одинаковыми как при облучении
рентгеновыми лучами, так и под действием свободных гидро-
ксильных радикалов, образованных в фейнтоновском реактиве
при восстановлении Н202 ионами Fe2+.
О роли радикалов в непрямом действии ионизирующих излу-
чений говорит и кислородный эффект. Снижение эффективности
воздействия излучения при уменьшении концентрации кислоро-
да в облучаемой среде объясняется именно тем, что выход од-
ного из наиболее действенных радикалов—Н02 обладающего
время окислительными эквивалентами, зависит в значительной
мере от концентрации кислорода в облучаемом объекте.
Более того, при биологическом действии излучений в отли-
чие от воздействия на растворы неорганических веществ и инди-
видуальных органических соединений резко преобладают окис-

^08 Биологическое действие ионизирующих излучений
лительные реакции, обусловленные, скорее всего, нали-
чием ОН, Н02 и Н2Ог. Характер продуктов расщепления нуклеи-
новых кислот при их облучении указывает на разрыв водород-
ных связей, что можно представить как окисление. То же можно
сказать и об облучении биологически важных соединений, содер-
жащих сульфгидрильные группы, в которых SH-группы пере-
ходят в S — S-грушты.
Существует мнение, что вязкость растворов дезоксирибону-
клеиновой кислоты обусловлена водородными связями между
амино- и гидроксильными группами. Окисление с помощью ра-
дикалов поведет к разрыву водородных связей и, следовательно,
к снижению вязкости, что и наблюдается при облучении раство-
ров дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Идентификация радикалов и их относительная роль в эффек-
те излучения. Данные современной радиологии позволяют не
только установить роль радикалов в первичном механизме био-
логического действия излучений, но и дают возможность оценить
относительную эффективность отдельных радикалов и их произ-
водных.
До последних лет большое значение в биологическом действии
излучения «придавалось перекиси водорода, считавшейся своеоб-
разным ядом для живого вещества. Это, якобы, подтверждалось
тем, что перекись водорода вызывала, в частности у бактерий,
такие же изменения, как и облучение. При этом, однако, упуска-
лось из виду, что при сравнении перекись водорода бралась в
гораздо больших концентрациях, чем те, которые получаются при
облучении. Современные взгляды на окислительно-восстанови-
тельные процессы и все возрастающее признание роли и значе-
ния в этих процессах свободных радикалов не совместимы с
представлениями о большой роли перекиси водорода. В отсут-
ствие катализаторов перекись водорода — сравнительно слабый
окислитель, несмотря на свой относительно большой окислитель-
но-восстановительный потенциал (е0 = + 0,68) типа молекуляр-
ного кислорода (ео = +1,22). На самом деле многое из того, что
приписывалось перекиси водорода, относится к гидроксильным
радикалам, образующимся при добавлении к перекиси Fe2+ или
Си~К Окисление пирогаллола, Сахаров, некоторых жирных кис-
лот, алкоголей и аминокислот -объясняется добавлением солей
железа к Н2Ог, вследствие чего образуются такие же радикалы
ОН, как и при облучении. То же можно сказать и об изменении
спектров поглощения белков и окислении дезоксирибонуклеино-
вой кислоты. Водные растворы глютатиона, фероцитохрома,
энзимов, содержащих сульфгидрильные группы и другие соеди-
нения, легко окисляющиеся при облучении, не окисляются пере-
кисью водорода в 'Отсутствие ионов некоторых металлов.

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 109
Отсутствие непосредственного действия перекиси- водорода
отмечено не только для указанных выше биологически важных
соединений, но и для таких сложных биологических актов, как
дыхание зародышевых клеток морского ежа. Н202 в концентра-
ции 5 X Ю-5 мол/л, соответствующей ©ыходу Н202 при облучении
дозой в 100000 р, не влияет на дыхание этих клеток, в то время
как сама эта доза излучения полностью прекращает дыхание.
В ряде других случаев концентрации Н202, во много раз превы-
шающие те, которые образуются при облучении, также не дава-
ли эффекта.
Фермент каталаза разрушает перекись водорода. Поэтому
его прибавление к облучаемому раствору должно снизить эффек-
тивность облучения, если образующаяся при облучении перекись
водорода действительно участвует в эффекте облучения. Этот
метод дает возможность оценить относительную роль Н202 в
эффекте облучения и даже исключить ее участие.
Роль радикала ОН устанавливается при облучении раство-
ров в бескислородной среде. Так как для образования ОН кис-
лорода не требуется (в отличие от Н02), то наличие реакции
при таком облучении указывает на участие ОН.
Таким образом, пользуясь следующими методическими прие-
мами, можно установить относительную роль отдельных ради-
калов в эффекте действия излучения:
1) эффект в бескислородной среде говорит об активной ро-
ли ОН, которая может быть подтверждена воздействием хими-
чески образованных гидроксильных радикалов;
2) наличие эффекта и его нарастание в присутствии кисло-
рода говорит о воздействии Н02 и Н202:
3) наличие эффекта в присутствии каталазы, разрушающей
Н202 и более или менее устойчивой к облучению, исключает
участие Н202 и может быть проконтролировано непосредствен-
ным воздействием Н202.
Так, облучение глютатиона при отсутствии кислорода приве-
ло к снижению эффективности до 33% по отношению к резуль-
татам облучения в аэробных условиях. Облучение в присутст-
вии кислорода с прибавлением каталазы дало 78% от того, что
наблюдалось без каталазы. Отсюда можно заключить, что при
облучении в общем эффекте окисления глютатиона 33% идет
за счет ОН, 22% за счет Н202 и 45% за счет Н02.
При облучении растворов полиметакриловой кислотой дозой
в 1000 р вязкость ее наполовину снижается. В атмосфере азота
вязкость не снижается, что говорит против участия в эффекте
действия излучения гидроксильных радикалов и атомарного во-
дорода. Перекись водорода даже в очень высоких концентра-
циях не действует на полимер. Все это свидетельствует о том,
что действие излучения обусловливается Н02. Наоборот, в по-

110 Биологическое действие ионизирующих излечений
лимеризации метакриловой кислоты !ПОд действием облучения
основную роль играют гидроксильные радикалы.
Следует иметь в виду, что не всегда радикалы непосредствен-
но взаимодействуют с облучаемым субстратом. Иногда и оки-
сление и восстановление при облучении осуществляются через
промежуточные соединения радикального характера, например
через органические перекиси.
Такого рода органические перекиси были даже обнаружены
(в 1954 г.) в бут.илово-алкогольных экстрактах из тканей облу-
ченных животных.
Таким образом, возникновение в растворах окисляющих ра-
дикалов является первичным физико-химическим звеном в цепи
реакций, возникающих в живых тканях и органах вслед за актом
ионизации или возбуждения молекул.
Роль удельной плотности ионизации в механизме биологичес-
кого действия излучений. За последние годы, особенно в связи
с открытием атомной энергии, медицина и биология обогатились
не только новыми мощными источниками излучения, но и новы-
ми видами излучения, которые используются в научных и прак-
тических целях (быстрые и медленные нейтроны, ультражесткое
рентгеновское излучение, ускоренные тяжелые частицы и др.).
Естественно, возникает вопрос: одинаков ли механизм действия
разных видов излучения, т. е действительно ли при всех извест-
ных нам в настоящее время излучениях речь идет об ионизации,
о радикальных и других химических, физико-химических и био-
химических изменениях, приводящих в конечном счете к тому
или иному биологическому эффекту?
Одним из наилучших методов решения этого вопроса являет-
ся одновременное использование на одних и тех же объектах раз-
ных видов излучения. Речь может идти, скажем, о смертельном
эффекте при воздействии половинными смертельными дозами
разных видов излучения. При идентичности механизма действия
примененных видов излучения мы должны получить простое сло-
жение. При отсутствии такой идентичности механизма действия
результаты могут быть разными. Большинство исследователей
склоняются к тому, что имеет место аддитивность и что можно
с большой степенью достоверности считать, что механизм биоло-
гического действия разных видов ионизирующего излучения оди-
наков.
Из сходства механизма действия отнюдь не следует равно-
эффективность одинаковых доз. В действительности одинако-
вые дозы разных видов излучения дают совершенно различ-
ный эффект. Это было замечено радиобиологами еще в 1935 г.г
когда впервые было использовано для воздействия на экспери-
ментальные опухоли нейтронное излучение и было замечено, что

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 111
оно оказалось в 5 раз более эффективным, нежели рентгеновы
лучи.
Оказалось, что различие в эффективности разных видов из-
лучения зависит от плотности их ионизации, т. е. от различного
распределения в пространстве равного при разных дозах коли-
чества пар ионов и, следовательно, образуемых ими радикалов.
При облучении рентгеновыми и у-лучами в результате взаи-
модействия фотонов с веществом с электронных орбит атомов
срываются электроны, так называемые первичные электроны.
Энергия этих электронов такова, что они способны сами вызы-
вать интенсивную ионизацию, т. е. в свою очередь срывать
электроны с электронных орбит атомов. Эту ионизацию принято
называть вторичной ионизацией. При воздействии рентгеновыми
и у-лучами практически вся ионизация создается за счет этой
вторичной ионизации.
В зависимости от энергии первичных электронов характер
производимой ими ионизации бывает различным. Чем больше
скорости этих электронов, тем на больших расстояниях один от
другого будут располагаться образованные ими ионы. Удельная
плотность ионизации (число пар ионов на единицу длины пути),
создаваемой быстрыми электронами, измеряется в среднем все-
го несколькими парами ионов на 1 jli пути'в тканях.
По мере затраты энергии на ионизацию скорость электроков
уменьшается и к концу их пробегов становится такой, что ионы
здесь располагаются относительно более густо, образуя так на-
зываемые «хвосты». Плотность ионизации в этих местах измеря-
ется десятками и даже сотнями пар ионов на 1 \i пути. Иониза-
ция, создаваемая «хвостами», невелика (порядка нескольких
процентов) и мало отражается на общем характере ионизации,
создаваемой рентгеновыми и у-лучами, обычно более или менее
равномерной. Все же для некоторых биологических эффектор»
там, где требуется «массированный» удар по той или иной био-
логической структуре, основное значение имеют именно «хвосты».
Равномерному пространственному распределению ионов при
ионизации рентгеновыми и гамма-лучами способствует также и
то, что благодаря малой массе электронов пути их в веществе,
особенно при малых энергиях, оказываются сильно и разнооб-
разно искривленными.
Указанный характер ионизации рентгеновыми и улучами
приводит к тому, что и образовавшиеся в результате радиолиза
воды радикалы также оказываются распределенными в облучен-
ном пространстве довольно редко и при этом равномерно, т. е.
расстояния между ними как между одноименными, так и между
разноименными оказываются в среднем одинаковыми.
Совсем иной характер носит ионизация при плотноионизи-
рующих излучениях. Эти ионизирующие частицы (протоны, а-ча-

112 Биологическое действие ионизирующих излучений
стицы, ядра атомов) обладают обычно значительно меньшей ско-
ростью, чем излучения с малой удельной плотностью ионизации.
Благодаря этому, а у а-частиц еще и благодаря их большему за-
ряду, среднее число пар ионов, создаваемых на 1 \х пути в тка-
нях, достигает нескольких тысяч (табл. 7).
У излучений с большой удельной плотностью ионизации пути
ионизирующих частиц благодаря их большей массе, по сравне-
нию с электронами, оказываются прямыми. Это, а также мень-
шее количество треков1 приводит к тому, что при излучениях с
большой удельной плотностью ионизации в облучаемом, про-
странстве радикалы распределены неравномерно. Не случайно
такого рода ионизация, в частности для а-частиц, получила на-
звание зональной.
Характер распределения в пространстве ионов, создаваемых
ионизирующим излучением, определяет и характер распределе-
ния радикалов. При излучениях с большой удельной плотностью
ионизации наблюдается следующая картина начального распре-
деления радикалов, которая затем может меняться в результате
их пространственного перераспределения вследствие диффузии,
образования электрического лоля и т. п. Вдоль трека а-частицы
образуется первая зона (колонка) с очень большой концентра-
цией гидроксильных радикалов ОН, непосредственно возникаю-
щих при первичной ионизации и от вторичных электронов. Далее
располагается яона действия более быстрых электронов, в кото-
рой образуются свободные водородные агомы, составляющие
как бы цилиндрическую оболочку для первой колонки.
Таким образом, при ионизации а-лучами радикалы ОН и Н
зонально распределены в облучаемом пространстве. Расстояния
между радикалами ОН, расположенными вдоль треков а-частиц,
с одной стороны, и между атомами водорода, расположенными
во внешней части колонки, с другой стороны, оказываются весь-
ма малыми, расстояния же между радикалами ОН и Н, наобо-
рот, значительны.
Подводя итоги всему изложенному о плотности ионизации
разных видов излучений, можно сказать, что у излучений с малой
удельной плотностью ионизации радикалы Н и ОН распределе-
ны равномерно, т. е. расстояния между радикалами ОН и ОН,
Н и Н, Н и ОН в среднем одинаковы. У излучений с большой
удельной плотностью ионизации распределение этих радикалов
неравномерно, причем расстояния между радикалами Н и Н, ОН
и ОН в среднем значительно меньше, чем расстояние между ра-
дикалами ОН и Н.
Зависимость эффекта действия излучения от плотности иони-
зации. В большинстве изученных до сих пор общих и биологи-
1 При равных дозах облучения количество треков будет во столько раз
меньше, во сколько раз удельная плотность ионизации больше,

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 113
Таблица 7
Линейный расход энергии и удельная плотность ионизации различных
видов ионизирующих излучений
Ионизирующая
частица
Электрон
Протон
Дейтрон
Излучение
Быстрые электроны и рентгеновы лучи
B0~30Мэв)
Жесткие 'у и f-лучи естественных и
искусственных радиоактивных изо-
топов
рентгеновы лучи с энергией 1 Мэв
рентгеновы лучи сэнергией 0,20-0,2 5АЫ
[З-ЛУЧН ТрИТНЯ
Быстрые нейтроны с энергией, Мэн:
14
12
8
Нейтроны, получающиеся при некото-
рых ядерных реакциях
Нейтроны малой энергии
Пучок дейтронов 190 Мэв:
начало пробега
конец пробега
Линейный
расход энеггии1
в тканях
кэв/а
0,3
0,3-0,4
0,5
2,7
5,0
6,6
9,8
12,8
33—37
До 100
0,73
5—30
Удельная
ПЛОТНОСТЬ
ионизации,
числе пар
ионов на 1 \).
8
8-12
15
80
150
200
294
385
1000—1100
До 3000
22
150—910
Ядра тел и я
Ядра углеро-
да
Ядра углеро-
да, азота,
кислорода
Ядра железа
Быстрые ядра гелия, полученные на!
ускорителе C80 Мэв)
ос-лучи радиоактивных изотопов
облучи, получающиеся в результате
реакции В(«, a)Li
Пучок ядер, ускоренных в циклотро-
не, 120 Мэв
Космическое излучение
То же
2,9
120—170
330
220
1170
3340
90
3600-5200
10000
6700
35000
100000

114 Биологическое действие ионизирующих излучений
ческих реакций излучения с большой удельной плотностью иони-
зации (а-лучи, нейтроны) оказались более эффективными, чем
рентгеновские, у- или E-лучи. В отдельных случаях, особенно
при воздействии на микроскопически малые объекты, а также на
растворы и некоторые другие объекты, излучения с большой
удельной плотностью ионизации оказываются менее эффектив-
ными. В том и другом случае это объясняется различием в
1'яс. 27. Зависимость выхода от линейного расхо-
да энергии, на ординате указан относительный вы-
ход ( G ), на абсциссе — линейный расход энер-
гии, kae/ii. Условные обозначения:
ф — ^Н202 (вы*од перекиси водорода) в присутствии
кислорода; О — ^Н,02 (то же ПРИ отсутствии кисло*
рода)
Для перекиси водорода 1.0 иа ординате соответствует
выходу Н204 в 2.3
X — выход Fe3+H 0.8 H/H1SO4 в присутствии кисло-
рода. Для Fe^+ 1.0 на ординате соответствует 16.0
\ — ииактивиая карбаксипелтидазы. Для карбоксипеп-
тидазы 1,0 на ординате соответствует 0.18. + — выход
водорода
удельной плотности ионизации, но не всегда удается выявить
тот конкретный механизм, благодаря которому плотность иони-
зации приводит к отмеченным различиям (рис. 27).
Хорошей иллюстрацией зависимости действия излучения от
плотности ионизации является различие в проявлении «кисло-
родного эффекта» между излучениями с большой и малой
удельной плотностью ионизации. Так, например, в отличие от
рентгеновых и улучей, отсутствие кислорода или понижение его
концентрации почти не отражается на эффективности действия
а-лучей и мало влияет на эффективность нейтронного облуче-
ния. Это подтверждается образованием перекиси водорода в

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 115
облучаемой воде, при облучении корней растения, злокачест-
венных опухолей у мышей и на других объектах.
Различие в «кислородном эффекте» при действии излучений
с большой и малой линейной плотностью ионизации, т. е. боль-
шая эффективность первых при отсутствии кислорода, может
быть объяснено рассмотренными выше различиями в распреде-
лении радикалов при различных излучениях.
При излучениях с большой удельной плотностью ионизации
зональность распределения радикалов приводит к тому, что ре-
акции
Н" + Н" -> Но
и
ОН' + ОН" -> Н2Оа
будут превалировать над реакциями
н* + он* -> н2о
и
на + он'-*н2о + н".
Количество образовавшихся перекиси водорода и водорода бу-
дет больше, чем в случае излучений с малой плотностью иони-
зации при той же мощности поглощенной дозы.
С точки зрения изложенных выше представлений, по мере
сближения пучков, что равносильно большей удельной плотно-
сти ионизации, радикалы, оставшиеся от соединения с радикала-
ми того же -пучка, все еще могут соединиться с такими же ради-
калами из соседнего пучка. Поэтому чем больше удельная плат-
ность ионизации, тем больше выход Н2 и Н202.
Так как перекись водорода образуется главным образом в
центральной части колонки радикалов, то концентрация ее мо-
жет оказаться достаточно большой для того, чтобы начали про-
текать реакции
н2о2 + он'-*н2о + но;;
Н02-]-ОН- -,Н20 + 02;
Н02 1 Н02-,Н202 i-02;
Н02 + Н202 -* Н20 + ОН' + 02,
приводящие к образованию кислорода.
Таким образом, из этих реакций видно, что необходимые для
процесса активные окислители Н202, а главным образом Н02,
могут при излучениях с большой удельной плотностью иониза-
ции образовываться и при отсутствии кислорода в окружающей
среде или в объекте, поскольку необходимый для этого свобол-

116 Биологическое действие ионизирующих излучений
ный кислород, вступающий в реакцию с атомами водорода и уве-
личивающий выход гидроперекиси, образуется в процессе самых
радиационно-химических реакций. Происходит как бы самопро-
извольное образование кислорода, причем тем большее, чем вы-
ше удельная плотность ионизации данного излучения.
При биологическом действии излучений надо учитывать и
обратное явление, а именно меньшую эффективность излучений
с большой удельной плотностью ионизации при действии на ра-
створы, так как многие биологически важные вещества находят-
ся в организме в растворах. Это также находит объяснение в
закономерностях распределения радикалов при ионизации моле-
кул воды. При излучениях с большой удельной плотностью ио-
низации радикалы будут распределяться густо вдоль треков
ионизирующих частиц и, следовательно, весьма неравномерно в
растворе, в то время как молекулы растворенного вещества рас-
пределяются равномерно. 3fo приведет к тому, что при излуче-
ниях с большой удельной плотностью ионизации радикалы будут
скорее взаимодействовать между собой, нежели вступать в реак-
цию с растворенным веществом, и эффективность излучения,
естественно, будет уменьшаться.
Само собой разумеется, что с повышением концентрации ве-
щества в растворе или при достаточном увеличении дозы, а сле-
довательно, и количества треков будут сглаживаться различия
в эффективности разных видов излучения, связанные с плот-
ностью ионизации и вытекающей из нее неравномерностью в
распределении радикалов.
Из опытов с ускоренными тяжелыми частицами — протона-
ми, дейтронами, а-частицами — ясно видно, что различия в эф-
фективности разных видов излучения связаны именно с удельной
плотностью ионизации, а не с какими-то другими свойствами,
внутренне присущими рассмотренным излучениям. Изменяя энер-
гию этих частиц, можно было по желанию изменять плотность
создаваемой ими ионизации. В этом случае характер излучения
оставался тем же, но менялась плотность ионизации. Результаты
облучения чистой воды ускоренными частицами показывают, что
при малых энергиях частиц A,8 Мэв) начальный выход Н202
соответствует тому, что установлено для а-частиц от естествен-
ных радиоактивных изотопов. По мере увеличения энергии про-
тонов или нейтронов, т. е. с уменьшением плотности создаваемой
ими ионизации, эффективность их действия уменьшается. Мак-
симальные выходы приходятся на одну и ту же .плотность иони-
зации, равную примерно 200 парам ионов на микрон трека. Та
же критическая величина плотности ионизации была найдена и
тогда, когда эффект оценивался не по выходу Н202, а по выходу
газообразного водорода.
На рис. 28 наглядно видно, как изменяется эффективность

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 117
действия различных излучений по мере приближения к так на-
зываемой критической плотности ионизации.
Описанные закономерности зависимости эффективности дей-
ствия ионизирующих излучений от удельной плотности иониза-
ции имеют большое теоретическое и практическое значение. Ука-
жем хотя бы на уменьшение «эффекта защиты» при а-излучении,
что объясняется зональным распределением радикалов. Более
важно, однако, следующее обстоятельство. Механизм действия
наиболее эффективных из предложенных до настоящего време-
ни средств предупреждения и защиты от лучевых повреждений
в той или иной мере связан с уменьшением концентрации кисло-
рода в облучаемом объекте, что, в свою очередь, ведет к умень-
шению или снятию лучевой реакции («кислородный эффект»).
| 0J
1
1*«*
«ъ g
1 **
1 OJ
" 1
1
1
1
t
: Y
•
•
X
X
1 W 100 1000 10000 1 Ю ЮОЮООЮООО
Плотность ионизации пары ионоб/м
Рис. 28. Зависимость эффективности действия из-
лучений от плотности ионизации. Опыты с уско-
ренными протонами
При а-излучении, однако, как было показано, кислородный эф*
фект не обнаруживается, поскольку оно само образует кислород
в облучаемой среде. Следовательно, защитные вещества неэф-
фективны в отношении а-излучающих веществ, а с ними, как из-
вестно, больше всего приходится сталкиваться как при добыче
урана, так и при изготовлении атомного горючего.
Кроме того, большая относительная эффективность биоло-
гического действия нейтронного и а-излучений, обусловленная
плотностью ионизации, поставила во всей остроте вопрос о не-
обходимости дифференцированного подхода к предельно допус-
тимым дозам для разных видов излучения. Попутно укажем,
что обнаружение большой зависимости биологического дейст-
вия излучения от плотности ионизации является еще одним
убедительным доказательством того, что ионизация и в живых
тканях является первичным актом взаимодействия излучения с
веществом.
Некоторые количественные закономерности действия излуче-
%
ОД
* Q2

118 Биологическое действие ионизирующих излучении
ния. Исследования количественных закономерностей действия
излучения на живые организмы довольно многочисленны.
Разные виды живых организмов отличаются по своей чув-
ствительности к воздействию ионизирующих излучений, т. е. по
своей радиочувствительности. Хотя различие радиочувстви-
тельности несомненно проявляется при всех эффектах, вызыва-
емых облучением, но чаще всего она оценивается по дозам, ве-
дущим к гибели половины животных (летальные дозы) в раз-
ные сроки после общего излучения, обычно в течение 30 дней.
В литературе эта доза обозначается символом ЛДбо/зо . Смерть
животных от облучения является, конечно, результирующей
большого количества изменений, возникающих в организме под
действием облучения, но она, как видно из табл. 8, является хо-
рошим показателем различий в радиочувствительности.
Для человека абсолютной смертельной дозой считается 600 р.
Таблица 8
ЛД50/3о рентгеновых лучей для различных видов животных и
микроорганизмов
Вид
ЛД
Козы
Морские свинки . . . . !
Свинья |
Собака :
Человек j
Обезьяна |
Мыть :
Крыса ,
My:i
50/30
р
350
400
400
400
400
550
550
600
650
Вид
| Кролик
Хомяк . .
Лягушки .
Моллюски
Змеи . . .
Дрожжи .
Амеба . .
Парамеции
ЛД50/30
Р
800
900
1000
1200
20003
40000
100000
250000
На основании приведенных в таблице данных, можно ска-
зать, что, несмотря на отдельные исключения, радиочувстви-
тельность нарастает по мере усложнения организации облуча-
емого объекта, что, по-видимому, связано с более легкой его
ранимостью.
Разные сроки продолжительности жизни животных поел?
облучения, а также выживание половины животных при дозах,
оказывающихся смертельными для другой половины животных,
свидетельствуют о большой вариации в «индивидуальной ради-
очувствительности. При ежедневном облучении собак дозой
10 р большинство их гибнет при дозах 1000 р или немного

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений Ц9
больше. Остальные гибнут только при дозах в 5—7 раз боль-
ших.
Средняя продолжительность жизни после облучения. Важ-
ным количественным показателем биологического действия ио-
низирующих излучений является средняя продолжительность
жизни облученных животных. Чем выше доза облучения, тем в
более короткие сроки на-
1000
А&
1
1
I
1
I
»-/
Ъ-2
Юднвй
1день %
10час S
•о
1час t
Wmum
ступает гибель облучен-
ных животных. Эта зави-
симость имеет ту особен-
ность, что в определенном,
довольно большом интер-
вале доз их увеличение не
сопровождается соответ-
ствующим сокр ащением
п ро дол жител ьности жиз-
ни, равной примерно 3
дням при абсолютно смер-
тельной дозе. Лишь при
дальнейшем резком уве-
личении дозы облучения
(в 10 и более раз) карти-
на поражения резко меня-
ется и животные гибнут в
момент облучения — так
называемая «смерть под
лучом». В этом последнем
случае причина смерти
иная, чем при меньших
дозах, т. е. при облучении
очень большими дозами
поражаются такие жиз-
ненно важные системы,
которые при меньших до-
зах или же не задеваются
вовсе или задеваются в
меньшей степени, чем другие.
Зависимость времени выживания белых мышей от дозы на-
глядно видна на рис. 29.
Зависимость времени выживания от дозы, являющаяся ре*
зультатом разного механизма смерти при разных дозах, отме-
чена не только для мышей, но и для таких животных, как кры-
сы, собаки и др. При дозах 5000—10000 р животные гибнут
обычно на 3—4 сутки главным образом от поражения желудоч-
но-кишечного тракта. При десятках тысяч рентген животные
гибнут в первые сутки с тяжелыми проявлениями, характерны-
1,1 |* 1 1 1 НИ
1 1 | ч м m
\
11
Ыин
1р дозы
Рлс. 29. Кривая зависимости смертности бе-
лых мышей от дозы при тотальном облуче-
нии рентгеновыми лучами

120 Биологическое действие ионизирующих излучений
ми для поражения нервной системы. При дозах больше 100000 р
животные умирают «под лучом», т. е. во время самого облуче-
ния. Здесь в основном наблюдаются множественные кровоиз-
лияния в жизненно важные центры головного мозга. Неравно-
мерное распределение смертности облучаемых животных во
времени зависит не только от дозы, но отмечается и внутри от-
дельных доз и является также отражением разных конечных
причин гибели. При абсолютно смертельных дозах A000 р) в
течение 20 дней после облучения можно выявить пять пиков
смертности, несколько по-разному проявляющихся у разных ви-
дов и пород животных и для разных условий облучения. Эти
данные имеют большое практическое значение, поскольку раз-
ные причины смертности требуют разных средств предотвраще-
ния гибели, что подтвердилось в эксперименте.
Роль «фактора времени» в эффекте облучения. Реакция ор-
ганизма на облучение в значительной мере зависит от условий
облучения. К одним из таких условий относится время облуче-
ния (так называемый «фактор времени»), под которым подра-
зумевается мощность излучения и фракционирование 1 облуче-
ния. Вопрос о влиянии мощности излучения недостаточно раз-
работан. По-разному влияет мощность при различных реакци-
ях. При одних, например при некоторых наследственных изме-
нениях, результат остается почти неизменным вне зависимости
от величины мощности дозы и ее дробления. Как правило же,
увеличение мощности излучения до 10—15 р/мин ведет к нарас-
танию поражающего действия излучения, оставаясь затем в
значительной мере постоянным в пределах до 100—150 р/мин.
Дробление облучения ведет к уменьшению поражающего
действия излучения. Известно, что смертельные дозы общего
облучения для собаки равны 600 р. Однако если облучать со-
баку ежедневно дозой в 10 р, то смертельная доза при таких
дробных облучениях может превысить дозу при однократном
облучении в 10 раз. При еще большем дроблении дозы может
вообще не наблюдаться смертельное действие даже при накоп-
лении очень больших доз, хотя те или иные виды поражения бу-
дут иметь место, например ослабление общего состояния, раз-
витие злокачественных опухолей и т. д. На результате сказы-
вается не только величина однократной дозы, но и продолжи-
тельность интервалов между отдельными облучениями. По не-
которым данным оказывается, что наибольшее значение имеет
общий срок, в течение которого осуществляется облучение.
Суть влияния фактора времени заключается, по-видимому, в
процессах восстановления, в обратимости тех повреждений, ко-
1 Фракционирование — облучение в несколько сеансов с перерывами оди-
наковой или разной продолжительности между отдельными облучениями.

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 12:
торые имеются в живой ткани после облучения. Естественно,
что они тем больше, чем меньше однократная доза, чем больше
интервалы и длительнее общий срок воздействия. Учет факто-
ра времени имеет большое значение для многих вопросов лечеб-
ного и других видов мирного использования атомной энергии.
Физико-химические изменения под действием ионизирующих
излучений. Этот раздел механизма биологического действия из-
лучения находится еще в стадии накопления фактов. Большин-
ство данных относится к растворам различных соединений, в
том числе и таких биологически важных, как белки, аминокис-
лоты, нуклеиновые кислоты, но не к живым тканям и орга-
низмам.
При облучении крахмала, глюкозы и мальтозы большими
дозами рентгеновского и у-излучения отмечается снижение вяз-
кости, уменьшение рН и появление восстановительной способ-
ности. При облучении коллоидов дозами 400—1600 р отмече-
но уменьшение степени дисперсности, вплоть до коагуляции и
уменьшения рН.
Для указанных выше и ряда других (инсулин, сахароза, ра-
финоза, маннит и др.) углеводородов наблюдаются под дейст-
вием у-излучений порядка 1019 зв/смг характерные изменения
спектров поглощения в виде увеличения суммарного поглоще-
ния, сдвига или появления новых максимумов, по которым мож-
но иногда высказать предположение о природе продуктов ра-
диолиза углеводородов.
Значительное снижение вязкости под действием рентгенов-
ского облучения отмечено и в системе гиалуронидаза — гиалу-
роновая кислота, в растворах нуклеиновых кислот и других би-
ологически важных соединений, причем не только в момент
облучения, но и в течение нескольких часов, а иногда и боль-
шего H[.evenn после облучения здесь наблюдается так назы-
ваемый «эффект последействия».
Для ряда соединений, в том числе для нуклеиновых кислот
и входящих в их состав пуриновых и пиримидиновых основа-
ний, отмечено изменение спектра ультрафиолетового поглоще-
ния, идущее в большинстве случаев в сторону уменьшения оп-
тичес ( и плотности в точке максимума пропорционально до-
зе облучения. Это резче выражено при меньших концентрациях.
Пиримидины оказались более радиочувствительными, чем пу-
рины, что, по-видимому, можно объяснить защитным влиянием
имидазольного кольца, входящего в состав молекул пуринов.
Это хороший пример защитного влияния дополнительно присо-
единенных групп на молекулу в целом. Нуклеиновые кислоты
по радиочувствительности занимают промежуточное положе-
ние между пиримидинами и пуринами. Отдельные пиримидины
и пурины обладают различной радиочувствительностью. Так,

122 Биологическое действие ионизирующих излучений
тимин несколько более устойчив к облучению, что также можно
объяснить наличием дополнительной метильной группы в мо-
лекуле тимина.
Наибольший интерес для понимания механизма биологичес-
кого действия излучения представляют факты из области фи-
зико-химических изменений белков и аминокислот под дейст-
вием излучений. Эти изменения тесно связаны с макро- и микро-
структурой белковой молекулы. В ее структуре, как известно,
большое место занимают водородные связи между остатками
отдельных аминокислот, так называемые пептидные связи. Эти
водородные связи между пептидными цепями непрочны, для
их разрыва требуется относительно небольшая энергия. Однако
для получения значительных изменений, типа денатурации бел-
ка, требуется разрыв многих водородных связей и/следователь-
но, значительные дозы ионизирующего излучения. Денатура-
ция чистого альбумина и белков сыворотки наблюдались noci
ле рентгеновского облучения дозами в 250000—500000 р и выше.
Об этом можно было судить по изменениям инфракрасного
спектра и по снижению вязкости. При облучении миозина (бе-
лок мышц) дозами в 500000 р наблюдалась значительная дена-
турация, о которой можно было судить по мутности раствора,
измеряемой на фотометре Пульфриха.
А. Г. Пасынский с сотрудниками применил меченый метио-
нин, по включению которого можно было судить о денатураци-
онных изменениях в белках сыворотки при их облучении даже
сравнительно небольшими дозами, порядка 500—1000 р.
При облучении разведенных очищенных растворов белка
было показано, что даже при небольших дозах увеличивается
адсорбция в ультрафиолетовой части спектра.
При облучении большими дозами у_лучей Со60 полупроцент-
ных растворов альбумина, казеина и желатины увеличивается
поглощение в ультрафиолетовой области в 230—300 ммк. Но-
вых максимумов поглощения при этом не появляется. В раство-
рах алифатических аминокислот (гликококол, аланин, лейцин
и гистидин) под влиянием больших доз облучения (~1019—
—102() эв/см3) наблюдается повышение оптической плотности.
В растворах цистина при облучении понижается поглощение
в ультрафиолетовой области спектра.
При облучении ароматических аминокислот (фенил-аланин
и тирозин) дозами 1,8—4,8 1019 эв/см3 также увеличивается
поглощение в ультрафиолетовой области спектра без образовав
ния новых максимумов поглощения. В растворах триптофана
поглощение уменьшается.
Кратко охарактеризованные физико-химические изменения
касаются нарушений тонкой структуры облучаемых веществ в
виде деполимеризации, снижения вязкости, сдвигов рН и изме-

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 123
нения спектров поглощения. Эти изменения выявлены и удов-
летворительно изучены на растворах различного рода соедине-
ний, в том числе и биологически важных соединений, и наблю-
даются, как правило, при очень больших дозах.
Выше при рассмотрении природы промежуточных продук-
тов, обусловливающих непрямое действие излучения, указыва-
лось, что о наличии окислительных реакций при биологичес-
ком действии излучений можно судить по продуктам расщеп-
ления нуклеиновых кислот при их облучении, по изменению вяз-
кости растворов ДНК и других соединений, в основе чего ле-
жат разрывы водородных связей. Причинами рассмотренного в
этом разделе снижения оптической плотности растворов пири-
мидиновых и пуриновых оснований и некоторых аминокислот
при облучении также являются окислительно-восстановитель-
ные процессы. Для растворов пуриновых оснований это доказы-
вается расчетами на основании спектроскопических данных, а
также с помощью хроматографического анализа.
Из других физико-химических изменений под действием из-
лучений укажем только на полимеризацию, нарушение структу-
ры поверхностей, нарушение проницаемости, эффекты сшива-
ния и расшивания, изменения спектров электронного парамаг-
нитного резонанса, которые со временем найдут свое место в
объяснении ряда явлений, наблюдаемых при нарушении жизне-
деятельности организма под влиянием облучения.
При этом, однако, надо всегда иметь в виду следующее об-
стоятельство, представляющее одну из неразрешенных пока
загадок радиологии, а именно: расхождение на 2—3 и больше
порядков в величинах доз, ведущих к поражению биологичес-
ких объектов и аналогичным изменениям в растворах биологи-
чески важных соединений. В то время как гибель крупных
биологических объектов (см. рис. 29) наступает при относитель-
но малых дозах облучения — сотни рентгенов, для получения
ощутимых изменений в облучаемых растворах биологически
важных соединений требуются тысячи и десятки тысяч рентге-
нов. Ясно, что это не дает права прямо переносить закономер-
ности, обнаруженные при облучении растворов, на живые объ-
екты.
Биохимические изменения под влиянием ионизирующих из-
лучений. Нарушения процессов обмена при действии излуче-
ний зависят от вида животных, от изучаемого органа, от вели-
чины дозы, от характера воздействия излучения (острое, под-
острое, хроническое, однократное, дробное и т. д.). При всех
этих различиях общая направленность изменения процессов
остается более или менее одинаковой. В настоящее время на-
иболее изучены изменения обмена веществ, наступающие при
остром однократном облучении большими дозами —от сотен до

124 Биологическое действие ионизирующих излучений
сотен тысяч рентгенов. Гораздо меньше данных имеется об из*
менении обмена при хроническом облучении — как наружном,-
так и при введении радиоактивных веществ внутрь. Полно-
стью отсутствуют данные о нарушениях процессов обмена при
хроническом облучении дозами порядка предельно допустимых
и близких к ним.
При однократном остром облучении сравнительно больши-
ми дозами больше всего страдает костный мозг — основная
кроветворная система организма, затем селезенка, лимфоидная
ткань и кишечник. Это как раз те ткани и органы, где наблю-
даются интенсивные процессы обмена, в особенности процессы
синтеза нуклеиновых кислот, и связанные с ними процессы де-
ления и возникновения новых клеток. Как отмечено многими
исследователями, обмен нуклеиновых кислот является одним из
процессов обмена наиболее поражаемых излучением, и следо-
вательно, указанные выше органы и ткани страдают сильнее
всего и даже доходят до состояния, несовместимого с нормаль-
ной жизнедеятельностью животного. Ниже кратко излагаются
самые общие изменения, характерные для отдельных видов об-
мена веществ при действии ионизирующих излучений.
Нуклеиновые кислоты. Как уже говорилось, одним из на-
иболее характерных расстройств обмена веществ при лучевых
поражениях является нарушение процессов обмена нуклеино-
вых кислот (дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой) и ггх
отдельных химических компонентов в радиочувствительных
тканях. Эти нарушения принадлежат к числу наиболее ран-
них. Хотя детали нарушения этого сложнейшего для всей жиз-
недеятельности организма звена еще не изучены, вероятнее
всего эти изменения связаны с повреждением определенных
микроструктурных элементов клетки, в частности ее ядра. Из-
менение структуры влияет на ферментативные процессы, про-
текающие на поверхности молекул, а следовательно, и на обмен
нуклеиновых кислот, зависящий от этих ферментативных про-
цессов. Данные последнего времени позволяют сделать заклю-
чение, что нарушение механизмов фосфорилирования, в частно-
сти окислительного фосфорилирования, а также изменение об-
мена нуклеотидов — предшественников и производных нукле-
иновых кислот — является наиболее существенным моментом в
изменении обмена нуклеиновых кислот под действием облу-
чения.
Белковый обмен. Что касается сдвигов в белковом обмене,
то единого мнения среди исследователей в этом вопросе нет.
Большинство все же указывает на усиление распада белков
различных органов и тканей, что подтверждается отрицатель-
ным азотистым балансом и увеличением выделения азота с
мочой. До сих пор не удалось установить каких-либо сущест-

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 125
венных изменений в белковом обмене человека, несмотря на ис-
пользование современной тончайшей аппаратуры и приборов.
Углеводный обмен. При облучении вне организма отмечены
несомненные изменения ряда ферментов, регулирующих обмен
углеводов в организме (аденозинтрифосфатазы, дегидразы,
сукциноксидазы и др.). Однако это не наблюдается при попыт-
ках исследования изменений этих ферментов у облученных жи-
вых объектов. Нет единого мнения о влиянии облучения на син-
тез и распад гликогена. Одни считают, что способность печени
образовывать гликоген не только не нарушается, но даже уси-
ливается. Согласно другим, в разные сроки после облучения
дозами порядка сотен рентгенов в крови животных повышает-
ся количество сахара и снижается усвояемость глюкозы; коли-
чество гликогена в печени и скорость его синтеза уменьшаются.
При увеличении дозы указанные только что изменения проте-
кают в ускоренном темпе и становятся необратимыми. У людей
в большинстве случаев содержание сахара в крови при лучевой
болезни значительно не меняется. В общем по поводу измене-
ний углеводного обмена при облучении можно сказать, что, по
крайней мере в начальных стадиях, существенных сдвигов з
нем не наблюдается.
Жировой обмен. Данные по жировому обмену необычайно
скудны и изменения недостаточно определены, хотя, учитывая
близкую связь жирового и углеводного обменов, можно было
бы ожидать более существенных изменений. Отмечается уве-
личение в крови облученных животных липидов, чему иногда
предшествует снижение их концентрации; в печени устанавли-
вается увеличение липидов и жиров и также развивается жиро-
вая инфильтрация печени, когда в ней появляется большое ко-
личество мелких капелек жира. В костном мозгу после облу-
чения увеличивается синтез насыщенных и ненасыщенных жир-
ных кислот, причем в более поздние сроки нарушаются нор-
мальные соотношения между обоими видами жирных кислот.
Минеральный обмен. Недостаточно изучен вопрос об изме-
нениях минерального обмена при действии излучения. Имею-
щиеся данные, при всей их противоречивости, говорят о воз-
можных нарушениях этого обмена при дозах, вызывающих лу-
чевую болезнь. Серьезных, несовместимых с сохранением жиз-
ни сдвигов в содержании натрия, калия и хлоридов в крови
животных не отмечено. Обнаружены изменения кислотно-ще-
лочного равновесия. С практической точки зрения большое зна-
чение имеет выявление с помощью Fe59 заметного снижения
включения железа в красные кровяные шарики. Это говорит о
нарушении синтеза гемоглобина при действии излучений и оп-
ровергает установившееся мнение о большой устойчивости
красной крови к облучению.

126 Биологическое действие ионизирующих излучений
Окислительные процессы. К окислительным процессам отно-
сят тканевое дыхание, являющееся источником энергии, необ-
ходимой для выполнения организмом самых различных функ-
ций и осуществления нормальной деятельности всех клеточных
элементов тела. Непосредственно после облучения выраженных
изменений газообмена не наблюдается. Иногда даже усилива-
ются окислительные процессы, По мере развития лучевой бо-
лезни интенсивность окислительных процессов снижается. Это
особенно отчетливо проявляется в последние дни болезни. Сле-
дует все же сказать, что и по этому вопросу имеются большие
расхождения. Для окислительных, как впрочем и для всех
других процессов обмена, характерны колебания в ту или иную
сторону с временным усилением или снижением их интенсивно-
сти и с большими различиями в протекании у разных живот-
ных.
Ферментные системы. Все рассмотренные процессы обмена
веществ регулируются в живом организме специфическими бел-
ковыми соединениями — ферментами или энзимами. Они вхо-
дят в состав всех клеток и тканей живых организмов и играют
роль биологических катализаторов. Именно они обусловливают
способность живых организмов осуществлять превращения ве-
ществ, необходимые для их жизнедеятельности. В поисках би-
охимических компонентов в организме, изменению которых
можно было бы приписать тяжелые нарушения жизнедеятель-
ности при сравнительно небольших дозах излучения, естествен-
но было в первую очередь обратиться именно к ферментам.
Значение ферментов трудно переоценить, если представить, на-
пример, что одной молекулы каталазы достаточно для разру-
шения 5000000 молекул перекиси водорода. Однако на первых
порах все опыты казались обескураживающими. При облуче-
нии концентрированных растворов ферментов миллионами рент-
генов создавалось впечатление о полной нечувствительности
ферментов к облучению. Однако использование чистых крис-
таллических энзимов, притом в очень разведенных растворах,
показало, что энзимы обладают большой чувствительностью к
облучению. Поскольку и в органлзме ферменты находятся имен*
но в разведенном состоянии, казалось, что при действии излу-
чений они должны подвергаться заметному разрушению даже
под действием небольших доз. Однако это не подтвердилось.
При оценке роли ферментов в реакции организма на облуче-
ние большую роль сыграли работы, в которых была доказана
чувствительность к облучению ферментов, содержащих сульф-
гидрильные группы (SH). Каталитическая активность многих
ферментов непрерывно связана с наличием в их молекуле SH
групп, чрезвычайно легко изменяющихся под влиянием любого
из образующихся при облучении радикалов или окислителей

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 127
(ОН, Н2О2, НОг) сводится в большинстве случаев к замене SH-
групп S-S-группами, что и приводит к инактивации ферментов.
С наличием сульфгидрилшых групп связаны очень многие
процессы жизнедеятельности клеток: размножение, рост, дыха-
ние и др.; естественно, что сразу же возникли попытки объяс-
нить всю цепь патологических процессов при лучевом пораже-
нии инактивированием или блокированием SH-групп, содержа-
щих серу ферментов. В этом хотели найти разрешение всех
проблем механизма биологического действия излучения. В на-
стоящее время накапливается все больше и больше возраже-
ний против этой концепции. Основное заключается в том, что
растворы чистых энзимов реагируют на облучение совсем иначе,
чем энзимы в соответствующей физиологической среде. Но было
бы неправильно 'полностью игнорировать значение в механизме
биологического действия излучения соединений, содержащих
еульфгидрильные группы, особенно учитывая их несомненно до-
казанную защитную роль.
Данные по многим другим ферментам пока еще очень про-
тиворечивы.
Таким образом, приведенные факты из области радиацион-
ной биохимии не оставляют сомнения в том, что под влиянием
ионизирующих излучений возникают нарушения различных про
цессов обмена, идущих в различных направлениях. Решающее
значение имеет, по-видимому, не нарушение того или иного
вида обмена, каким бы глубоким оно ни было, а нарушение со-
гласованного течения всех обменных процессов, имеющего ос-
новное значение для нормальной жизнедеятельности организма.
Приведенные данные не дают ответа на вопрос о первичном
или вторичном характере радиационно-биохимических измене-
ний, т. е. предшествуют ли они изменениям в тех или иных жиз-
ненно важных органах и системах или являются следствием
функциональных или морфологических изменений, наступаю-
щих в этих органах под влиянием излучения.
Проблема токсемии. Данные радиационной биохимии не мо-
гут удовлетворительно объяснить несоответствие между коли-
чеством поглощенной энергии и эффектом не только под влия-
нием малых доз излучений — десятков рентгенов (нуклеино-
вые кислоты, ферменты), но даже при смертельных дозах. До-
статочно сказать, что значительные физиологические изменения
происходят при небольших суммарных энергиях воздействия
(например, для млекопитающих они соответствуют тепловому
эквиваленту повышения температуры всего на 0,002°). Это по-
рождает ряд теорий, которые (за исключением теории «мише-
ни») принимают за основу образование в организме токсичес-
ких ^ядовитых) веществ. По мнению большинства исследова-
телей, эти вещества обладают даже в ничтожных концентраци-

128 Биологическое действие ионизирующих излучений
я.\ явно выраженными токсическими свойствами, вызывающи-
ми лучевую болезнь. Другие исследователи предполагают у
этих веществ способность к цепным реакциям, благодаря кото-
рой они могут размножаться в организме до количеств, доста-
точных для его интоксикации. Многочисленные исследования,
проведенные в этом направлении, ряд остроумных и тонких ме-
тодик указывают ка несомненное образование в крови облу-
ченных животных каких-то «токсических продуктов», природа
и время действия которых пока еще не уточнены. В последнее
время некоторые исследователи приписывают функции * этого
высокотокснческого продукта биолнпидам.
Изложенные факты из области механизма биологического
действия излучения освещают только одну сторону вопроса, а
именно: механизм первичного действия ионизирующих излуче-
ний на живое вещество. Динамика поражения отдельных орга-
нов и систем, причины поражения и нарушения деятельности
этих органов и организма в целом в данном руководстве не ос-
вещаются, так как ее понимание требует специальных знаний
из области общей биологии, анатомии и физиологии живых ор-
ганизмов. Уместно лишь вкратце остановиться на большой роли
нервной системы в реакции организма на облучение и на его
генетических последствиях. Самые разнообразные процессы в
организме, в том числе и физико-химические, и обменные, и все
другие, находятся под контролем центральной нервной системы
и регулируются импульсами, поступающими из коры головного
мозга. Течение и исход лучевой болезни, как и многих других
заболеваний, зависят от нервной системы.
Вопреки господствующей на западе тенденции отрицания
чувствительности центральной нервной системы к облучению,
отечественная радиобиология с самого своего зарождения, т, е.
с конца прошлого века, придерживалась правильных взглядов
на роль центральной нервной системы, признавая ее чувстви-
тельность к облучению и пусковую и коррегирующую роль в
реакции организма на облучение.
Неблагоприятное влияние на потомство малых доз ионизи-
рующих излучений, т. е. вопрос о так называемых генетических
последствиях излучений, является животрепещущим вопросом
современности. Проблема генетических последствий действия
ионизирующих излучений касается судьбы миллионов наши\-
потомков, которым угрожают сотни тяжелых, подчас смертель-
ных аномалий, уродств и неизлечимых наследственных заболе-
ваний.
Проблема генетических последствий действия излучений в
последние годы приобрела исключительное значение. Причина
этого, во-первых, в общем повышении естественного радиоак-
тивного фона, обусловленного в основном испытаниями атомно-

Закономерности биологического действия ионизирующих излучений 129
го оружия; во-вторых, во все расширяющемся применении раз-
личных видов ионизирующих излучений (рентгеновы лучи, ра-
диоактивные изотопы) для диагностики и лечения; в третьих, в
росте контингента лиц, связанных с мирным использованием
атомной энергии и в той или иной форме подвергающихся воз-
действию ионизирующих излучений.
Изменения наследственности, так называемые мутации,
происходят скачкообразно. Они могут изменить любые приз-
наки и свойства организма в различных направлениях. По-
давляющее большинство наследственных мутаций является
доминантным, проявляется в первом же поколении и приводит
к наследственным уродствам и заболеваниям, число которых у
людей доходит до 500. К ним относятся гемофилия, шизофре-
ния, инфантильный идиотизм, эпилепсия и др. В естественных
условиях несомненную, если не главную роль в возникновении
новых наследственных изменений играет земной фон радиации,
поглощенная доза которого, получаемая половыми железами
за 30 лет, составляет около 3 рад.
Большинство исследователей считает, что возникающие на-
следственные изменения необратимы. Имеется линейная зави-
симость частоты возникновения наследственных изменений oi
дозы ионизирующего излучения. Это говорит, скорее всего об
отсутствии «порога» в действии радиации на наследственность,
т. е. как бы ни была мала доза воздействия, пропорционально
ей возникают наследственные изменения. Это означает, что при
равных дозах при длительном воздействии излучений малой
мощности появится столько же наследственных изменений,
сколько при кратковременном однократном воздействии более
интенсивных излучений, В последнее время появились новые
данные, говорящие о потенциальности и обратимости генети-
ческих повреждений.
Не излагая подробностей расчетов, основанных на всякого
рода косвенных сопоставлениях н не всегда строгих допуще-
ниях, можно сказать что любое, даже незначительное дополни-
тельное к естественному фону воздействие радиации (в ре-
зультате атомных взрывов, рентгенодиагностических и рентге-
нотерапевтических процедур, профессиональное облучение)
может, привести к значительному увеличению наследственных
заболеваний у потомков лиц, подвергающихся воздействию
ионизирующей радиации. Это увеличение будет пропорциональ-
но величине дополнительного воздействия радиации, а также
количеству облученных людей. Нескольких десятков рентгенов
в течение репродуктивного периода достаточно для появления
многих миллионов новых больных наследственными болезнями
в дополнение к десяткам миллионов, уже имеющихся в мире.
Это говорит о необходимости дальнейшего максимально воз-

13Э Биологическое действие ионизирующих излучений
можного снижения предельно допустимых уровней ионизирую-
щего излучения как для лиц, постоянно работающих с радиоак-
тивными изотопами, так и, что важнее (так как их гораздо
больше) для лиц, не связанных по работе с использованием
ионизирующих излучений. Имело бы смысл ограничить воз-
растной ценз лиц, работающих в атомной промышленности,
отодвинув его на конец репродуктивного периода. При реше-
нии вопроса о целесообразности использования ионизирующих
излучений для диагностики или терапии следует всегда сопо-
ставлять пользу этих процедур с разумным риском в отноше-
нии генетических последствий. Особенно нетерпимым следует
признать глобальное повышение фона земной радиации, обу-
словленное испытаниями атомного и водородного оружия; уг-
роза дальнейших испытаний до сих пор не снята. Это повыше-
ние не очень велико, но оно отражается на таком количестве
людей, которое не может идти ни в какое сравнение с другими
массовыми воздействиями ионизирующих излучений. Мутаци-
онные изменения под действием излучения могут возникать и в
других клетках тела (соматических, почему эти мутации и на-
зываются соматическими). Есть много оснований считать, что
злокачественные опухоли и заболевания крови типа лейкозов,
возникающие при действии ионизирующих излучений, обязаны
своим происхождением соматическим мутациям. Об опасности
роста этих смертельных заболеваний в результате дополнитель-
ных к естественному радиоактивному фону воздействий иони-
зирующих излучений можно судить по некоторым расчетам.
Так, весьма малое повышение земного фона радиации, возни-
кающее в результате взрыва одной водородной бомбы (экви-
валентной 10 мгт тринитротолуола) может привести к возник-
новению среди населения всего земного шара новых 15000 слу-
чаев лейкоза.
Глава 3
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
И ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ ОРГАНИЗМА РАДИОАКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ
В связи с широким использованием радиоактивных изото-
пов в различных отраслях техники, промышленности и науки
возникают вопросы радиоактивного загрязнения внешней сре-
ды: воздуха, воды, почвы, растительности, а следовательно, и
пищевых продуктов. Подобного рода загрязнение возникает
при испытаниях атомных и водородных бомб, при всякого рода

Закономерности поступления и выделения радиоактивна веществ 131
авариях и в значительной мере в результате небрежного отно-
шения к радиоактивным отходам на предприятиях атомной и
других видов промышленности, а также в научно-исследова-
тельских, лечебных и других учреждениях, применяющих ради-
оактивные изотопы. Это загрязнение внешней среды, равно как
и несоблюдение санитарных правил и норм при работе с ради-
оактивными изотопами, приводит к попаданию радиоактивных
веществ в организм.
Природный уровень радиации повышается в основном за
счет долгоживущих Sr90 и Cs137, образующихся среди других
радиоактивных продуктов деления при испытаниях ядерного
оружия. Эти продукты деления, проникают в высокие слои
стратосферы, где они перемещаются, иногда на довольно дале-
кие расстояния воздушными течениями и в известном количест-
ве ежегодно выпадают на землю. Cs137 увеличивает уровень зем-
ной радиоактивности за счет у"излУчения» а попадая в: орга-
низм, увеличивает природный уровень радиоактивности орга-
низма. В результате взрывов ядерного оружия у"Фон & США с
1952 по 1955 г. возрос, достигая в некоторых местах 160 мрад.
В разных районах США обнаружено также выпадение Sr90 до
8,85-10~3 кюри/км2у причем с годами это выпадение будет на-
растать даже при прекращении дальнейших испытаний атомно-
го оружия.
Однако опасность заключается не -в возрастании природного
уровня среды на 0,1 %, а в увеличении природного радио-активного
уровня тела из-за попадания Cs137 и Sr90 в организм, . особен-
но Sr90, вследствие его участия в так называемых биологичес-
ких цепях. Откладываясь при выпадении в верхних слоях поч-
вы, Sr90 вместе с кальцием поступает в растения. Из растений,
поглощаемых животными, Sr90 попадает в организм животного
и прежде всего в молоко. В конце рассматриваемой . биологи-
ческой цепи находится человек. Csi37 переходит в молоко коров
в количествах, в пять раз больших, чем Sr90. Помимо молока,
Cs137 попадает в организм человека с мясом животного, где
имеется около 5% того количества, которое поступило в орга-
низм животного. В настоящее время радиоактивные изотопы
имеются почти для всех элементов. Общее их количество пере-
валило за 1000. Из особенностей радиоактивных изотопов, ко-
торые следует иметь в виду при их поступлении в организм,
важны следующие:
1. Предельно допустимые для организма количества радио-
активных изотопов имеют в большинстве случаев ничтожный
вес, порядка 10~6-М0~8 мг. Для радиоактивных аэрозолей, на-
пример, в некоторых случаях достаточно одной частицы чистого
радиоактивного элемента с радиусом 0,1 ц, в 1 лс3 воздуха, что-
бы создать предельно допустимую норму активности., .

132 Биологическое действие ионизирующих излучений
2. Излучение радиоактивных веществ не может быть приос-
тановлено в организме никакими обычными физическими или
химическими средствами. Поэтому основные поиски путей борь-
бы с их вредным действием направлены на ускорение их выве-
дения.
3. Радиоактивные вещества отличаются специфическим рас-
пределением в организме, что и обусловливает различие в их
биологическом действии.
§ 1. ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАДИОАКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ИХ ПРОНИКНОВЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В
ОРГАНИЗМЕ
Попадание радиоактивных изотопов в организм, их поведе-
ние в нем и эффективность их действия во многом зависят от
его физико-химических свойств. Характер действия радиоак-
тивных веществ будет зависеть также от их физического состо-
яния. Радиоактивные вещества могут встречаться в чистом ви-
де на различных носителях и в различном агрегатном состоя-
нии, в виде растворимых и нерастворимых соединений. Дейст-
вие радиоактивных аэрозолей в значительной мере зависит от
размера частиц и от наличия или отсутствия носителя. По-раз-
ному откладывается и по-разному действует радиоактивное ве-
щество в зависимости от количества носителя или от характера
химического соединения. Ряд физико-химических факторов, ко-
торые могут влиять на эффективность действия радиоактивно-
го вещества, еще недостаточно изучен (рН, период полураспа-
да и т. д.).
Радиоактивные аэрозоли образуются при самых различных
процессах обработки радиоактивных материалов, в частности
при обработке руд, при химической очистке плутония, в газо-
вых потоках, применяемых для охлаждения ядерных реакторов,
при сжигании и обработке радиоактивных отбросов, при вся-
ком раздроблении, растирании, просеивании, пересыпании и
возгонке твердых тел, при кипячении, выпаривании, перелива-
нии и при всякого рода других операциях с активными раство-
рами. Кроме этих обычных способов образования аэрозолей
вообще, в том числе и радиоактивных, существуют специфи-
ческие для радиоактивных аэрозолей процессы их образования,
К ним относятся аэрозоли, образующиеся в продуктах распада
газообразных радиоактивных эманации, за счет радиоактив-
ных атомов отдачи и нерадиоактивных атомов отдачи, увлекаю-
щих при своем вылете частицы материнского радиоактивного
вещества (групповая отдача).
Преимущественное поражение тех или иных областей ды-
хательного тракта и вредность радиоактивных аэрозолей в це-

Закономерности поступления и выделения, радиоактивных веществ 133
лом в значительной мере зависит от размера тех пылевых час-
тиц, на которые садятся радиоактивные частицы. Именно раз-
мером пылевых частиц в основном определяется, где осядут
радиоактивные аэрозоли — в гортани, в трахее, в бронхах или
в легочных альвеолах. По мере уменьшения размеров частиц
все большее количество их оседает на поверхности легочных
альвеол, за исключением самых малых, скорость диффузии ко-
торых в токе вдыхаемого воздуха настолько увеличивается, что
они по своему распределению приближаются к крупным части-
цам размером в несколько микронов. Из следующих данных
видно, как резко меняется распределение естественных радио-
активных веществ среди частиц разного размера!.
Диаметр пылевых Распределение
частиц, ц. активности, %
0.005 5
0,005—0,015 25
0,015-0,025 50
0,025—0 035 10
0,035 10
Рядом исследований показана связь между токсичностью
урановых соединений и размерами частиц. Оказалось, что вред-
ное действие пыли двуокиси урана обратно пропорционально
размерам частиц. Несомненно, что размер частиц, плотность и
растворимость урановой пыли обусловливает степень ее про-
никновения в легкие и перенос нх из легких в почки, где разви-
вается первичное поражение. От агрегатного состояния радио-
активных веществ зависит и продолжительность их нахождения
в дыхательных путях.
Количество попадающего в организм радиоактивного изо-
топа также влияет на его поведение. Это хорошо видно на «не-
весомых» количествах. Их первая особенность состоит в том,
что «невесомые» количества труднорастворимых соединений
часто не превышают пределы растворимости. Вторая особен-
ность заключается в поведении -истинных радиоколлоидов с
ультрамикроскопическими размерами частиц порядка милли-
микронов (что обусловливает специфику их поведения), обра-
зующихся в растворах радиоактивных элементов даже без
участия явления адсорбции на посторонних -примесях. Третьей
их особенностью является склонность к адсорбции, для чего в
живом организме при наличии молекул белка с большой по-
верхностью создаются особо благоприятные условия. Раство-
римость и способность к адсорбции находятся в обратной зави-
симости между собой. Это может помочь пониманию причин
различий в накоплении и задержке радиоактивных элементов в
организме.
* См. Б. Хультквист. Ионизирующее излучение естественных источни-
ков, ИЛ, 1959, стр. 57.

134 Биологическое действие ионизирующих излучений
Роль носителя и его количество значительно сказываются
на поведении «невесомых» количеств радиоактивного вещества.
Соответствующее количество стабильного изотопа в виде носи-
теля может изменить физико-химическое состояние невесомых
изотопов и повлиять на распределение невесомого и весомого
комшонента в органах животного. Это отчетливо видно из следу-
ющих данных по распределению весомого и невесомого нттрия в
органах крыс на второй день после (внутривенного введения
10 мккюри изотопа.
Органы
Печень
Селезенка
Почки . .
Скелет
Тушка . .
Иттрий. % к общей
обнаруженной
радиоактивности
сневесо-
мый»
7.10
0,38
5,35
51,50
36,00
весомый
65,50
6,28
1,24
12,70
14,20
§ 2. ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМ
Радиоактивные вещества могут попадать в организм раз-
личными путями. Основными являются система органов дыха-
ния, желудочно-кишечный тракт, кожа и кровеносная система.
Степень повреждения организма в значительной мере зависит
от «входных ворот» для радиоактивных веществ.
При рассмотрении вопроса о проникании радиоактивных
веществ в организм большое значение придается их раствори-
мости. Малорастворимые радиоактивные вещества будут, ко-
нечно, хуже всасываться в желудочно-кишечном тракте, чем
растворимые. Однако нельзя забывать, что малорастворимые
соединения хотя и немного, но все же всасываются. Поскольку
радиоактивные вещества действуют в ничтожно малых коли-
чествах, то даже небольшое количество всосавшегося вещества
может оказаться эффективным. Достаточно сослаться на ра-
дий, сернокислая соль которого, считающаяся очень мало-
растворймрй в воде, не должна была бы, казалось, действо-
вать при попадании в желудочно-кишечный тракт. А в действи-
тельности поражение возникает, что и неудивительно, если
иметь в виду, что предельно допустимое поступление радия для
кости равно 0,1 мккюри, что соответствует примерно 10~ мгио
весу и меньше растворимости RaS04, равной 2,1-10 '7 мг на
100 мл при 20°.
Не следует забывать и о том, что при длительном 'примене-
нии плохо всасывающихся в желудочно-кишечном тракте ве-
ществ могут наблюдаться тяжелые повреждения самого желу-

Закономерности поступления и выделения радиоактивных веществ 135
дочно-кишечного тракта, в том числе и развитие в нем злока-
чественных опухолей. Сказанное о желудочно-кишечном тракте
может быть отнесено и к неповрежденной коже, через которую,
хотя и проникают малые количества находящихся на ней ра-
диоактивных веществ, но и их иногда достаточно для воздей-
ствия.
Говоря о путях поступления радиоактивных веществ в ор-
ганизм, нельзя недооценивать так называемую наведенную ак-
тивность, например создаваемые под влиянием нейтронного об-
лучения радиоактивные изотопы из элементов, входящих в со-
став организма.
По степени опасности и тяжести вызываемых повреждений
на первом месте стоит проникновение радиоактивных веществ
в кровь, на втором — проникновение под кожу, на третьем —
поступление через рот. Скорость выведения этих веществ из
организма также зависит от путей поступления и располагается
в той же последовательности, что и для степени опасности по-
вреждения, а именно: быстрее всего выводятся вещества при
внутривенном попадании, затем при кожном и на последнем ме-
сте :при.введении через рот. Указанная зависимость степени ток-
сичности от пути поступления справедлива лишь для радиоак-
тивных изотопов, плохо всасывающихся из желудочно-кишеч-
ного тракта. Токсичность полностью всасывающихся веществ
не зависит от пути поступления.
§ 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
В ОРГАНИЗМЕ
Радиоактивные вещества по-разному задерживаются в раз-
личных органах. В редких случаях наблюдается равномерное
распределение. Гораздо чаще определенные вещества преи-
мущественно накапливаются в тех или иных органах. Этим в зна-
чительной мере предопределяется место и характер поражения
при попадании веществ в организм. В настоящее время можно
считать доказанным, что при введении в организм радиоак-
тивных веществ злокачественные опухоли, например, возника-
ют преимущественно в тех тканях и органах, где избирательно
оседает это вещество. Например Са45, Sr89, Sr90, Ba140, Ra226,
Pu239 оседают в основном в костях и даже названы поэтому
«костелюбами». Вызываемые ими опухоли также возникаю!
преимущественно в костях. Механизм избирательного отложе-
ния радиоактивных изотопов далеко не всегда ясен, но в неко-
торых случаях знание тонких различий химических и физико-
химических свойств элементов, изучение их взаимодействия с
разнообразными химическими соединениями, входящими в со-
став тканевых структур, позволяет выяснить причины их спе-

136 Биологическое действие ионизирующих излучений
цифического -поведения. Установлено, например, что радиоактив-
ные изотопы щелочноземельных элементов, включаясь в мине-
ральный обмен, оседают з кристаллических структурах кост-
ной ткани. Участие радиоактивного кальция в построении кост-
ных кристаллов—абсолютно закономерное явление, посколь-
ку кальций является основной составной частью костной ткани
Включение радиоактивных изотопов — стронция, бария — в
эти же кристаллы, даже при большой их химической близости
к кальцию, требует объяснений. Оно было найдено в пример-
ном равенстве координационных чисел и ионных радиусов ионов
стронция, бария и радия, что и обусловливает возможность их
кристаллизации в одной и той же кристаллической решетке
(изоморфизм). Раскрыты также причины особенностей поведе-
ния некоторых редкоземельных и тяжелых элементов, связан-
ные с гидролизом солей этих элементов и с рассмотренными
выше данными по растворимости й адсорбции.
Избирательное отложение радиоактивных изотопов в тех
или иных органах вовсе не означает, что в этих органах созда-
ются какие-то стабильные скопления. Со временем эти вещест-
ва перераспределяются в зависимости от их химических и фи-
зических особенностей. Знание всех особенностей распреде-
ления крайне важно для понимания поражения отдельных ор-
ганов и систем, для определения доз и предупреждения и лече-
ния уже возникающих поражений.
Имеются интересные материалы1 по особенностям распре-
деления радиоактивных изотопов в организме животных. Одни
элементы (Са, Sr, Ba, Ra, Y, Zr) обладают выраженной остеот-
ропностью, т. е. откладываются в костях, другие (Се, La, Pm,
Pr, Am, Cm) избирательно откладываются в печени, третьи —и
мышцах (К, Cs, Pb), четвертые распределяются сравнительно
равномерно с тенденцией к накоплению в ретикулоэндотели-
альной ткани селезенки, костного мозга, надпочечниках и лим-
фатических узлах (Nb, Ru, Те, Ро).
По скорости удаления из кровяного русла элементы распо-
лагаются в следующем порядке: Cs>Ba, Sr, Ra>Ce, La>Nb,
Ru, Pu. Теллур, ниобий, рутений, плутоний и полоний длитель-
но циркулируют в крови. В соответствии с более медленным
удалением из крови трех- и четырехвалентные катионы медлен-
нее накапливаются и выделяются из скелета, почек и ряда дру-
гих органов по сравнению с одно- и двухвалентными.
1 Ю. И. Москалев. Особенности распределения и биологического дей-
ствия радиоактивных изотопов. Тезисы докладов на Всесоюзной научно-тех-
нической конференции по применению радиоактивных и стабильных изотопов и
излучений в народном хозяйстве и пауке, Биология, медицина и сельское хо-
зяйство. 1957, стр. 120 121.

Закономерности поступления и выделения радиоактивных веществ 137
В пределах отдельных групп периодической системы Менде-
леева распределение элементов в организме имеет много обще-
го. Элементы первой основной группы (Li, Na, К, Rb, Cs) полно-
стью резорбируются из кишечника, сравнительно равномерно
распределяются по органам, относительно быстро выделяются
с мочой. Элементы второй группы (Са, Sr, Ra, Ba)
хорошо всасываются из кишечника, избирательно откладывают-
ся в скелете, в несколько больших количествах выделяются с
калом. Элементы третьей основной и четвертой побочной групп,
в том числе легкие лантаниды. легкие актиниды и трансурано-
вые, практически не всасываются из кишечника, избирательно
откладываются в печени и в меньшей мере в скелете, выделяют-
ся .почти исключительно с калом. Элементы пятой и шестой ос-
новных групп, за исключением полония, сравнительно хороши
всасываются из кишечника и выводятся почти исключительно с
мочой G0—80%) в течение первых суток, благодаря чему в ор-
ганах обнаруживаются в сравнительно небольших количествах
Между основными физико-химическими свойствами элемен-
тов или их соединений и типом распределения существует от-
четливая зависимость. Элементы, образующие в воде раствори-
мые соединения основного характера, следуют в зависимости от
валентности либо «равномерному» (Li, Na, К, Rb, Cs), либо
«скелетному» (Be, Са, Sr, Ba, Ra) типам распределения. Трех-
и четырехвалентные катионы, образующие в воде, практически
нерастворимые гидроокиси основного характера, подвергающие-
ся в нейтральной среде организма гидролизу с образованием
радиоколлоидов, за редким исключением (Y, тяжелые лантани-
ды), следуют «печеночному» типу распределения. 5-, 6- и 7-ва-
лентные ионы (амфотеры или кислоты) обладают либо равно-
мерным (CI, Fe, Br, J, Nb, Те, Ро), либо «почечным» (Sb, As, S,
Se, U+6) типом распределения Распределение гидролизуемых
элементов зависит от весовой дозы и рН исходного раствора.
Переход этих элементов от молекулярно-дисперсного состоя-
ния к коллоидальному (иттрий, бериллий, церий) сопровожда-
ется изменением типа распределения от «скелетного» к «почеч-
ному». При этом понижается отложение элемента в скелете и
почках и увеличивается в печени и селезенке. Закономерности
распределения гидролизуемых элементов указывают на !HeOi6xo-
димость считаться с избирательной сорбционной способностью
(Определенных тканевых структур. Частицы мелких размеров
преимущественно захватываются скелетом, костным мозгом, ча-
стицы больших размеров захватываются ретикуло-эндотелиаль-
ными клетками печени и селезенки. Комплексоны (этилендиа-
минтетрауксусная кислота, гексаметилфосфат) изменяют тип
распределения гидролизуемых элементов: «склетный» 'или «пе-
ченочный» тип распределения Се, La, Y и Pu становится «почеч-

138 Биологическое действие ионизирующих излучений
ным». Комплексоны, весовая доза и рН исходного раствора не
изменяют типа распределенния элементов, хорошо растворимых
в воде (Rb, Cs. Ca, Ba, Sr).
Изложенные особенности распределения радиоактивных изо-
топов суммированы в табл. 9.
Таблица 9
Типы распределения элементов в зависимости от валентности,
весовой дозы, исходного физико-химического состояния (по Ю. И. Москалеву)
1 рН
о
о
со
ыичест
^убвесовые кс
1-3
1-3
1—3
1-3
1—3
Валент-
ность
1
2
3
4
5
1—3 1 6
i
1—3
7
Характерный
•тип гидро-
окиси
эон
Э (ОНJ
Н; Э02
Э(ОП)я
нэо2
Э(ОПL
ИзЭ04,ИЭОз
1[3Э04.11Э03
нэо4
Тип распределения
равномерный
Li. Na, К,
Rb, Cs
—
скелетный
—
Be Ca, Sr,
Ba, Ra
печеночный
—
Ru | Y La, CI, Pr.
1 1 Pm, Ac. Pu
—
почечный
—
—
В»
i i
j I If, Th. Pu j
1 U, Am, Cm j
Nb j P
—
1 |
Те, Po ! Pu 1 —
i i
CI. Fe, Br, J
¦
Sb, A^
U. S, Se
/
!
Простые со-
ли весомые
количества
Коллоидные
растворы
Комплекс-
ные соеди-
нения
—
—
—
Cs, Rb, К,
Na, Ru
—
Ru. Nb
Sr
Be, Y, Ce. La
Ca. Sr. Ba, j Be, Y, La,
Ra j Pr, Am.
1 Ac, Pu
—
Sr, B?
Ca, Sr, Be,
Y, La, Zr.
Hf, P W, Cr
Sr, Ba
Sb
Y, Ce, La
Pu, Sb, U.
Pb, P, Zr

Закономерности поступления и выделения радиоактивных веществ 139
§ 4. ПОНЯТИЕ КРИТИЧЕСКОГО ОРГАНА
Связь между преимущественным накоплением радиоактив-
ных веществ в том или ином органе и его преимущественным и
наибольшим поражением привела к созданию очень важного
понятия о так называемом критическом органе. Эта связь одна-
ко, не столь однозначна, как казалось (вначале. В настоящее
время критическим принято считать тот орган, изменения кото-
рого под влиянием радиоактивных веществ приводят к наиболь-
шим нарушениям жизнедеятельности всего организма. Это боль-
шей частью тот же орган, который сам сильно повреждается,
но это не всегда совпадает, поскольку не все органы одинаково
важны для жизнедеятельности организма. Это чаще всего тот
орган, в который проникает наибольшее количество радиоактив-
ного изотопа, но и это не обязательно, так как органы различа-
ются по своей чувствительности. Известно, что в тканях голов-
ного мозга скапливаются сравнительно небольшие количества
радиоактивного вещества. Однако современные данные пока-
зывают, что несмотря на 'незначительное накопление радиоак-
тивных веществ в коре головного мозга, ее состояние меняется
и это изменение может сильно отразиться на всем организме.
Оно может вызываться как тем небольшим количеством радио-
активного изотопа, которое проникло в центральную нервную
систему, так и воздействием на нее раздражений, поступающих
из наиболее пораженного органа и выводящих ее из равновесия.
Результат в обоих случаях будет один и тот же, но причины бу-
дут различными и критические органы, согласно основному оп-
ределению, будут также разными.
Критический орган зависит также от того, каким путем и
через сколько времени после воздействия радиоактивное веще-
ство попадает в организм. Для нерастворимых соединений обыч-
но сам дыхательный или желудочно-кишечный тракт являются
критическим органом; но если вещество попадает через рану, то
она и будет критическим органом. Для растворимых форм того
же радиоактивного вещества желудочно-кишечный и дыхатель-
ный тракты будут критическими органами только в первый день
после воздействия. В последующий период ими могут стать поч-
ки и печень. При хроническом воздействии наиболее частым кри-
тическим органом является костный скелет. При этой последней
форме воздействия критическим органом чаще всего является
тот» в котором наибольшая концентрация вещества и наиболь-
ший период биологического полувыведения. Под периодом био-
логического полувьшедения имеется 'в виду >время, в течение ко-
торого из организма выводится половина осевшего в нем веще-
ства. При равномерном распределении радиоактивного вещест-
ва фактически весь организм становится критическим органом.

140 Биологическое действие ионизирующих излучений
Например, для Na24, О36, Н3 и др. не воевда удается точно уста-
новить, (какой из органов является критическим.
Как это ни парадоксально, но иногда защитные функции не-
которых клеток организма и делают критическим тот орган,
который ранее не был таковым. В организме имеются клетки,
так называемые макрофаги, которые предназначены для очище-
ния организма от чуждых ему тел путем их захвата. Это своего
рода «дворники» в организме. Полоний, (например, накапливает-
ся в селезенке и лимфатических узлах. Попав в организм, поло-
ний может находиться в нем как в высокодисперсном состоянии,
так и в виде крупных частиц. С течением времени после отравле-
ния полонием количество крупноагрегатных частиц становится
благодаря макрофагам все больше и больше и создаются «горя-
чие точки», вокруг которых гибнут живые ткани. Уменьшение
дисперсности благоприятно сказывается также и на выведении
полония из организма через почки.
Приводимые «в приложении III данные о распределении хи-
мических элементов в различных органах и системах живого ор-
ганизма, особенно iB так называемых критических органах, край-
не важны для расчетов величины предельно допустимого поступ-
ления (ПДП) радиоактивных изотопов в организм и предель-
но допустимых концентраций (ПДК) в окружающей среде. Как
правило, в приложении III в качестве критического органа ука-
зан тот, который подвергается наибольшему облучению при наи-
меньшей концентрации радиоактивного изотопа в воздухе и во-'
де. Это и послужило основанием к выбору в большинстве случа-
ев желудочно-кишечного тракта как критического органа в пе-
риод приема внутрь или вдыхания радиоактивных изотопов.
Правда, по прекращении приема вещества внутрь или вдыхания
критическими могут стать другие органы.
§ 5. ВЫДЕЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ОРГАНИЗМА
Пути выведения радиоактивных веществ из организма зави-
сят от физико-химических свойств самих веществ, от путей их
попадания, от состояния организма и ряда других факторов. Ос-
новной путь выделения — это желудочно-кишечный тракт. Мно-
гие вещества плохо всасываются (сотые доли процента) в желу-
дочно-кишечном тракте при их введении через рот (Ри239,
Np239t Zr95, Се144 и Др.)- Одно время считали, что такая плохая
резорбция радиоактивных веществ является благоприятным по-
казателем, поскольку основная масса попавшего вещества вы-
водится через кишечник, не переходя в другие органы и ткани.
Последние данные, однако, говооят о том, что плохая резорб-
ция может привести к поражению желудочно-кишечного тракта
из-за задержки в нем вещества.

Закономерности поступления и выделения радиоактивных веществ 141
Многие радиоактивные -вещества выделяются с мочой через
почки. Это главным -образом -наблюдается при введении радио-
активных веществ не через рот, а внебрюшинно.
Газообразные радиоактивные вещества выделяются :в основ-
ном через дыхательные пути. Некоторые радиоактивные веще-
ства выделяются через рот и кожу.
Главная масса попавшего в организм радиоактивного веще-
ства выделяется в первые дни после попадания. Однако извест-
ное, подчас значительное, количество задерживается надолго, а
иногда на всю жизнь в организме, представляя собой постоян-
ный очаг излучения.
Для установления при хроническом воздействии максималь-
но допустимого содержания радиоактивных изотопов в организ-
ме и максимально допустимых концентраций в воде и воздухе
обычно исходят из равновесного состояния. Под последним по-
нимается то количество изотопа, поступающее в критический ор-
ган в единицу времени, которое точно равно количеству изотопа,
исчезающего из органа в результате радиоактивного распада
или биологического выведения. Это равновесие в большинстве
случаев достигается за несколько недель, но иногда, когда эф-
фективный период полувы-ведения велик, для достижения такого
равновесия нужны многие годы.
Эффективный период полувыведения (Т) равен
т = ТбТр
тб^тр *
где Тб— период биологического полувыведения;
Гр — период радиоактивного полураспада.
При расчете формулы для периода эффективного полувы.ве-
дения принималось, что биологическое выведение, так же как и
радиоактивный распад, следует простому экспоненциальному
закону. На самом деле в большинстве случаев после начального
распределения и перераспределения радиоактивного изотопа по
органам кривая распада становится похожей на экспоненциаль-
ную. Если вводится радиоактивное вещество с большим перио-
дом радиоактивного полураспада, то учитывается лишь то коли-
чество вещества, которое выделяется из организма.
При рассмотрении проблемы о выведении радиоактивных ве-
ществ из организма встает вопрос большого практического зна-
чения. Нельзя ли по количеству выводимого из организма радио
активного вещества судить об его содержании в теле? Оказалось,
что параллелизм между выделением радиоактивных веществ в
моче и кале и их количеством в организме (в крови) наблюдает-
ся далеко не для всех '.веществ. Нарушение параллелизма отме-
чается особенно в отдаленные сроки после попадания этих ве-
ществ в организм, когда период полувыведения удлиняется. Не

142 Биологическое действие ионизирующих излучений
исключена и такая ситуация, когда <при незначительном выделе-
нии .в моче -и кале в организме еще остается значительная актив-
ность.
Многочисленные попытки установить такие корреляции, за
редкими исключениями (радий, уран и др.), не дали четких от-
ветов. Имеются данные1 о максимально допустимых количест-
вах радиоактивных изотопов в выделениях (фекальных) суммар-
но за первые несколько дней после одноразового поступления в
организм такого количества изотопа, которое способно за неде-
лю дать 0,3 бэр2. Кроме того, там же 'приводятся данные о мак-
симально допустимых количествах радиоактивных веществ, выде-
ляемых из организма с фекальными массами за день при хрони-
ческом поступлении внутрь организма такого их количества, ко-
торое равно предельно допустимому ежедневному поступлению.
Глава 4
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ
УРОВНЯХ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ
ИЗЛУЧЕНИИ И О ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ
КОНЦЕНТРАЦИЯХ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
В СССР в настоящее время действуют «Санитарные правила
работы с радиоактивными веществами и источниками ионизи-
рующих излучений», утвержденные госсанинспекцией СССР и
Государственным комитетом Совета Министров СССР по ис-
пользованию атомной энергии. Они разработаны в основном з
соответствии с рекомендациями международной комиссии по ра-
диологической защите, принятыми, в 1959 г. в Мюнхене.
Изложению правил о предельно допустимых дозах (ПДД)
и уровнях (ПДУ) ионизирующих излучений и предельно допус-
тимых концентраций (ПДК) радиоактивных веществ мы пред-
пошлем определения некоторых встречающихся в них основных
понятий и терминов, а также способов расчета.
Предельно допустимой дозой (ПДД) ионизирую-
щего излучения называется наибольшая доза, эффективное дей-
ствие которой .на организм не вызывает в нем необратимых со-
матических и наследственных изменений. Устанавливаются го-
довая, недельная, разовая и т. п. предельно допустимые дозы
облучения.
1 Морган и Форд Nucleonics, 1954, 12, 32.
2 Определение бэра (биологический эквивалент рентгена) см. сггр. 144.

Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений НЗ
Предельно допустимая концентрация (ПДК) —
активность радиоактивного изотопа в единице объема или веса,
поступление которого в организм при суточном потреблении во-
ды, пищи и воздуха не создает в критических органах организ-
ма или в организме в целом доз облучения, превышающих пре-
дельно допустимые.
Выше уже подробно рассматривалось понятие критического
органа. Его не существовало в тот период, когда основным ви-
дом ионизирующих излучений являлись рентгеновы и улучп и
когда допустимая доза выражалась в воздушной или поверх-
ностной дозе в ренгтенах. Дозу для критических органов не
всегда легко определить. Ее, например, очень трудно устано-
вить для костного мозга, расположенного по всему телу. При
общем наружном облучении можно приблизительно оценить
подкожную ПДД. Эффективная глубина критических органов
принимается равной: 1) 0,007 см для кожи (базальный слой
эпидермиса) t 2) 5 см для кроветворных органов, 3) 7 см для
женских половых органов (яичники) и 4) минимум 1 см для
мужских половых органов (семенники).
§ 1. ПОПРАВКА НА НЕОДНОРОДНОСТЬ ПРОСТРАНСТВЕННОГО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЙ
При очень неоднородном пространственном распределении
излучения следует иметь в виду, что усреднение дозы не дает
возможности оценить потенциальное повреждение органа. В
этом случае надо рассматривать локальный (существенный)
объем, где доза является наибольшей. В расчеты допустимых
доз вводится фактор неравномерного распределения в крити-
ческом органе N. Его берут равным 5 для а-излучающих ядер,,
не оседающих в костях, и для C-частиц, позитронов и электоо-
нов внутренней конверсии всех изотопов, исключая Ra226 и Р32,
накапливающихся в костях. Произведение этого фактора на
сумму энергий указанных частиц и на коэффициент относитель-
ной биологической эффективности приводится в соответствую-
щих имеющихся в литературе справочных таблицах ].
§ 2. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
В разделе о биологическом действии излучений был рассмот-
рен вопрос о роли в эффекте облучения удельной плотности ио-
низации, являющейся сложной функцией скорости ионизирую-
щих частиц. Отдельные виды излучений, различающиеся по
удельной плотности своей ионизации, отличаются и по своей эф-
1 Рекомендации Международной комиссии по защите от излучений,.
ВИНИТИ, М., 1958.

144 Биологическое действие ионизирующих излучений
фективности, причем большей частью излучения с большей
удельной плотностью ионизации являются и более эффективны-
ми при воздействии на сложные биологические организмы. Эф-
фективность излучения, у которого удельная ионизация мень-
ше 100 пар ионов на 1 \х воды или равна им, принимается за 1.
Эта линейная плотность ионизации примерно соответствует
рентгеновскому излучению в 250 кэв. Если ионизация больше
100 пар ионов на 1 \х воды или ткани, то следует учитывать от-
носительную биологическую эффективность (ОБЭ), под которой
понимается отношение дозы ионизирующего излучения с линей-
ной плотностью ионизации 100 пар ионов на 1 \х воды к равно-
эффективной дозе любого вида излучения. Не следует забывать,
что величина ОБЭ не является однозначной, годной для всех би-
ологических объектов, для любых тестов и любых условий об-
лучения. Приводимые ниже значения ОБЭ являются только пре-
делами вариации показателей ОБЭ, наблюдавшихся до
сих пор в исследованиях по сравнительной биологической эф-
фективности разных видов излучений:
Относительная бнолс- Средний линейный рас-
Числе пар иенев на гическая эффектив- ход энергии (ЛРЭ) в
1 V- в в°Де ность <ОБЭ) воде, лсэв/ц
100 и меньше 1 3,5 и меньше
100-200 1-2 3,5—7,0
200-650 2—5 7,0-23,0
650—1500 5—10 23—53
1500-5000 10-20 53—175
Практически для нейтронов и протонов до 10 Мэв ОБЭ^
«10, для тяжелых частиц при общем облучении в критическом
органе ОБЭ ^ 20.
§ 3. БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ РЕНТГЕНА
Наряду с единицами, уравнивающими различные виды из-
лучения по физическому эквиваленту (рад— единица поглощен-
ной дозы, фэр— физический эквивалент рентгена), введены
единицы биологической эквивалентности разных видов излу-
чения (бэр — биологический эквивалент рада, рэм или
рэч, — рентген, эквивалентный млекопитающему или человеку
и т. д.). Пользование последними единицами позволяет склады-
вать «поглощенные дозы от разных излучений, бэр — это погло-
щенная доза любого .ионизирующего излучения, которая имеет
ту же биологическую эффективность, что и 1 рад рентгеновых
или у-лучей со средней специфической ионизацией в 100 пар
ионов на 1 \х в воде. Доза, выраженная в бэр, равна дозе в радах,
помноженной на соответствующую ОБЭ.

Предельно допустимы* уровни ионизирующих излучений 145
§ 4. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ УРОВНИ ИОНИЗИРУЮЩИХ
ИЗЛУЧЕНИИ ПРИ ВНЕШНЕМ ОБЛУЧЕНИИ
В 1956 г. на заседании Международной комиссии по защите
от ионизирующих излучений решено было считать допустимой
дозой за 40 лет работы 200 р, притом в возрасте от 20 до
30 лет — 50 р, от 30 до 60 лет— 150 р. Ограничение общей до-
зы 'В молодом возрасте 50 р объясняется угрозой поражения по-
ловых органов, очень чувствительных в этом возрасте к воздей-
ствию излучений. Ограничение общей дозы 200 р вызвано не-
обходимостью максимально щадить кроветворные органы. Во-
обще допустимая кумулятивная доза исчисляется по формуле
5. (tf—18)] бэр,
где N— (возраст работающего;
18 лет—возраст поступления 'на работу.
Максимальная доза за год устанавливается в 15 бэр, сред-
няя — в 5 бэр.
Учитывая неполноту данных, на которых базируются пре-
дельно допустимые дозы, а также кумулятювность действия и
необратимость некоторых 'радиационных эффектов следует при-
нимать все меры к максимальному снижению уровней облуче-
ния. Если облучению подвергаются большие массы населения,
допустимые дозы и концентрации должны быть снижены не
меньше чем в 10 раз тю сравнению с общепринятыми.
Предельно допустимые дозы рассчитаны исходя из представ-
ления о пожизненной профессиональной связи работников с воз-
действием излучения. Поэтому всякого рода временные «пере-
облучения» недопустимы и не должны разрешаться.
При установлении ПДД и ПДУ исходили из категории облу-
чения и критического органа, подвергающегося облучению. Раз-
личаются следущие категории облучения и группы критических
органов.
Категория А. Профессиональное облучение лиц, непос-
редственно работающих с источниками ионизирующих излу-
чений.
Категория Б. Облучение лиц, не занятых непосредствен-
ной работой с радиоактивными веществами и источниками ио-
низирующих излучений. Сюда -включаются лица, находящиеся
в служебное время в административно-хозяйственных помеще-
ниях, а также во всех зданиях и на открытом воздухе в преде-
лах санитарно-защитной зоны.
Категория В. Облучение населения всех возрастных ка-
тегорий, в том числе и лиц указанных выше двух категорий.
Что 'касается разбивки критических органов по группам, то
к I группе отнесены: все тело, 'половые железы, хрусталик и кро-

146 Биологическое действие ионизирующих излучений
ветворные органы. Ко II группе относятся: мышцы, жировая
ткань, печень, почки, поджелудочная железа, предстательная
железа, желудочно-кишечный тракт и легкие. III группа вклю-
чает в себя кожу, щитовидную железу и кости.
Предельно допустимые дозы внешнего и (внутреннего облуче-
ния с учетом категории облучения и критических органов (без
учета естественного фона) представлены 'в табл. 10.
Таблица 10
Предельно допустимые дозы (ПДД) внешнего и внутреннего облучения
Категория
облучения
Внешнее облуче-
ние всего орга-
низма
мбэр/
неделя
бэр/год
Внутреннее облучение критических органов
I группа
моэр/
неделя
бэр/год
II группа
III группа
мбэр/
неделя
бэр/год
мбэр/
неделя
бэр/год
А
Б
В
100
10
1
5
0,5
0,05
100
10
1
5
0,5
0,05
300
30
10
15
1,5
0,5
600
60
20
30
3
1
Выше говорилось, что доза, выраженная в бэр, равна дозе
в padf помноженной на ОБЭ. В соответствии с этим 'предельно
допустимой дозе ъ 100 мбэр/неделя соответствуют следующие
мощности доз разных видов ионизирующих излучений, выра-
женные в лфад/неделя (табл. 11 ).
Таблица И
Предельно допустимые мощности дозы и ОБЭ
различных видов ионизирующих излучений
Вид иснизнрующвх взлучений
Рентгеновы и щ(-лучп . . .
''-частицы и электроны . .
Протоны и а-чаетицы . . .
Многозарядные ионы и ядра
отдачи
Тепловые нейтроны ....
Быстрые нейтроны
Мощность дозы
мрад/неделя
100
100
10
5
33
10
ОБЭ
1
1
10
20
3
10
Предельно допустимые уровни внешнего проникающего из-
лучения, соответствующие дозе 100 мбэр/неделя, приводятся в
табл. 12 и 12а.
Для протонов, дейтронов и тритонов с энергией больше или
равной 1000 Мэв предельно допустимые потоки устанавлива-
ются такие же, как для нейтронов соответствующих энергий,

Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений 147
Таблица 12
Вид и энергия
излучения
Y- и рент-
геновы лучи
(до 3 Мэв)
Y- и рент-
геновы лучи
C— \0* Мэв)
Р-частицы
и электро-
ны
(до ЮЛЫ)
Доза или количество
излучения за одну
неделю
100 мр
250-106 мэв/см2
2,5-10е Э-час-
тиц/см2
Предельно допустимая мощность дозы
или интенсивность потока
для /=3 6 час/неделя
2,8 мр/час
20А0*мэв/см2 . сек
20 р-час-
тиц/см2сек
для / час/неделя
100
— мр/час
70000
Мэв/см2 сек
700 {2-часгиц/с.и2- сек
приведенных в табл. 12а; при энергиях, меньших 1000 Мэв—
Vio от табличных значений' для нейтронов.
Для расчета предельно допустимых потоков высокоэнергети-
ческих а-частиц и многозарядных ионов ,в качестве эталона ис-
пользуются также нейтронные потоки. В частности, при энерги-
ях, больших или равных 1000 Мэв, табличные значения предель-
но допустимых потоков нейтронов соответствующих энергий
надо уменьшить для а-частиц :в два раза, для ионов лития — в
три раза, для ионов бериллия — в четыре раза и для ионов кис-
лорода и азота — в восемь раз, а при энергиях, меньших
1000 Мэв, соответственно в 20, 30, 40 и 80 раз.
Для кистей рук величины предельно допустимых уровней
облучения разрешается увеличивать в пять раз, а для C-час-
тиц — iB 10 раз по сравнению с указанными в табл. 12 при усло-
вии, что все тело надежно защищено от облучения и получает
Дозу не более 100 мбэр в неделю.
Допускается однократная доза внешнего облучения 3 бэр в
любые 13 последовательных недель -при условии, однако, что го-
довая доза не будет превышать 5 бэр.
При ремонтных или иных разовых1 работах допускается из-
1 Под постоянной работой понимается непосредственная ежедневная про-
должительностью не менее 50% рабочего времени.
Периодическая работа — непосредственная работа, занимающая менее
50% рабочего времени, но более 12 рабочих дней в году.
Разовая работа — непосредственная работа, занимающая менее 12 рабо-
чих дней в году.

148 Биологическое действие ионизирующих излучений
Таблица 12а
Вид и энергия излучения
Доза или
количество
излучений за
одну неделю
нейтрон/ли2
Предельно-допустимая
мощность дозы или
интенсивность по тска
ней трон/с л2 сек
для 1= I
36 час/день;
Тепловые нейтроны @,025 эв) . . .
Медленные нейтроны @,1 эв) ...
Промежуточные нейтроны E кэв)
Промежуточные нейтроны B0 кэв)
Промежуточные нейтроны @,1 Мэв)
Промежуточные нейтроны @,5 Мэв)
Быстрые нейгроиы (Ю Мэв) ....
Очень быстрые нейтроны B00 Мэв)
Сверхбыстрые нейтроны E00 Мэв) .
Сверхбыстрые нейтроны B000 Мэв)
Сверхбыстрые нейтроны E000 Мэе)
Сверхбыстрые нейтроны A04 Мэв)
100-106
72.10е
82-106
40-10е
11-10е
4,3-Ю6
2,6-Ю6
1,3-10в
0,8-Ю6
0.4.10е
0,1310е
0,013-10е
750
550
640
310
90
33
20
10
6
3
1
0,3
менение недельных доз или интенсивностей облучения при усло-
вии, однако, что для лиц старше 30 лет суммарная годовая доза
не превышает 12 бэр.
Суммарная доза на рабочем месте от всех видов внешних
ионизирующих излучений не должна превышать одной предель-
но допустимой дозы, т. е. 100 мбэр/неделя.
Защита от проникающих излучений должна проектироваться,

Биологическое действие ионизирующих излучений
149
как правило, с определенным коэффициентом «запаса» диффе-
ренцированно, в зависимости от категории облучения, назначе-
ния помещения, характера выполняемой работы и времени пре-
бывания в нем (см. приложение IV).
Этот «запас» на проектирование предусматривается главным
образом 'из-за (недостаточности наших знаний о биологическом
действии (как непосредственном, так и отдаленном) различных
излучений, неточности знания спектрального состава и закона
ослабления iB защите. Приходится учитывать также непредви-
денные неблагоприятные случайности, которые могут встретить-
ся в процессе длительной работы с ионизирующими излучения-
ми, а также радиационное воздействие вне данного производ-
ства.
В расчет «запаса» не входят такие факторы, как сорбция ак-
тивностей в аппаратуре, перспективное увеличение мощности
или активности источников, наличие соседних источников излу-
чения— «эффект компоновки». Все эти факторы должны учи-
тываться при проектировании отдельными коэффициентами,
причем руководствоваться при всех условиях надо тем прави-
лом, что суммарная доза от .всех видов ионизирующих воздей-
ствий в любом сочетании не должна превышать недельной дозы
в 100 мбэр/неделя.
§ 5. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ УРОВНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ
ПОВЕРХНОСТЕЙ И ПРЕДМЕТОВ
В табл. 13 приводятся установленные в СССР предельно до-
пустимые уровни загрязненности предметов в учреждениях, ра-
ботающих с радиоактивными веществами.
Таблица 13
Предельно допустимые уровни нефиксированной загрязненности рук,
рабочих поверхностей, одежды, обуви и других предметов1
Поверхности
Руки
Спецбелье и полотенце .
Спецодежда х/бумажная
Пленочная одежда . . .
Перчатки с наружной
Спецобувь с наружной
стороны
Рабочие поверхности и
оборудование ....
а-загрязненность в частицах
с 150 см2 в I мин.
до очистки
75
75
500
500
500
500
500
после очистки
Фон
»
100
200
100
200
200
,3-загрязпенность в частицах
с I 50 см* в I мин.
до счистки
5000
5000
25000
25000
25000*
25000
25000
после счистки
Фон
5000
10000
5000
5000
5000
1 Загрязненность тела не допускается.

150 Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений
§ 6. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ ПРИ ВНУТРЕННЕМ ОБЛУЧЕНИИ
В отличие от внешнего облучения, которое обычно длится
недолго, внутреннее облучение, об условленно поступлением ра-
диоактивного вещества внутрь тела, может длиться дни, меся-
цы, годы и даже всю жизнь. Кроме того, при поступлении ра-
диоактивных веществ внутрь организма могут оказать сильное
действие те излучения, которые при действии извне менее опас-
ны (а-лучи), или сравнительно менее опасны (C-лучи). Как пра-
вило, поступление через дыхательные пути более опасно, чем
через желудочно-кишечный тракт, поскольку многие радиоак-
тивные вещества в пищеварительном тракте всасываются лишь
в незначительной степени -и быстро удаляются.
Величины предельно допустимых количеств радиоактивных
изотопов в теле и их предельно допустимых концентраций в во-
де, воздухе, пище и т. д. зависят от состояния организма, от фи-
зических и химических свойств радиоактивных изотопов и от
способа их попадания внутрь организма: через рот, дыхатель-
ные пути, через рану или непосредственно через кожу. В сооб-
щаемых ниже данных приведены концентрации растворимых и
нерастворимых соединений только при их попадании через рот
или при вдыхании. Все расчеты сделаны в применении к так на-
зываемому «стандартному человеку» весом в 70 кг.
Исключая радий и родственные ему по своему поведению хи-
мические элементы, по которым уже накоплено достаточное ко-
личество наблюдений над людьми, по остальным радиоактив-
ным веществам приходится довольствоваться главным образом
результатами исследованния на животных и переносить их на че-
ловека. Иногда вообще нет никаких данных по поведению того
или иного радиоактивного изотопа на животных. В этих случа-
ях приходится прибегать либо к данным о веществах, близких
к интересующему нас по своим химическим свойствам, либо к
данным по задержке, распределению и выделению его стабиль-
ного изотопа. Для всех веществ, оседающих в костях, обычно
учитывается неравномерное распределение вещества. Для Дру-
гих критических органов принимается равномерное распреде-
ление.
Естественно, что расчеты, основанные «а данных о стандарт-
ном человеке или в предположении равномерного распределения,
могут повести к серьезным ошибкам. Особенно это относится к
представлению о -равномерном распределении радиоактивного
изотопа в органе. Даже при средней дозе 0,1 бэр/неделя некото-
рые участки органа могут «получить значительно меньшую дозу,
а -некоторые, наоборот, значительно большую. Правда, доза в

Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений 151
0,1 бэр/неделя скорее относится к облучению всего тела >или к
разбросанной по всему телу системе кроветворных органов, чем
к небольшому участку ткани. До недавнего времени считалось,
что слабая растворимость носителей изотопов является благо-
приятным фактором для организма. Поэтому для слабораство-
римых соединений указывались обычно более высокие предель-
но допустимые концентрации. Однако некоторые факты, получа-
емые в последнее время, заставляют насторожиться. Так, на-
пример, фосфат-32 хрома может, именно благодаря своей за-
держке в легких, даже при сравнительно небольшой дозе при-
вести к образованию злокачественой опухоли. Гораздо большие
дозы диффузно распределяющихся по организму веществ не
дают этого. Таким образом, не всегда дело в общей дозе или
даже в дозе для критического органа, сколько в мощности дозы
в так называемых «горячих точках», т. е. в тканях, окружаю-
щих скопление изотопа, где эта мощность может доходить до
тысяч микрорентгенов в секунду.
Так же надо подходить и « желудочно-кишечному тракту,
через который радиоактивные вещества не только проходят, но
где они могут задерживаться и оказывать специфическое дей-
ствие на сам -кишечный тракт. Ниже сообщаются некоторые
данные, необходимые для расчетов предельно допустимых кон-
центраций (ПДК) радиоактивных веществ в воде и воздухе при
их попадании внутрь организма через пищеварительный тракт
или дыхательные пути. Эти данные относятся к так называемо-
му стандартному человеку. Воды в организме около 50 кг, сред-
нее ежесуточное потребление воды, принятое для расчета ПДК
в воде, равно 2,2 л, следовательно, предельно допустимое поступ-
ление радиоактивных веществ -в организм с водой, вернее с су-
точным рационом, включая воду, не должно превышать 2,2 ПДК
кюри/сутки.
Для расчета ПДК в воздухе принимались следующие пока-
затели:
Вдыхание воздуха за 8-часовой рабочий день,
см*/день 107
Вдыхание воздуха за остальные 16 нерабочих
часов, см*/день 107
Площадь легких, соприкасающихся с возду-
хом, м2 50
Площадь верхних дыхательных путей, трахеи,
бронхов, м2 . . 20
Следует помнить, что расчеты предельно допустимых посту-
плений с водой 'И воздухом являются в достаточной мере приб-
лиженными и требуют в отдельных случаях специального рас-
смотрения, основанного на более точных расчетах.

152 Биологическое действие ионизирующих излучений
Задержка радиоактивных (веществ в легких зависит от мно-
гих факторо'в: размера, формы и плотности частиц, их химичес-
кой природы, от того, дышит ли человек ртом или носом. При
отсутствии соответствующих данных можно считать, что в лег-
ких оседает 25%, в верхних дыхательных путях с последующим
заглатыванием в пищеварительный тракт 50% и выдыхает-
ся 25%.
Для расчета предельно допустимых концентраций использу-
ются вес и размер интересующих нас критических органов. Они
привадятся в табл. 14.
Таблица 14
Вес и размеры критических органов «стандартного» человека
Ткань или орган
<\>
U
W
2
. ?>
ь о
о в
к о^?
с; ь-
О « -л
а?
и
>»
е<
&
<\>
ев
U
S
ХО
О ев
ОЛЯ
его
t«S ]
Мышцы ....
Кожа и подкожная |
клетчатка . .
Жировая жань .
Кость (без костного |
мозга)
Костный мозг ....
Кровь
Желудочно-кишечный
тракт
30000
6100
10000
7000
3000
5400
2000
43,0
8,7
14,0
10,0
4,2
7,7
2,9
30
0.1
20
5
—
30
Желудок
Тонкий ки-
шечник . . ,
Печень
Мозг . . .
Легкие . ,
Лимфатичес-|
кие ткани .
Почки . .
Сердце .
Селезенка
250
1100
! 1700
1500
1000
700
300
300
150
—
2,4
2,1
1.4
1,0
0,43
0,43
0,21
10
30
7
7
Вес остальных органов (спинной мозг, глаза, щитовидная
железа, зубы, надпочечник и др. варьирует в пределах
20—50 г.
§ 7. НЕКОТОРЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРЕДЕЛЬНО
ДОПУСТИМОГО СОДЕРЖАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
В ОРГАНИЗМЕ И ИХ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИИ
В ВОДЕ И ВОЗДУХЕ
Общие принципы расчета допустимых концентраций заклю-
чаются в следующем. Сначала определяют максимально доп/ус-
тимое -количество данного изотопа, которое может 'находиться
в организме человека или в критическом органе. Затем по убы-

Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений 153
ли изотопа в результате его распада и выведения определяют
допустимое его количество, которое может систематически ежед-
невно поступать в организм с тем обязательным условием, что-
бы его накопление соответствовало убыли. Если представить
себе, что эффективное время выделения вещества равно 1000
дней, а максимально допустимое количество изотопа в организ-
ме 0,2 мккюри, то допустимое ежедневное поступление составит
0,2/103 мккюри = 2- 10~4 мккюри. Зная эту величину, а также
долю изотопа, которая задерживается организмом при попада-
нии в него с водой в рот или ,при .вдыхании, можно рассчитать
максимально допустимую концентрацию в воде и воздухе. Если
из указанного только что растворимого в воде вещества полови-
на остается ,в организме, а потребляет человек в день около 2 л
жидкости, то максимально допустимая его концентрация равна
2-Ю-4 0 1А_4
0,5 • 2,0
10 мккюри/а.
Предельно допустимое содержание в организме любого а-ра-
диоактивного изотопа, оседающего в костях, определяется пря-
мым сравнением с радием. Многолетний опыт привел к установ-
лению предельно допустимого содержания его в организме че-
ловека в 0,1 мккюри. С учетом фактора неравномерного рас-
пределения N (для радия в кости 1, а для остальных а-радио-
активных изотопов 5) максимально допустимое содержа-
ние этих изотопов (?) можно рассчитать по следующей фор-
муле:
0.1-0.99 162 16 /1Ч
п = • = A)
f 2 Я (ОБЭ) Л/* Ь2Я@БЭ)Л/' w
в которой принято, что 99% радия находится в костях, а общая
энергия на распад радия и 55% его дочерних .продуктов (с уче-
том биологического выведения RaD), помноженная на показа-
тель относительной биологической эффективности, равна
162 Мэв. \ъ—часть радиоактивного изотопа, находящаяся в кри-
тическом органе. 2? (ОБЭ) /V — ¦произведение эффективной
энергии, ОБЭ й N.
Другие, приводимые в приложении V значения пре-
дельно допустимых концентраций в воде и воздухе рассчи-
* Данные для /2, так же как и для 2Е (ОБЭ) N, могут быть взяты из
табл. 7 и 8, приведенных в «Рекомендациях Международной комиссии по за-
щите от излучений», ВИНИТИ, М.. 1958

154 Биологическое действие ионизирующих излучений
таны исходя из следующего положения. Предельно допустимой
концентрацией радиоактивного вещества в воде и воздухе счи-
тается та, при которой его накопление в критическом органе не
приведет к превышению предельно допустимой мощности дозы
в 100 мбэр/неделю. Причем имеется в виду, что питье заражен-
ной воды и вдыхание зараженного воздуха продолжается в те-
чение периода времени значительно большего, чем эффективный
период полувыведения радиоактивного вещества из критическо-
го органа, но ibo всяком случае не больше, чем 70 лет. При этих
условиях содержание изотопа (q) будет равно
100 mW
q = =
3.7 - 104 • 1,6- 10~6 . 6,05 • 105/22Я(ОБЭ)ЛГ
8,4 ¦ KT~4m
/22?(ОБЭ)ЛГ
где 3,7- 104— количество распадов, сек/мккюри.
1,6- 10"° —эрг/Мэв;
6,05- 105—сек/неделя;
100 —эрг/г/рад;
W— 100 мбэр\
m—масса критического органа;
f2 и 2? (ОБЭ) N — см. стр. 153.
Предельно допустимые концентрации радиоактивных изото-
пов в воде и .воздухе получаются при решении следующего урав-
нения (интегрирование в пределах от 0 до t):
:?-+чь = р. C)
где ц]ч — количество радиоактивного изотопа в критическом ор-
гане, МККЮрЫ;
t — период облучения, дни;
% — постоянная эффективного распада, равная 0,693/Г;
р —скорость накопления радиоактивного изотопа в крити*
ческом органе, мккюри/день.
Поскольку р равно 'скорости поступления воды или воздуха
в день в организм B,2 л -и 104 л), помноженной на долю изотопа,
которая попадает в критический орган, и на ПДК |Воды или воз-

Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений 155
духа, последние можно легко рассчитать.
UUK 3,5.1(Г%2
ПДКвод= 3J'1°4t/^ E)
где ПДКвозд и ПДКвод— предельно допустимые концентрации
в воздухе и воде, мккюри/см3;
Т — эффективное полувыведение, дни;
/воад— часть радиоактивного вещества, по-
ступившая в критический орган при
вдыхании;
feofl—часть радиоактивного вещества, по-
ступившая в критический орган при
питье.
Приведенные уравнения пригодны только для тех случаев,
когда выделение радиоактивных веществ ,из критического органа
подчиняется экспоненциальному закону, который в большинстве
случаев, по-видимому, соблюдается. Однако имеются и исклю-
чения,- в частности, когда речь 'идет о |различных участках желу-
дочно-кишечного тракта как критических органах. В этих случа-
ях вместо экспоненциального характера выделения приходится
принимать, что радиоактивное вещество находится некоторое
время (от 1 часа в желудке до 18 час. в нижней части толстого
кишечника) в соприкосновении с критическим участком желу-
дочно-кишечного тракта.
§ 8. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ
РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ И ВОЗДУХЕ
Принятые в СССР предельно допустимые концентрации ра-
диоактивных веществ в воде открытых водоемов и источников
водоснабжения, используемых для неорганизованного водоснаб-
жения, хозяйственно-бытовых нужд и купания (реки, озера, пру-
ды и т. д.), для радиоактивных газов и аэрозолей <в воздухе ра-
бочей зоны производственных помещений, для атмосферного
воздуха санитарно-защитных зон и населенных пунктов приведе-
ны в приложении V.
Приведенные в приложении V предельно допустимые кон-
центрации радиоактивных веществ в 'воде и воздухе не включа-
ют в себя естественных уровней радиоактивности (фона), а так-
же облучения, получаемого населением при медицинских проце-
дурах. В случае смеси радиоактивных веществ допустимые кон-
центрации устанавливаются таким образом, чтобы суммарная
активность смеси не превышала одной предельно допустимой
дозы.

156 Биологическое действие ионизирующих излучений
Глава 5
САНИТАРНЫЕ ПРАВИЛА И НОРМЫ ПРИ РАБОТЕ
С РАДИОАКТИВНЫМИ ИЗОТОПАМИ
Ниже приводятся санитарные правила и нормы при работе
с радиоактивными изотопами. Осуществление всего комплекса
мероприятий санитарно-технического, санитарно-гигиенического
и лечебно-профилактического характера и их строгое соблюде-
ние делают работу с радиоактивными веществами практически
безвредной для здоровья. Важнейшую роль в обеспечении безо-
пасных условий работы в лабораториях, применяющих радиоак-
тивные вещества, играет правильно рассчитанная защита от раз-
ных видов излучения, которая изложена в гл. 1.
§ 1, ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Требования, предъявляемые к оборудованию помещений и
рабочих мест для работы с радиоактивными веществами и к за-
щите персонала, зависят от количества и среднегодового потреб-
ления радиоактивных веществ, числа рабочих мест, от характе-
ра технологического процесса, от физико-химических свойств
радиоактивного вещества, от того, имеем ли мы дело с закры-
тым или открытым источником, от вида и энергии излучения, от
активности, относительной радиотоксичности, периода полурас-
пада и т. д.
Радиоактивные вещества в открытом виде как потенциаль-
ные источники внутреннего облучения по убывающей степени
радиотоксичности разделяются на 4 группы, представленные в
табл. 15. Принадлежность к группе токсичности определяется в
зависимости от величины ПДК радиоактивных веществ в возду-
хе рабочих помещений.
По степени возможной радиационной опасности работы с от-
крытыми радиоактивными веществами в зависимости от их ко-
личества на рабочем месте и относительной радиотоксичности
изотопы делятся на 3 класса (табл. 16).
Разделение на классы отражает степень опасности прово-
димых работ с точки зрения возможности загрязнения воздуш-
ной среды, оборудования и помещений, атмосферного воздуха,
водоемов, почвы и т. д. без учета внешнего облучения.
В том случае, когда удельная и суммарная радиоактивность
изотопов ниже величин, приведенных в табл. 17, работы с ними
проводятся как со стабильными элементами.
Для правильного определения класса учреждения (лабора-
тории) необходимо учесть годовое потребление радиоактивных
веществ всем учреждением (лабораторией).

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 157
Таблица 15
Группа
А
(особо высокой ра-
диотокснчносги)
Б
(высокой радиоток-
сичности)
В
(средней радиоток-
сичности)
Г
(малой радиоток-
сичности)
Диапазон ПДК
в воздухе рабочих
помещений, кюри/л
1 -10~13 и меньше
ью-13—1 ю—и
1.10—П_1.Ю-9
1-10 9 и больше
Примеры изотопов, принадлежа-
щих к данной группе
Стронций-90, полоний-210
радий-226, плутоний-239
Кальции-45, кобальт* 60,
стронций-89, иттрий-91, руте-
ний-106, йод-131 и др.
Натрнй-24, фосфор-32, се-
ра-35, марганец-56, никель-65,
бром-82, рутений-103 и др.
Тритий, углерод-14,
хром-51, цинк-65 и др.
Таблица 16
Группа
токсичности
А
Б
В
Г
I класс
II класс
III класс
активность на рабочем месте, мкюри
>10
>юо
>1000
>10000
0,01—10
0,1 — 100
1—1000
10—10000
0.0001—0,01
0,001—0,1
0,01—1
0,1 — 10
Таблица 17
Группа
токсичности
А
Б
В
Г
Удельная активность
материала
мккюри/г
0,002
0,02
0,2
2,0
Допустимая суммарная
активность
мккюри
0,1
1,0
10,0
100,0
В целях уменьшения опасности для работающих вводятся не-
которые ограничения в отношении активностей на рабочем мес-
те в зависимости от сложности выполняемых операций. В част-
ности, при работах любого класса разрешается хранение радио-

158
Биологическое действие ионизирующих излучений
активных веществ с активностью в 100 раз больше указанной
в табл. 16. Проведение простых операций с жидкими радиоак-
тивными веществами допускается с активностью в 10 раз боль-
шей (см. табл. 16), а сложных—в 10 раз меньшей. Операции
с сухими пылеобразующими и порошкообразными радиоактив-
ными веществами следует ограничить активностями в 100 раз
меньшими, чем указано в табл. 16.
В зависимости от годового потребления радиоактивных ве-
ществ в открытом виде лаборатории^ предприятия и учрежде-
ния разделяются на 3 категории:
Годовое потреб-
ление, кюри
I категория >100
II категория 10—100
III категория <10
Проекты вновь строящихся или реконструируемых объектов
для работы с радиоактивными изотопами и ионизирующими из-
лучениями должны быть обязательно согласованы с органами
санитарного надзора.
Помещения, предназначенные для хранения и работы с ра-
диоактивными веществами, до их использования подлежат
приемке комиссией в составе представителей санитарного над-
зора, органов милиции, пожарной охраны и заинтересованной
организации. Приемка оформляется актом (в 4 экземплярах),
на основании которого органы санитарного надзора оформляют
санитарный паспорт лаборатории, учреждения, предприятия
в 3 экземплярах. Санитарный паспорт является основанием для
получения и использования радиоактивных веществ в соответ-
ствующем виде и количестве.
Указанные требования не распространяются на помещения,
используемые в контрольно-измерительных целях.
Администрация учреждения, применяющего радиоактивные
изотопы и другие источники ионизирующих излучений, разраба-
тывает детальные инструкции о правилах работы и мерах лич-
ной профилактики в соответствии с хранением и условиями прот
водимой работы и существующими санитарными правилами.
К работе с ионизирующими излучениями допускаются лица
не моложе 18 лет. Женщины освобождаются от работы с иони-
зирующими излучениями на весь период беременности, а на ра-
ботах с открытыми радиоактивными веществами — и на период
кормления.
Применение радиоактивных изотопов в черной и цветной
металлургии введением их в вырабатываемую продукцию
допускается при условии использования изотопов с периодом
полураспада не более 60 дней и ограничения содержания оста-
точной активности продукции до 1 • Ю*7 кюри на 1 кг продук-

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 159
ции. Использование такой продукции для бытовых целей за-
прещается. Во всех случаях проведение работ, связанных с вве-
дением радиоактивных изотопов в продукцию, должно быть со-
гласовано с санитарной «инспекцией.
Во всех случаях, когда активность продукции превышает
допущенную и не может быть при выдерживании на предприя-
тии доведена до допустимой, ее следует рассматривать как
радиоактивные отходы.
§ 2. РАЗМЕЩЕНИЕ УЧРЕЖДЕНИИ ДЛЯ РАБОТЫ
С РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Запрещается размещение учреждений для работ с примене-
нием радиоактивных изотопов в жилых зданиях.
Для учреждений, в которых применяются только закрытые
источники излучения, санитарно-защитные зоны не устанавли*
ваются. Уровень излучения для наружных поверхностей, в том
числе и в проемах, должен соответствовать ПДУ для смежных
с рабочими помещений. Излучения в ближайших зданиях и на
территории, не принадлежащей данному учреждению, не долж-
ны превышать фона, присущего данной местности, более чем
на 0.01 мр/час.
Для учреждений, в которых потребление радиоактивных ве-
ществ превышает 100 кюри в год (I категории), устанавливают-
ся санитарно-защитные зоны не менее 500 м. Для учреждений
II категории—100 м и для III категории — согласно санитар-
ным нормам проектирования промышленных предприятий.
Для реакторов мощностью от 500 до 5000 кет, используемых
для учебных и исследовательских целей, устанавливаются сани-
тарно-защитные зоны радиусом 1000 м. В случае отсутствия
в действующих предприятиях санитарно-защитных зон послед-
ние должны быть созданы, а при невозможности должны быть
приняты меры, гарантирующие безопасность окружающего на-
селения.
В санитарно-защитных зонах запрещаются сельскохозяйст-
венные посевы, размещение жилых зданий и учреждений, ие
имеющих отношения к учреждению, для которого установлена
защитная зона.
§ 3. ТРЕБОВАНИЯ ПРИ РАБОТЕ С ЗАКРЫТЫМИ ИСТОЧНИКАМИ
Источники с эманирующими веществами (радий, мезоторий
и др.) должны регулярно проверяться на герметичность.
Все закрытые источники в нерабочем положении должны на-
ходиться в защитных устройствах. Запрещается прикасаться к
источникам руками и необходимо всегда максимальное исполь-

160 Биологическое действие ионизирующих излучений
зование защитных экранов, дистанционного инструмента и раз-
личного рода манипуляторов.
Источники активностью 0,2 г-экв радия и более должны
помещаться в специальные аппараты с механическим дистан-
ционным управлением.
Работы с закрытыми источниками не требуют специальной
отделки помещения и оборудования. Необходимо только обеспе-
чить защиту от излучений, а при использовании источников
более 10 г-экв радия — принудительную вентиляцию. Для ста-
ционарных установок с закрытыми источниками излучения
должны выделяться отдельные помещения, причем для стацио-
нарных аппаратов с излучением во все стороны требуется спе-
циальная планировка и защита во всех направлениях, обеспе-
чивающая при любых положениях исючника ослабление излу-
чения в рабочих и смежных помещениях до предельно допусти-
мых величин.
§ 4. ТРЕБОВАНИЯ ПРИ РАБОТЕ С РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
В ОТКРЫТОМ ВИДЕ
Работы, относящиеся к III классу (см. табл. 16), могут
выполняться в общих помещениях, оборудованных в соответ-
ствии с требованиями, (предъявляемыми к химическим лабора-
ториям.
Работы, относящиеся к II классу (см. табл. 16), должны
проводиться в отдельных специально оборудованных помеще-
ниях, размещенных изолированно от общих помещений. Вход
в лаборатории — через санитарный пропускник с пунктом дози-
метрического контроля на выходе.
Для работ I класса (см. табл. 16) должны оборудоваться
специальные помещения, размещенные в отдельном здании или
в изолированных отсеках с отдельным входом только через сан-
пропускники.
Имеются разные варианты решения задачи целесообразной
планировки помещений и размещения оборудования при работе,
с большими активностями радиоактивных веществ (I класс).
Наиболее рациональной для работ I класса представляется так
называемая трехзональная планировка лабораторий, которая
может быть осуществлена в пределах одного помещения. При
большом объеме работ может встать вопрос о размещении зон
на разных этажах. Один из вариантов трехзональной планиров-
ки представлен на рис. 30.
Трехзональная планировка имеет ряд гигиенических пре-
имуществ по сравнению с обычной. Во-первых, большая часть
личного состава сможет вести работу, находясь в чистой зоне,
с помощью резиновых перчаток или манипуляторов. Во-вторых,

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 161
выделяется самостоятельная изолированная «грязная зона*,
занимающая не более 25% всей площади. В третьих, более ра-
циональное размещение боксов позволяет сократить объемы
удаляемого с помощью вентиляции воздуха и улучшить его
очистку. Наконец, сама планировка в «грязной зоне» ограничи-
вает возможности загрязнения воздушной среды и тем самым
способствует безопасности работы.
Рабское Чистая
номното лаборатория боксы* yept
А ^Г^Р-тН; Ремонтный HDOudapTW \ I
Легкие Диспет Мой на и
tc/fop хранение
ом№1 ^Операторский »ори бор
Вспомогатепьные помещены» чистой
чогатепьные помп
Тяжелые bo*c*
lg-p^^SSOUtm
Диспет Мойка и
черсная хранение
gj 1, Операторский нориОу tiQ.
I
Раздебал]
на
Санпропускник глязной эокы
г-и
это»
Хранилище
Хранение грязных
отходов
0
ъ
х
укрытие
Приточная
камера
Вспомогательные
помещения чистой^
зоны
Вспомогательны^
помещения гряз-
ной зоны
1-й
этаж
Рис. 30. Трехзональная планировка:
/ — рабочий стол; 2 — лабораторный
В тех случаях, когда в лаборатории ведутся работы по всем
трем классам, помещения лаборатории должны быть разделе-
ны на 3 секции в соответствии с классами. Общая площадь
в расчете на -одного работника должна быть не менее 10 м2.
Полы, стены, потолки, окна, двери. В целях эффективного
удаления радиоактивных веществ при случайном их просыпа-
нии, проливании или разбрызгивании все поверхности должны
быть гладкими, без щелей.

162 Биологическое действие ионизирующих излучений
Полы рабочих помещений, предназначенных для работ I и
II классов, должны иметь гладкую поверхность без щелей и
выбоин. Их следует покрывать непористым материалом, вроде
линолеума, полихлорвинилового пластиката или метлахской
плитки, причем швы и края покрытий должны быть тщательно
зашпаклеваны. Цементные и деревянные полы непригодны, да-
же если покрыты мастикой. Очень удобны и практичны сменные
резиновые маты. Края пластиката и линолеума должны быть
подняты на высоту 20 см и заделаны заподлицо со стенами.
В лабораториях первого и второго классов полы должны
иметь уклоны и трапы для стока воды и спецрастворов в спец-
канализацию.
Стены, двери и потолки должны быть гладкими, панели
стен в лабораториях III класса должны окрашиваться масляной
краской на высоту 2 м, остальная часть стен и потолок окраши-
ваются клеевой краской. В стенах необходимо тщательно заде-
лать все щели и отверстия, где проходят трубы. Углы, равно
как и места стыков стен с потолком и полом, следует делать
закругленными. Вся стенная и потолочная проводка должна
быть заделана в стены и потолок.
В помещении для работ II класса и в операторских лабора-
ториях I класса стены на всю высоту окрашивают масляной
краской, потолки — клеевой.
Переплеты окон в лабораториях I и II классов должны иметь
простейшие профили обвязок и горбыльков. Окна должны быть
со скошенными подоконниками или без подоконников. Полотна
дверей должны быть гладкими, щитовой конструкции.
Рабочие поверхности столов, полок для реактивов н вытяж-
ных шкафов должны отделываться материалами, которые мало
сорбируют радиоактивные вещества и хорошо поддаются дезак-
тивации. Ручки делают из стекла или пластмассы. Рабочую
мебель устанавливают на высоких ножках для удобства убор-
ки пола. Заднюю и боковые поверхности столов следует снаб-
дить бортами, чтобы предотвратить стекание радиоактивных
растворов на пол. Поверхность стола желательно наклонить
к стенке, где находится желоб, соединенный со стоком.
В последнее время признано, что наиболее легко поддающим-
ся дезактивации материалом является силикатное стекло.
С. М. Городинский и др. создали на основе полимеров (полиэти-
лен» каучуки и др.) новые пластикаты. Листы пластиката рец.
57—40 толщиной 2—3 мм применяют для всякого рода покры-
тий и обкладок. Пленку рец. 80 толщиной 0,25—0,3 мм исполь-
зуют для покрытия стен и оборудования. Для покрытия стен и
потолков применяют также пленки с клеящим слоем, отдельные
участки которых, будучи сильно загрязнены, могут быть замене-
ны новыми.

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 163
Стулья и табуретки должны быть простой формы, без высту-
пающих частей и щелей с гладкой поверхностью; их конструк-
ция должна обеспечивать удобную дезактивацию. Изготавли-
вать их следует из несорбирующих материалов (нержавеющая
сталь, пластикаты, стекло).
Вытяжные шкафы. Имеются разные конструкции вытяжных
шкафов для работы с радиоактивными изотопами. Для пре-
дупреждения загрязнения радиоактивными веществами и облу-
чения работающих к вытяжным шкафам должны быть предъяв-
лены следующие требования. Следует устранить все возможные
очаги скопления пыли, закругляя углы и вынося наружу все не-
нужные предметы вроде ламп и т. д. При устройстве вытяжной
системы шкафов следует предусмотреть возможность предотвра-
щения загрязнения радиоактивными веществами из соседних
шкафов. Внутренняя поверхность сточных труб должна быть до-
ступна для промывки. Если трубы проходят .внутри здания, то
следует принять меры против коррозии труб и скопления в них
радиоактивных отбросов. Вытяжной шкаф следует снабдить
устройством для промывки его внутри. Воздух, удаляемый из
вытяжного шкафа через вытяжную систему вентиляции, пропу-
скают через фильтр, чтобы предотвратить загрязнение окружаю-
щей местности радиоактивными веществами.
Работы III класса выполняются в вытяжных шкафах, хотя
простые операции с растворами нелетучих и неэманирующих
веществ могут выполняться на рабочих столах.
Работы I и II класса выполняются в специально оборудован-
ных боксах. Эти боксы изготавливают из мало сорбирующих
материалов — нержавеющей стали, пластиката или стекла.
Работа ведется с помощью манипуляторов или вмонтированных
в бокс перчаток. В боксах должно обеспечиваться разрежение
в 10—20 мм вод. ст.
Весы, центрифуги. Следует уделить особое внимание мерам
предосторожности против загрязнения весов. Центрифуги долж-
ны быть снабжены пластмассовыми пробирками во избежание
загрязнения и поломки стеклянных пробирок. Центрифуги
должны иметь автоблокировку с моторами и не должны откры-
ваться до полной остановки.
§ 5. ЛАБОРАТОРНАЯ ПОСУДА
При работе с радиоактивными веществами применяются
эмалированные, фарфоровые, стеклянные, плексигласовые,
а лу,чше всего из нержавеющей стали лотки или кюветы (жела-
тельно снабженные водосливными желобками), которые, особен-
но при работе с растворами, надо обязательно покрывать фильт-
ровальной бумагой. Загрязненная бумага легко может быть
заменена новой. Для засасывания растворов следует пользе-

164 Биологическое действие ионизирующих излучений
ваться только специальными приспособлениями (резиновые
груши, шприцы и т. д.).
Лаборатории, в которых производятся работы с радиоактив-
ными изотопами, должны иметь умывальники с горячей и холод-
ной водой, оборудованные педальным включением или кранами,
открывающимися локтем по типу хирургических.
§ 6. ВЕНТИЛЯЦИЯ И ОТОПЛЕНИЕ
Помещение должно быть оборудовано соответствующей при-
точно-вытяжной вентиляцией. Это обеспечивается вытяжными,
шкафами, колпаками и т. д.
Удаляемый из шкафов, укрытий, камер, боксов воздух дол-
жен перед выбросом в атмосферу очищаться на эффективных
фильтрах. Это необязательно для учреждений II и III катего-
рий, если активность воздуха на выбросе не превышает больше
чем на порядок предельно допустимую концентрацию по наибо-
лее токсичному радиоактивному веществу.
В лабораториях I и II класса, а также на исследовательских
реакторах, кроме эффективных фильтров должны предусматри-
ваться выбросные трубы, высота которых зависит от высоты
здания, но должна выступать не менее, чем на 4 м над коньком
кровли здания.
При работах III класса необходимо при устройстве вентиля-
ции руководствоваться требованиями и нормами, установлен-
ными для химических лабораторий.
Для работ I класса необходимо предусматреть запасной
вентилятор производительностью в !/з мощности основного, на
'случай аварии с основным вентилятором и для поддержания
нормального движения воздуха в системе в нерабочее время.
При размещении вентиляционных камер в чердачных поме-
щениях камеры должны быть герметично отделены от прочих
помещений и иметь отдельный вход.
Расчетные скорости-в рабочих проемах вытяжных шкафов
должны быть не менее 1,5 м/сек. Однако в процессе эксплуа-
тации разрешается снижать скорость в рабочем проеме до ве-
личины, препятствующей поступлению вредных выделений из
вытяжных шкафов в рабочие помещения. Объект работы дол-
жен помещаться вне зоны циркуляции в шкафу.
В герметичных боксах и камерах для работ I класса должен
обеспечиваться 30-кратный обмен воздуха. В помещениях пер-
вого класса, исключая III зону, устанавливается 10-кратный
обмен, II класса и в III зоне I класса — 5-кратный, III класса —
3-кратный.
При работах с эманирующими источниками должна быть
предусмотрена круглосуточно действующая система вытяжной-
вентиляции. Вес вентиляторы должны иметь световую и звуко-

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 165
вую сигнализацию, оповещающую о неполадках в работе или
остановке вентилятора. Система должна иметь запасной венти-
лятор.
Для улавливания активных аэрозолей желательна двухсту-
пенчатая очистка удаляемого воздуха.
Легколетучие изотопы улавливаются фильтрами с активи-
рованным углем. Эманации и радиоактивные инертные газы
фильтрами не задерживаются и высота выброса определяется
условиями разбавления или выдержки. В каждом фильтре долж-
на быть обеспечена возможность отбора проб для определения
эффективности фильтра. Отработанные фильтры не перезаря-
жаются и удаляются как радиоактивные отходы; фильтры долж-
ны устанавливаться непосредственно у боксов, шкафов и т. п.
Воздуховоды вытяжных систем, как правило, изготовляют
из черной стали с защитными покрытиями от коррозии. Запре-
щается использование для этих целей каналов в стенах.
При использовании закрытых источников в специальных по-
мещениях необходимо предусматривать общеобменную приточ-
но-вытяжную вентиляцию не менее чем с 3-кратным обменом
воздуха. Для подачи воздуха к пневмокостюмам (см. рис. 31)
устанавливают «специальные вентиляторы, обеспечивающие в
точке подсоединения шланга костюма давление 500 мм вод. ст.
при подаче 15 м3/час воздуха на 1 костюм.
В помещениях для работ I класса обязательно, а II и III же-
лательно применение панельного или воздушного отопления.
Нагревательные приборы должны быть гладкими, легко очи-
щаемыми от пыли и грязи.
§ 7. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ И УДАЛЕНИЕ ОТХОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ
РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ
Обезвреживание и удаление радиоактивных отходов было
и остается одной из важнейших и сложнейших проблем радиа-
ционной гигиены, значение которой все возрастает по мере рас-
ширения сфер применения радиоактивных изотопов в промыш-
ленности, медицинских, научно-исследовательских и других
учреждениях.
Суть проблемы в том, что значительная часть радиоактив-
ных ^долгоживущих веществ, применяемых для тех или иных
целей, в конечном счете попадает в стоячие воды или удаляется
в виде твердых отбросов. Поэтому и возникает необходимосгь
создания специальных установок для очистки воды, воздуха от
радиоактивных веществ и разработки способов удаления и
обезвреживания радиоактивных отходов.
В отличие от ядовитых веществ радиоактивные отходы сле-
дует удалять таким образом, чтобы они не могли представить
собой угрозы для населения, животных и растений.

166 Биологическое действие ионизирующих излучений
В зависимости от количества и активности радиоактивных
изотопов, с которыми приходится иметь дело, по-разному прихо-
дится решать вопрос об удалении отходов. При очень больших
активностях, например когда речь идет об отходах ядерных
реакторов, для их удаления приходится создавать большие и
сложные устройства: бассейны-отстойники, где, прежде чем
спускать радиоактивные жидкости в реки, их выдерживают дли-
тельное время; специальные фильтры для воздуха; высокие тру-
бы для выбрасывания в окружающую атмосферу, установки
для концентрации радиоактивных веществ и т. д.
Для намечаемых в семилетнем плане крупных объектов по
использованию атомной энергии в мирных целях, например для
электростанций, встанет, по-видимому» проблема устройства со-
вершенно закрытых систем для жидких радиоактивных отхо-
дов, чтобы избежать сбрасывания их в те или иные открытые
водоемы.
Жидкие отходы с радиоактивными изотопами обычно соби-
раются в специальные водонепроницаемые и герметичные бидо-
ны или ведра, открывающиеся с помощью ножной педали. Сточ-
ные воды, содержащие только короткоживущие изотопы с пе-
риодом полураспада не более одних суток, в концентрациях, не
превышающих 1-Ю-6 кюри/л, разрешается сливать в канали-
зацию без предварительной обработки.
При содержании в сточных водах короткоживущих изото-
пов более 1 • 10 кюри/л необходимо до удаления их в наруж-
ную (дворовую) канализацию выдержать в течение срока, га-
рантирующего снижение активности до уровня 1 • 10—6 кюри/л.
Для этого в системе канализации устраиваются емкости соот-
ветствующего объема, из которых содержимое выпускается
в дворовую канализацию только после предварительного радио-
метрического замера и соответствующего оформления актом.
В лабораториях III класса должна быть хозяйственно-фе-
кальная канализация.
В лабораториях I и II классов должны быть предусмотрены
две системы канализации: а) хозяйственно-фекальная и б) спе-
циальная. Специальная устраивается при необходимости еже-
дневного удаления 200 и более литров жидких отходов с удель-
ной активностью ниже 10~4 кюри/л. Меньшие количества отхо-
дов, а также жидкие отходы с удельной активностью выше
10~4 кюри/л надлежит собирать в специальные контейнеры и
удалять на пункты захоронения.
Приемники для слива радиоактивных растворов, трубы и
фасонные части должны быть изготовлены из коррозионно стой-
ких материалов и легко поддаваться дезактивации.
Сточные воды, отводимые по системе спецканализации, долж-
ны очищаться на специальных очистных устройствах, после

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 167
чего они могут удаляться в систему общегородской канализации.
В общегородскую канализацию допускается спуск сточных
вод с удельной активностью, не более чем в 10 раз превышаю-
щей предельно допустимые концентрации, если обеспечивается
их 10-кратное разбавление нерадиоактивными сточными водами
в коллекторе.
При удалении непосредственно в водоемы содержание в стоп-
ных водах радиоактивных веществ не должно превышать ПДК,
установленных для воды в открытых водоемах. Сточные воды,
удаляемые в канализацию, должны подвергаться систематиче-
скому контролю.
Спуск сточных вод, содержащих долгоживущие радиоактив-
ные изотопы, в пруды, предназначенные для разведения рыбы и
водоплавающей птицы, а также ручьи и другие водоемы, вода
из которых может поступить в упомянутые пруды, воспрещается.
Если активность слива превышает предельно допустимую,
то его следует разбавить до указанной активности и толь.ко после
этого слить в канализацию.
Разбавление жидких радиоактивных отходов перед удале-
нием их в канализацию допустимо в случаях, когда объем жид-
костей после разбавления не превышает 1 м3. Однако метод раз-
бавления далеко не всегда обеспечивает безопасность. Даже при
той небольшой активности, которая считается допустимой для
сливаемых в канализацию растворов, следует иметь в виду воз-
можность осаждения и сорбции активных веществ в канализа-
ционной системе. Поэтому необходимо периодически подвергать
канализационную систему дозиметрическому контролю.
В случаях прочистки или ремонта канализационной системы,
отводящей радиоактивные стоки, необходимо предварительно
измерять y-поля -в смотровых колодцах, в которых должна про-
изводиться работа.
Некоторые из радиоактивных отходов, например стронций,
выпадают в водоемах в осадок, собираются в донных отложе-
ниях и интенсивно загрязняют обитающие на дне водоемов орга-
низмы. Это, в свою очередь, приводит к радиоактивному зара-
жению рыб, питающихся этими организмами.
Некоторые водные растительные и животные организмы спо-
собны накапливать те или иные элементы в концентрациях, в
десятки тысяч раз превышающих концентрацию этого элемента
в окружающей воде. Это наблюдалось после взрыва в атолле
Бикини и доказано многочисленными исследованиями. Способ-
ность планктона к накоплению используется даже для очищения
водоемов, в частности от плутония, осколков деления урана и
т. д. Последовательно пропуская радиоактивную жидкость через
ряд бассейнов с живыми организмами, можно добиться очень
значительной очистки, этого же можно достигнуть и в одном бас-

168 Биологическое действие ионизирующих излучений
сейне последовательным разведением в нем живых организмов
взамен погибших от радиоактивных веществ и опустившихся на
дно. Существуют и другие методы так называемой биологиче-
ской очистки водоемов, зараженных радиоактивными веще-
ствами. Способность животных и растительных организмов
к накоплению радиоактивных веществ имеет, конечно, и отрица-
тельную сторону, так как может представить опасность для
населения, пользующегося, скажем, рыбой из зараженного
водоема или молоком и мясом скота пасущегося около этих во-
доемов и накапливающего в себе радиоактивны-е вещества из
потребляемой воды и трав.
Для очистки малоактивных вод весьма надежным способом
является повторная дистилляция и фильтрация на ионо-
обменных фильтрах, обладающих высокими сорбционными
свойствами. Такого рода фильтрами, хотя и не для всех изото-
пов, являются некоторые почвы.
Одним из наиболее эффективных методов снижения активно-
сти является разведение стабильным изотопом. Преимущество
этого метода (перед простым разведением заключается в том, что
поскольку живые организмы одинаково поглощают радиоактив-
ные и стабильные изотопы, первоначально достигнутая при раз-
ведении малая изотопная концентрация сохранится и при погло-
щении.
Для облегчения манипуляций с радиоактивными веществами
иногда применялось, наоборот, не разведение, а концентрирова-
ние радиоактивных отбросов в небольшом объеме, для чего про-
изводилось выпаривание, осаждение, сжигание и т. д. Сконцент-
рированные радиоактивные вещества с большим периодом полу-
распада следует при удалении разбавить соединением, анало-
гичным по своей химической структуре. В США для обезврежи-
вания концентрированных малых объемов долгоживущих изо-
топов предложены способы сорбции на специальных глинах, на
минеральных веществах с последующей их обработкой и упаков-
кой в специальные блоки.
Последние годы широко применяется способ разведения
радиоактивных отбросов в жидкостях, идущих на изготовление
цемента. Эти затвердевшие цементные блоки затем закапывают
в землю на глубину не менее полутора метров или сбрасывают
в океан. Разводить цементные растворы надо в такой пропор-
ции, чтобы рассеяние энергии, создаваемое 1 г вещества, на
превышало примерно 4 эрг/сутки.
По принятым в США нормам, упакованные и свободные ра-
диоактивные отбросы должны быть погружены в воду на глуби-
ну не менее чем 1800 м.
Удельный вес упаковочного материала для блоков не меньше
1,2 г/см*. Предложено два вида контейнеров-. 1) стальные боч-

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 169
ки, покрытые изнутри бетоном; 2) небольшие бетонные бочки
помещаемые внутри больших также бетонных бочек. При по-
гружении в море надо учитывать постепенное повышение дав-
ления морской воды (на 1 атм на каждые 10 м). На контейнере
указываются все паспортные сведения, касающиеся изотопа.
Отбросы низкой активности выливаются в море в открытом
виде вдали от населенных мест и пунктов ловли рыбы. По рас-
четам получается, что можно добиться быстрого разведения в
10000 раз. С точки зрения безопасности необходимо было бы
оповещать о местах захоронения, но этого пока не делают, по-
скольку нет международных регламентации по этому вопросу.
Согласно рекомендациям английской Исследовательской
организации по атомной энергии, отбросы с р~ и у-излучением
надо осаждать и удалять в нерастворимой форме. Небольшие
количества разрешается сливать в канализацию, но при стро-
жайшем контроле. Для особо опасных и долго живущих изото-
пов (Са45, Fe55, Sr90, Y91, Zr95, Ce144 и др.) активность од-
новременно удаляемого в канализацию вещества не должна пре-
вышать 5 мккюри. Для отходов с а-излучением нормы должны
быть значительно снижены. Предписывается необходимость
еженедельно контролировать сточные трубы. Их излучение
не должно превышать 4 мр за 8 час.
Мощность физической дозы непосредственно у бидонов или
ведер для слива отбросов, содержащих радиоактивные изотопы,
не должна превышать 3,6 мр/час на расстоянии 1 м от рабочего
места.
Согласно существующим в нашей стране санитарным пра-
вилам, система очистки от твердых радиоактивных и высоко-
активных жидких отходов должна предусматривать: а) сбор
отходов и временное их хранение, б) удаление и в) обезврежи-
вание.
Сбор и удаление твердых, а также высокоактивных жидких
радиоактивных отходов должны производиться отдельно от
обычного мусора при помощи сменных металлических контей-
неров, имеющих герметически закрывающиеся крышки. Для
предохранения внутренней поверхности стенок контейнера от
загрязнения необходимо вкладывать в них нластикатовые или
крафт-мешки разового использования для сухих отбросов или
герметически закрывающиеся жестяные банки для жидких от-
бросов.
Контейнеры, заполняемые радиоактивными отбросами, долж-
ны находиться в специально оборудованном, согласно требова-
ниям, предъявляемым к помещениям II класса, помещении,
защищенном от ветра и атмосферных осадков. Помещение
должно иметь соответствующие защитные приспособления,

170 Биологическое действие ионизирующих излучений
исключающие возможность излучения за его пределами свыше
70 мр/час.
Твердые и жидкие отходы, содержащие короткоживущие
изотопы с периодом полураспада не более 15 дней, выдержи-
ваются в указанном помещении в течение времени, обеспечиваю-
щего для твердых отходов снижение активности аО 1-
кюри/кг, после чего удаляются с обычным мусором. Все
остальные отходы удаляются только на пункты обезвреживания
и их использование для каких-либо других целей или их обез-
вреживание в неприспособленных для этой цели печах категори-
чески воспрещается.
Вывоз радиоактивных отходов в места обезвреживания про-
изводится только на специально оборудованных для этой пели
крытых машинах. Внутреннюю поверхность кузовов этих машин
облицовывают нержавеющей сталью или другим материалом,
доступным для обработки раствором кислоты и мытья водой.
Кузов должен иметь устройство для слива из него жидкости в
соответствующие емкости. Вся работа по погрузке контейнеров
должна быть по возможности механизирована. Должна быть
предусмотрена защита шофера и обслуживающего персонала
от облучения. Уровень излучения в кабине водителя не должен
превышать предельно допустимых величин, а с наружной сторо-
ны машины 70 мр/час. Контейнеры и машины после каждой опе-
рации тщательно моют и подвергают дозиметрической проверке
на пункте обезвреживания.
Пункт обезвреживания радиоактивных отбросов должен быть
расположен на расстоянии не ближе 20 км от городов и на рас-
стоянии не менее 1 км (санитарно-защитная зона) от населен-
ных центров (желательно в лесу), а при наличии кремационной
печи — не менее 2 км от ближайших населенных пунктов и мест
постоянного пребывания скота. Участок пункта обезвреживания
должен находиться не ближе 500 м от открытых водоемов. Грун-
ты, слагающие участок, должны быть водоупорными -- глина,
суглинки. При отсутствии указанных грунтов на участке обез-
вреживания следует предусмотреть устройство глиняного замка
в местах захоронения.
Территория участка должна быть отгорожена с установле-
нием предупреждающих знаков и обеспечена постоянной охра-
ной. К участку должны быть подведены благоустроенные подъ-
ездные пути от городских магистралей. Проезды на участке
асфальтируются, территория озеленяется.
Пункт обезвреживания или захоронения отходов включает
в себя различные службы и помещения в зависимости от потреб-
ления радиоактивных веществ в обслуживаемом пунктом горо-
де. Основные службы следующие: а) «кладбище», состоящее
из «могильников» для захоронения отбросов; б) кремационная

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 171
печь для сжигания затравленных животных; в) склады для хра-
нения контейнеров и их обработки; г) гараж для машин с об-
мывочным пунктом; д) помещение для дежурного персонала
с санпропускником; е) дозиметрический пункт. Обязательно на-
личие водопровода и канализации с устройством для очистки
сточных вод, образующихся от мытья контейнеров, автомашин
и из санпропускников. Все указанные точки обеспечиваются
соответствующими устройствами для защиты персонала от облу-
чения (не более 0,8 мкр/сек).
«Могильники» для захоронения радиоактивных отбросов
должны строиться из расчета их заполнения в течение несколь-
ких лет, но не менее десяти. Они должны быть подземными, за-
крытыми. Глубина их определяется уровнем горизонта подзем-
ных вод. Дно, стены и перекрытия должны быть водонепроницае-
мыми и исключающими возможность утечки радиоактивных ве-
ществ. Основание дна «могильника» должно быть не ближе 4 м
от наивысшего уровня подземных вод. В качестве строитель-
ного материала для «могильника» рекомендуется монолитный
бетон, облицованный с внутренней стороны нержавеющей
сталью. Мощность дозы у~иЗЛУчения на расстоянии 1 м от по-
верхности могильника при полной его загрузке не должна пре-
вышать 18 мр/час.
Конструкция кремационных печей, предназначенных для
сжигания сгораемых отходов, должна исключать возможность
загрязнения атмосферного воздуха радиоактивными аэрозолями
выше предельно допустимых концентраций. Зола из печи, авто-
матически загружаемая в металлические герметически закры-
вающиеся сосуды, удаляется в «могильники». Для временного
хранения контейнеров, содержащих сжигаемые отбросы, долж-
но быть предусмотрено около печи помещение с бетонным по-
лом.
Работы на пункте обезвреживания приравниваются к рабо-
там I класса.
§ 8. ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕНОС РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ
Радиоактивные вещества, не находящиеся в работе, должны
храниться, как правило, в специально отведенных для этих
целей и соответственно оборудованных хранилищах. Хранилища
должны иметь соответствующую защиту и вытяжную вентиля-
цию.
Большие количества Y-активных в-еществ (>0,2 г~экв радия)
следует хранить в колодцах или нишах. Извлечение препаратов
должно быть автоматизировано. Стеклянные емкости, содержа-
щие радиоактивные жидкости, следует .помещать в металличе-
ские или пластмассовые посуды, достаточные для вмещения всей

172 Биологическое действие ионизирующих излучений
хранящейся жидкости, в случае если целостность стекла нару-
шится от воздействия излучения или от механических причин.
Гамма-радиоактивные изотопы лучше всего хранить в спе-
циальных сейфах, разделенных на секции со свинцовыми двер-
цами, на которых указывается содержимое секции, чем сокра-
щается время поисков и облучения, р-излучающие изотопы мож-
но хранить и в неосвинцованных сейфах.
Особые меры предосторожности должны приниматься при
открывании препаратов, из которых возможно выделение газов
а гакже легко воспламеняющихся или закипающих радиоактив-
ных жидкостей.
Радиоактивные вещества, при хранении которых возможно
выделение активных газообразных продуктов или радиоактив-
ной пыли, должны храниться в"вытяжном шкафу в герметически
закрытых сосудах. В хранилище должна быть предусмотрена
возможность круглосуточной работы вытяжной вентиляции.
Радиоактивные изотопы до 10 мг-экв радия можно перено-
сить в легких контейнерах с длинными ручками. Большие коли-
чества Y-активных изотопов должны помещаться в специальные
свинцовые, стальные или другие контейнеры с толщиной стенок,
соответствующей интенсивности источника и продолжительности
транспортировки.
§ 9. МЕРЫ ЛИЧНОЙ ПРОФИЛАКТИКИ
Изложенные выше мероприятия по устройству рабочих мест
(их герметизация, защита), вопросы вентиляции и т. д. также
имеют в той или иной мере прямое отношение к личной профи-
лактике. В данном разделе большое внимание уделяется вопро-
сам индивидуальной защиты, предусматривающим защиту ра-
ботающих от попадания радиоактивных веществ в виде газов,
паров аэрозолей и растворов на кожу и внутрь организма,
а также зашиту от внешнего облучения.
Все работающие с радиоактивными веществами должны быть
аккуратны, чистоплотны и строго соблюдать все правила рабо-
ты в лаборатории данного типа.
Правильное обеспечение спецодеждой и рациональное ее
использование в значительной степени способствуют уменьше-
нию загрязнения тела. При работах I класса работающие долж-
ны быть обеспечены комбинезонами или костюмами, шапочка-
ми, спецбельем, носками, тапочками или ботинками, перчатками,
бумажными полотенцами и носовыми платками разового поль-
зования и при необходимости — средствами защиты органов
дыхания. При работах II и III классов работающие должны
быть обеспечены халатами, шапочками, резиновыми перчатка-
ми, тапочками и средствами защиты -органов дыхания.

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 173
Персонал, производящий уборку помещения, и все работаю-
щие с открытыми радиоактивными веществами должны быть
снабжены (помимо перечисленной выше спецодежды) пласти-
катовыми фартуками, нарукавниками, галошами или резино-
выми сапогами. Прп работе с растворами сверх халата следует
надевать халат или фартук из резины, пластикатов или клеенки
и нарукавник, поскольку хлопчатобумажная ткань при сильном
Рис. 31. Пневмокостюмы ЛГ-1 (слева) и
ЛГ-2
загрязнении с трудом очищается. Для халатов лучше всего
применять ткань светлых тонов с максимально гладкой поверх-
ностью (сатин, малескин и др.)» так как крашеные ткани хуже
отстирываются от радиоактивных загрязнений. Халаты должны
застегиваться сзади и иметь высокий стоячий воротник. Широ-
ко применяемые для защиты пленочные материалы имеют боль-
шой недостаток — воздухо- и влагонепроницаемость. Поэтому
приходится изобретать такие конструкции защитной одежды,
которые предусматривают подачу воздуха под костюм, В част-
ности, для аварийных случаев или при необходимости работы
в помещении, оборудование и воздух которого заметно загряз-
нены радиоактивными веществами, разработаны специальные
пневмокостюмы из пластических материалов с принудительной
подачей воздуха. Конструкция этих костюмов наглядно видна
на рис. 31.
Костюм состоит из легкого прозрачного скафандра, пленоч-

174 Биологическое действие ионизирующих излучений
ного комбинезона специальной конструкции и воздухоподводя-
щей части — шланга и нагнетающего вентилятора. Изобретате-
ли этих костюмов (А. А. Летавет, Ф. М. Городинский и 3. С.
Четверикова) указывают на следующие их преимущества по
сравнению с различными респираторами и противогазами.
В скафандре органы дыхания совершенно изолированы от за-
грязненного воздуха. Обеспечена хорошая видимость. Голова,
не сжата и нет давления на кожу плеча. Глаза полностью защи-
щены от а- и р-излучений. Скафандр легко очищается от радио-
активных загрязнений. Он позволяет подавать воздух под ком-
бинезон и создает тем самым нормальную терморегуляцию. При
использовании глухого пластикатового комбинезона быстро на-
рушается терморегуляция, что, следовательно, ограничивает
время работы в нем. Конструкция самого комбинезона такова^
что позволяет обдувать воздухом тело работающего и полностью
защищать от попадания на тело радиоактивных веществ. Пла-
стикат, из которого изготовлен комбинезон, легко очищается
от загрязнений кислотными и щелочными раствора*ми. Спе-
циальные исследования показали, что при работе в пневмо-
костюме создаются несравненно более благоприятные условия
для организма, чем при работе с использованием других видов
индивидуальной защиты. Для поддержания нормальных усло-
вий нагревания, потоотделения и т. д. требуется подача 150—
200 л воздуха в минуту.
Если имеется необходимость в защите одних органов дыха-
ния, возможно применение лишь скафандра. Это очень важно,,
так как, хотя обычно и рекомендуется при опасности вдыхания
аэрозолей пользоваться специальными респираторами, на
фильтры большинства респираторов обеспечивают фильтра-
цию на 97—98%. Кроме того, обтураторы не обеспечивают пол-
ной герметичности и обычно через края обтуратора подсасы-
вается воздух. Если к тому же учесть, что защиту от радона и
торона, где имеются чрезвычайно жесткие предельно допусти-
мые нормы C-Ю-'11 и 1-10-11 кюри/л), не обеспечивают ни су-
ществующие респираторы, ни фильтрующие противогазы, то
значение возможности изолированного применения скафандра
возрастает еще больше.
Заслуживает большого внимания бесклапанный противо-
пылевой респиратор одноразового использования «лепесток»
и др. Он надежно фиксируется на лице, обеспечивая полную
герметичность. Его эффективность даже для самых мелкодис-
персных аэрозолей @,1—0,2 \х) не ниже 99,9%. Сопротивление
дыханию небольшое, около 4 мм вод. ст. Вредное пространство
невелико, поле зрения не сужено, материалы не изменяются под
воздействием тех веществ, для защиты от которых респиратору
предназначен. Все распиратора около 10 г.

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 175
Респиратор непригоден при масляных туманах, так как при
этом фильтр забивается при парах слаболетучих органических
растворителей, а также при относительной влажности выше
100%.
Выбор обуви — немаловажный вопрос в общей системе меро-
приятий по личной профилактике. Обычная обувь легко сорби-
рует радиоактивные вещества и с трудом от них очищается.
Поэтому целесообразно применение обуви того или иного вида
из пластикатов, легко очищаемых от загрязнения, или из не-
дорогих материалов. Следует иметь в виду возможность исполь-
зования недорогих материалов для изготовления не только
обуви, но и других предметов личной профилактики, уничто-
жаемых после загрязнения.
Работа с радиоактивными изотопами проводится обяза-
тельно в перчатках, которые перед снятием с рук надо тщатель-
нейшим образом вымыть. При их надевании и снимании сле-
дует исключить опасность загрязнения внутренней поверхности
перчаток.
При работе с интенсивными E-излучателями следует во из-
бежание поражений глаз надевать защитные очки из стекла или
плексигласа. Для защиты глаз от у-излучения необоснованно
рекомендуются стекла, содержащие фосфат вольфрама, плот-
ность которого равна 19,1 г/см*. Для защиты от нейтронов сле-
дует применять стекла, содержащие боросиликаты кадмия и
фтористые соединения.
Хлопчатобумажная спецодежда, белье и носки подвергаются
стирке не реже одного раза в 7 дней. Остальные средства ин-
дивидуальной профилактики — по мере надобности. При загряз-
нении спецодежда должна быть немедленно сменена на чистую.
Стирка спецодежды на дому категорически запрещается, она
должна производиться только в специальных прачечных.
Запрещается пребывание в рабочих помещениях без халата.
При выходе из рабочего помещения в другие, в которых не ве-
дется работа с изотопами, фартук, халат, перчатки и т. д. сле-
дует снимать.
Категорически запрещается прием пищи и ее хранение в ра-
бочих помещениях. Следует полностью предохранять питьевую
воду от загрязнения радиоактивными веществами. Сосуды для
питья не полагается брать немытыми руками или 1рукам;и в за-
щитных перчатках. Перед питьем желательно полоскать рот.
Необходимо тщательно мыть руки перед едой, курением,
уходом с работы и при выходе из лаборатории. Рекомендуется
мылить руки несколько раз, тщательно тереть их щеткой и смы-
вать теплой водой. Ногти должны быть всегда коротко остри-
жены. При радиоактивном загрязнении тела рекомендуется
мытье под душем. При сильном загрязнении рук, когда тща-

176 Биологическое действие ионизирующих излучений
тельное мытье щеткой и мылом не помогает, можно применять
вещества, дающие с изотопом растворимые соединения. Для
некоторых изотопов эффективная очистка достигается при
использовании мыла ОП-10, Для очистки от радиоактивного
фосфора успешно применяется раствор фосфата натрия.
Во всех помещениях, где проводится работа с изотопами,
запрещается курение,
В учреждениях, где проводятся работы I класса, должен
быть оборудован санпропускник с отделением для домашней
одежды, душевым отделением и отделением для спецодежды,
В помещениях, где проводятся работы II класса, должна
быть душевая и специальные шкафчики, стоящие вне рабочих
помещений, для хранения личных вещей и спецодежды, для
III класса — шкафы для хранения специальной одежды и жела-
тельно душевая.
При выходе из помещений, где ведутся работы III класса,
необходимо снять спецодежду, перчатки и другие средства
индивидуальной защиты, тщательно вымыть руки и проверить
их чистоту на дозиметрическом приборе.
При выходе из помещений, где ведутся работы I класса,
необходимо в отделении для спецодежды снять всю спецодеж-
ду и другие средства индивидуальной защиты, вымыться под
душем и проверить чистоту рук и тела на дозиметрическом при-
боре.
При выходе из помещений II класса следует проверить чи-
стоту спецодежды, рук, тела, вымыть руки и при необходимости
принять душ,
§ 10. УБОРКА ПОМЕЩЕНИИ И ОЧИСТКА ОТ РАДИОАКТИВНЫХ
ЗАГРЯЗНЕНИИ
Уборка помещения. Во всех рабочих помещениях ежедневно
необходимо производить уборку влажным способом с обяза-
тельным мытьем поверхности столов и шкафов. Не реже одного
раза в месяц надлежит проводить генеральную уборку помеще-
ния с мытьем мыльной горячей водой всей мебели, стен, окон
и дверей. Уборку следует проводить при дозиметрическом конт-
роле, чтобы довести загрязненность поверхности до уровня пре-
дельно допустимого загрязнения. Сухая уборка помещения за-
прещается. По окончании работы каждый работающий должен
убирать свое рабочее место и дезактивировать рабочую посуду
и инструмент.
Для помещений одного класса надлежит иметь свой убороч-
ный инвентарь, хранящийся в закрывающемся шкафу или ме-
таллическом ящике,
В каждом учреждении должно быть выделено помещение
или место хранения средств ликвидации непредвиденных за-

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 177
грязнений* При возникновении аварийных загрязнений необхо-
димо: а) покинуть участок радиационной опасности, выключив
установки; б) проверить уровень загрязненности рук, одежды
и обуви; в) пройти санитарную обработку; г) установить «ава-
рийный режим» входа в аварийную зону, «дисциплинирующие
барьеры» и оборудовать временные саншлюзы*
При случайном разливе растворов с радиоактивными изо-
топами их следует аккуратно собирать с помощью фильтроваль-
ной бумаги или опилок с последующим обеззараживанием за-
грязненных мест горячей водой, механическими и химическими
способами обработки, используя, в частности, растворители или
вещества, способные вытеснять изотопы. Тщательность очистки
проверяется дозиметрическими измерениями. Оборудование и
покрытия, не поддающиеся очистке до предельно допустимых
величин, не пригодны для дальнейшего использования и рас-
сматриваются как радиоактивные отходы.
При рассыпании радиоактивного порошка необходимо вы-
ключить те вентиляционные установки, которые способны под-
нять его в воздух и произвести дезактивацию помещения*
Учитывая трудности ликвидации загрязнения, крайне важ-
но строжайшее соблюдение правил его предупреждения* Это
имеет значение как с точки зрения уменьшения опасности облу-
чения работающих, так и с точки зрения искажения результатов
измерения* Насколько это трудно, показывает следующий при-
мер. Представим себе, что жидкость в количестве 10 см? с об-
щей активностью E-излучения в 1 мкюри надо перелить в дру-
гой сосуд. Если принять во внимание допустимую активность
загрязнения в 10 мккюри/Ю дм2, то элементарный подсчет по-
казывает, что потеря указанной жидкости в количестве больше
10 см? уже недопустима, а избежать этого крайне трудно*
Фактически работа должна быть проведена с точностью
99,9999%,
Легкость загрязнений какой-нибудь поверхности жидкостя-
ми зависит от ее смачиваемости, поэтому следует пользоваться
плохо смачиваемыми поверхностями.
Очистка лабораторного оборудования. Радиоактивные изо-
топы могут быть связаны различными путями с поверхностью,
на которую они попадают: химически, физически, адсорбцией
или просто механически (проникновением в поры). При выборе
методов очистки приходится также принимать во внимание ха-
рактер загрязненной поверхности и свойства вещества, приме-
няемого для очистки. Не существует каких-то универсальных
методов очистки, их приходится разнообразить в зависимости от
конкретных условий*
При загрязнении стекла или фарфора их .можно обрабаты-
вать минеральными кислотами, лимоннокислым аммонием, трех-

178 Биологическое действие ионизирующих излучений
замещенным фосфорнокислым натрием, раствором хромовой
кислоты или двуфтористым аммонием. Обычно загрязненные
предметы помещают на один час в 3%-ный раствор соляной и
10%-ный — лимонной кислоты, затем прополаскивают водой и
на 15 мин, погружают в раствор хромовой кислоты.
Металлы очищают разбавленными кислотами или кислым
фтористым аммонием. Нержавеющую сталь помещают на час
в 10%-ный раствор лимонной кислоты, прополаскивают и затем
2 часа выдерживают в 8-н. азотной кислоте.
Пластмасса и линолеум обрабатываются цитратом аммония,
разбавленными кислотами или органическими растворителями
(керосин). Пористые поверхности следует многократно обмы-
вать смесью соляной и лимонной кислот. Хороший эффект по-
лучается от комбинированного действия моющих веществ со
струей пара.
Очистка одежды и обуви. Радиоактивные вещества хорошо
сорбируются на тканях. При работе с короткоживущими изото-
пами загрязненность одежды будет быстро уменьшаться и ее
нетрудно очистить. При работе с долгоживущими приходится
затрачивать большие усилия на очистку. При загрязненности
одежды жесткими 0- и у*излУч^телями возникает угроза неже-
лательного внешнего облучения. Все это требует организаций
контроля за загрязненностью одежды, за порядком ее очистки
и полной замены.
Одежду очищают в специально отведенном для этой цели
помещении. В зависимости от активности одежды и характера
ее радиоактивного загрязнения применяются различные мето-
ды. При активности (}- и у-иЗЛУч^ний менее 1000 импульсов на
150 см2 в минуту одежду стирают обычным способом. При
большей активности и загрязнении одежды изотопами с а-излу-
чением она подвергается сложной процедуре очистки, склады-
вающейся из 10 различных прополаскиваний, каждое продол-
жительностью около пяти минут: 1) в воде; 2) в горячем раст-
воре 6%-ной лимонной кислоты; 3) в горячей воде; 4) в горя-
чей воде с каким-либо очищающим средством; 5) в растворе
кислоты; 6) в горячей воде; 7) вновь в горячей воде с очищаю-
щим веществом; 8) в горячем растворе кислоты; 9) в горячей
воде; 10) тройное прополаскивание в воде. Полоскание может
считаться законченным, если в воде не обнаруживаются загряз-
няющие вещества. Очистке от загрязнения способствует предва-
рительное замачивание на несколько часов в мыльно-содовом
растворе с примесью силиката натрия, что вызывает набухание
волокон ткани и частиц грязи и при стирке облегчает эмульги-
рование грязи. Иногда замачивают в одном-двухпроцентном
растворе азотной кислоты, что, однако, может не совсем благо-
приятно отразиться на самой ткани.

Санитарные правила и нормы при роботе с радиоактивными изотопами 179
Одежду лучше всего обрабатывать в умягченной воде, по-
скольку жесткая вода с мылом образует нерастворимые соеди-
нения, на которых могут оседать различные вещества*
Пленочная спецодежда подвергается двукратной обработке-
Сначала мыльным раствором для удаления грязи и поверхност-
ного наслоения радиоактивных изотопов, а затем раствором кис-
лоты для растворения и удаления радиоактивных изотопов.
В частности, для полихлорвиниловой спецодежды рекомен-
дуется следующий режим дезактивации:
1) полоскание в воде в стиральной машине при температуре
20—30° в течение 5 мин.;
2) стирка с моющим средством «Новость» из расчета 10 2
на 1 л воды в стиральной машине при 50°— 15 мин.;
3) троекратное полоскание каждый раз в свежей воде при
50° — 3 мин.;
4) замачивание в кислотах D%-ная НС1 или 9%-ная
НЫОз — разведение 1 : 9) в ванне при продувании воздуха —
5 час;
5) полоскание при температуре 10—30°—5 мин.;
6) сушка при 50° — 2 часа.
Дезактивация может считаться удовлетворительной, если
удалось снизить загрязнение для а-частиц с 500 частиц/мин до
200 частиц/мин, а для р-частиц с 25000 до 10000 частиц/мин с
площади 150 см2.
Одежду следует стирать своевременно, желательно не позд-
нее 2—3 дней после загрязнения. При длительной задержке зат-
рудняется очистка одежды от загрязнения.
Одежда, загрязненная а-излучающими изотопами и сохраня-
ющая активность после обработки больше допустимой, должна
быть изъята из употребления.
Стирка белья, загрязненного радиоактивными веществами,
должна проводиться в специально оборудованных помещениях,
причем во избежание загрязнения персонала, оборудования и
помещения обработку следует проводить не вручную, а меха-
нически, вернее, даже автоматически. Обрабатывать, белье луч-
ше раздельно, в зависимости от уровня загрязненности, для че-
го должна быть организована правильная сортировка одежды
перед стиркой.
К первой группе загрязнений следует относить одежду и
белье с активностью а-излучения до 2000 частиц/мин и р-излу-
чения до 106 частиц/мин с площади 150 см2.
Ко второй группе относится белье с более высокой загряз-
ненностью.
Подкрахмаливание одежды способствует ее очистке от ак-
тивных загрязнений, поскольку при замачивании значительная
часть активных загрязнений отходит вместе с крахмалом.

180 Биологическое действие ионизирующих излучений
При устройстве прачечных и работе в них персонала должны
соблюдаться все (перечисленные выше санитарные нормы и пра-
вила для учреждений, имеющих дело с радиоактивными изото-
пами.
Очистка кожных покровов. Кожные покровы могут загряз-
няться радиоактивными веществами и в военное, и в мирное
время. Как и при загрязнении оборудования, радиоактивное ве-
щество на коже может задержаться химически или физически.
На людях были проведены исследования методов очистки рук,
загрязненных активным осадком торона. Это вещество было
выбрано потому, что у него сравнительно короткий период по-
лураспада. Были испытаны следующие способы очистки: 1) мы-
тье щеткой и мылом трижды по 5 мин.; 2) мытье одной щеткой;
3) мытье рук щеткой с применением смеси мыльного порошка с
древесными опилками; 4) мытье щеткой с мылом, применяемым
для снятия пятен смазочного масла с рук; 5) растирание рук
смесью ланолина с кукурузной пудрой трижды в течение 2—
3 мин. о последующим ополаскиванием теплой водой; 6) обма-
зывание рук пастой с двуокисью титана, которая остается на
руках в течение 2 мин., затем руки обмывают горячей водой и
моют щеткой с мылом; 7) мытье рук в насыщенном растворе
марганцовокислого калия с последующим ополаскиванием рук в
5%-ном растворе кислого сернокислого натрия; марганцевокис-
лый калий дубит поверхностный слой кожи и сернокислый нат-
рий удаляет этот слой; 8) применение депилятория. Специаль-
ную пасту, в которую входит тиогликолят кальция, наносят на
10 мин. на кожу, после чего ее смывают простой водой;
9) мытье щеткой с раствором 3%-ной лимонной кислоты;
10) мытье щеткой 1-н. раствором соляной кислоты, 11) ряд спо-
собов, в которых применялась комбинация некоторых из приве-
денных выше способов с так называемыми смачивающими пре-
паратами (стравон, мержиталь).
Оказалось, что при очистке активность загрязненных поверх-
ностей очень быстро стирается, а затем наступает состояние
известного равновесия. Практически очистка достигается уже
при первой манипуляции, дальнейшие снижают активность нез-
начительно. Полностью очистить кожу от загрязнения не уда-
лось. Самым практичным, хотя и не самым эффективным, оказа-
лось троекратное мытье рук теплой водой с мылом. Нужно мето-
дически тереть щеткой всю поверхность кистей рук, обращая
особое внимание на ладони, межпальцевые промежутки и ногти.
Малейшая царапина на коже может способствовать проникнове-
нию радиоактивного вещества под кожу. Поэтому не следует
тереть кожу слишком сильно, чтобы не [вызвать раздражения.
При некоторых способах можно добиться большего снижения ак-
тивности при мытье щеткой с 1-н. раствором соляной кислоты,

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 181
однако соля-ная кислота при тщательной обработке рук вызы-
вает появление пузырей. Органические растворители, разрушая
сальную смаз.ку на коже, вызывают сухость кожи.
Если двукратное мытье не поможет, то можно прибегнуть
к способу 7 (или 9) в сочетании со смачивающим веществом.
После окончания мытья руки следует смазать смягчающим кре-
мом.
Имеются индивидуальные различия между людьми в отно-
шении эффективности очистки одним и тем же методом.
При каких-либо аварийных случаях кожные покровы могут
быть поранены и одновременно загрязняться радиоактивными
веществами. Эти раны необходимо как можно быстрее промыть
проточной водой, очистить в течение 5 мин. щеткой, мылом с бо-
льшим количеством воды, вызвать обильное кровотечение во
время промывания умеренным давлением выше места ранения.
Если контроль указывает на недостаточное уменьшение актив-
ности, то следует промыть рану насыщенным раствором марган-
цевокислого калия, промыть водой, а затем свежим 5%-ным
раствором сернистокислого натрия. Иногда рану приходится
иссекать во избежание поглощения радиоактивных веществ тка-
нями.
Очистка при заглатывании. Рекомендуется 'применение рвот-
ных средств и промывание желудка. Целесообразно перевести
попавшие в желудок вещества в не-растворимюе соединение,
что затруднит их всасывание.
§ П. САНИТАРНЫЙ И ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТРУКТАЖ
Все работающие с радиоактивными изотопами должны быть
ознакомлены с правилами пользования, санитарно-технически-
ми устройствами и защитными приспособлениями, с правилами
личной гигиены и безопасности и должны сдать соответствую-
щий экзамен. В дальнейшем необходима повторная проверка
усвоения работающими правил работы.
Главное внимание при санитарном инструктаже должно быть
обращено на уяснение работающими основного правила, что
причиной поражений, вызываемых ионизирующими излучения-
ми, является небрежное обращение с радиоактивными вещест-
вами. Опасность поражения связана еще с тем, что в большин-
стве случаев радиоактивные аэрозоли не обладают никаким
запахом, равно как и внешнее облучение не воспринимается ор-
ганами чувств.
§ 12. КОНТРОЛЬ ЗА БЕЗОПАСНОСТЬЮ РАБОТЫ
Для обеспечения безопасности работающих следует на одного
из них возложить контроль за охраной труда, а в больших ла-
бораториях следует даже предусмотреть специального штатного

182 Биологическое действие ионизирующих излучений
работника для службы радиационной безопасности. Численность
служб радиационной безопасности для учреждений 1 катего-
рии— 7—10%, для II категории —5—7% и для III категории —
1—3% от общего количества работающих.
В лаборатории должен быть налажен индивидуальный до-
зиметрический и радиометрический контроль при помощи фото-
графических пленок или карманных электрометров с показываю-
щей шкалой (КИД) для учета суммарной дозы, получаемой
каждым работающим. При большом объеме работы с радиоак-
тивными веществами следует организовать специальную дози-
метрическую службу. При небольшом объеме работы этот конт-
роль может осуществляться отдельными уполномоченными по
технике безопасности. Только хорошо поставленный дозиметри-
ческий контроль может дать представление об условиях труда и
предупредить возможность опасного воздействия ионизирующих
излучений на организм. Дозиметрическая служба или уполно-
моченные должны вести систематическое наблюдение за всеми
рабочими местами, где работающие могут подвергнуться воз-
действию облучения. При необходимости проведения'работы
в условиях повышенного облучения или загрязнения воздушной
среды (аварийные, ремонтные работы) следует получить раз-
решение дозиметрической службы, причем з допуске должно
быть точно указано время нахождения работника в указанной
опасной зоне без угрозы переоблучения. При нарушении ука-
занных в допуске условий работа может быть приостановлена
представителем дозиметрической службы, под чьим наблюде-
нием и контролем иногда приходится выполнять особо опасные
разделы работы. Категорически запрещается облучение дозой,
превышающей допустимую. Даже при незначительном превы-
шении допустимой концентрации загрязнений в воздухе оконча-
ние работы может быть разрешено только в противогазе или в
специальных скафандрах.
При работе с закрытыми источниками излучения дозиметри-
ческий контроль должен включать:
а) измерение индивидуальных доз всех видов облучения
суммарно за неделю;
б) периодический контроль интенсивности потоков |3- у- и
нейтронного излучения на рабочих местах при стационарной
защите не реже одного раза в месяц, а при нестационарной —
не реже одного раза в неделю;
в) периодический контроль уровней излучения в -смежных
помещениях и на прилегающих участках территории объекта не
реже одного раза в месяц.
При работе с радиоактивными веществами в открытом виде
необходим:
а) в помещениях для работ I и II класса систематический, а

Санитарные правила и нормы при работе с радиоактивными изотопами 183
в помещениях III класса периодический контроль загрязнен-
ности воздуха рабочих помещений;
б) еженедельный контроль загрязненности поверхностей ра-
бочих помещений и оборудования в помещениях для работ всех
классов;
в) контроль загрязненности рук, одежды, при каждом выхо-
де из помещения соответствующего класса (для первого клас-
са— принудительный дозиметрический контроль);
г) еженедельный контроль потоков |3- и у- излучений на ра-
бочих местах и индивидуальных доз внешнего облучения;
д) систематический контроль за количеством радиоактивных
веществ, удаляемых в атмосферу через вентиляцию из помеще-
ний для работ I и 11 класса;
е) систематический контроль за сточными водами, удаляе-
мыми из помещений для работ I и II классов.
Данные дозиметрического контроля регистрируются в осо-
.бом журнале. На всех лиц, работающих с радиоактивными ве-
ществами, заводятся индивидуальные карточки, в которых запи-
сываются радиоактивные характеристики условий работы.
Медицинский контроль. Все поступающие на работу должны
подвергаться предварительному медицинскому осмотру. Рабо-
тающие должны подвергаться осмотру по специальной прог-
рамме. Интервалы между осмотрами устанавливаются в зави-
симости от характера производства от 6 месяцев до года. Не
подлежат приему на работу с радиоактивными веществами ли-
ца, страдающие различными заболеваниями, согласно особому
списку.
Государственный контроль. Изложенные выше санитарные
нормы подлежат неукоснительному исполнению всеми пред-
приятиями и учреждениями, в которых применяются радиоак-
тивные вещества. Контроль осуществляется органами Государ-
ственной Санитарной Инспекции. При нарушении правил Гос-
еаннадзор может применить санкции от денежного штрафа до
закрытия учреждения и привлечения руководства к судебной от-
ветственности.
Госсанинспекция, помимо текущего наблюдения за выполне-
нием соответствующих правил и норм, ведет и предупредитель-
ный санитарный контроль, заключающийся в том, что дается
заключение по проектам вновь строящихся институтов и лабо-
раторий. Это, по сути дела, означает, что без санкции санитар-
ной инспекции не может быть ни построена, ни пущена в ход ни
одна лаборатория, где предполагается работа с радиоактивны-
ми веществами.

184 Биологическое действие ионизирующих излучений
§ 13. ЛЬГОТЫ ДЛЯ ЛИЦ, РАБОТАЮЩИХ С РАДИОАКТИВНЫМИ
ВЕЩЕСТВАМИ И ИСТОЧНИКАМИ ИОНИЗИРУЮЩИХ
ИЗЛУЧЕНИЯ
Постановлением Совета Министров СССР установлены льго-
ты для лиц, работающих с радиоактивными веществами и источ-
никами ионизирующих излучений.
Для работников, постоянно и непосредственно работающих
с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих
излучений, вводится сокращенный рабочий день, дополнитель-
ный отпуск и выдача бесплатного лечебно-профилактического
питания в зависимости от вида производства радиоактивных ве-
ществ, источников ионизирующих излучений и области их при-
менения.
Для работников, временно привлекаемых для проведения
различного рода работ в цехах, лабораториях и на установках,
где производятся операции с радиоактивными веществами или
излучениями, льготы за работу во вредных условиях предостав-
ляются на время работы в этих цехах, лабораториях и на уста-
новках наравне с постоянными работниками.
Порядок применения льгот, а также перечни профессий и
должностей работников на получение этих льгот устанавлива-
ются министром и руководителем ведомства тю согласованию с
Министром здравоохранения СССР и ВЦСПС исходя из кон-
кретных условий выполняемых работ, состояния защитной тех-
ники на рабочих участках, свойств радиоактивных веществ, дан-
ных дозиметрий и наличия других токсических веществ. При
улучшении условий труда сокращаются льготы, установленные
работникам, занятым на работах с радиоактивными веществами
и излучениями.
Руководители министерств и ведомств утверждают, по согла-
сованию с ВЦСПС, нормы бесплатной выдачи спецодежды для
работников, занятых на работах с радиоактивными веществами
и излучениями, в зависимости от характера выполняемых работ.
ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ II
1. К- К- Аглннцев. Основы дозиметрии ионизирующих излучений
Медгнз, 1954.
2. В, С. Б а л а б у х а и Г. Е. Ф р а д к н и. Накопление радиоактивных
элементов в организме н их выведение, Медгнз, 1958.
3. А. А. Городецкий, Т. П., Снваченко, О. А. Хомутовский
Э. 3. Рябова. Выведение из организма некоторых радиоактивных веществ.
Госмеднздат УССР, 1959.
4. С. М. Городинский и Г. М. Пархоменко. Гигиена труда прн
работе с радиоактивными изотопами, Медгнз, 1958.
5. В, П. Гранильщиков и Г. М. Пар.хо м е н к о. Мод. радиология,
I960, 3, стр. 42—52; 1960, 12, стр. 47—56.

Льготы для лиц, работающих с радиоактивными веществами 185
6. Ю. Г. Григорьев. Материалы к изучению реакции центральной
нервной системы человека на проникающее излучение, Медгнз, 1958.
7. Н. Г. Гусев. Справочник по радиоактивным излучениям н защите.
Медгнз, 1956.
8. Дозиметрия ионизирующих излучений; Доклады иностранных уче-
ных на Международной конференции по мирному использованию атомной
энергии, Женева, 1955, ГИТТЛ, 1956.
9. Д. И. 3 а к у т и н с к и и. Вопросы токсикологии радиоактивных ве-
ществ, Медгиз, 1959.
10. Защита работников от ионизирующего излучения, Сб. статей, ИЛ,
1958.
11. Исследования по действию ионизирующих излучений на животный
организм, Сб. статей, Изд-во АН СССР, 1959.
12. Краткая энциклопедия «Атомная энергия», Изд-во БСЭ, 1959.
13. А. Ф. Лещннскнй. Радиоактивные вещества в фармакотерапии и
диагностике, Госмеднздат УССР, 1959.
14. А. Н, Марей, Санитарная охрана открытых водоемов от загрязне-
ния радиоактивными веществами, Медгнз, 1958.
15. Меры защиты работающих с радиоактивными веществами, под ред.
Жданова, Медгнз, 1958.
16. Опасность ионизирующего излучения для человека, Сб. статей, ИЛ,
1958.
17. Очерки по радиобиологии, под ред. А. И. Кузина, Изд-во АН СССР,
1956.
18. Первичные процессы лучевого поражения, под ред. Б. Н. Тарусова,
Медгиз, 1957.
19. Радиоактивная опасность, Сб. статей, Атомнздат, 1958.
20. Радиационная медицина, Руководство для врачей и студентов, Мед-
гнз, 1955.
21. Б. Раевский. Дозы радиоактивных излучений и их действие на
организм, Медгнз, 1959.
22. Рекомендации Международной комиссии по защите от излучений,
ИЛ, 1958.
23. Е. Р. Романцев и А. В. С а в и ч. Химическая защита от ионизи-
рующей радиации, Медгнз, 1959.
24. Справочник по дозиметрическим, радиометрическим и электронно
нзическнм приборам, счетчикам, сцннтнлляторам н фотоумножителям,
томиздат, 1959.
25. Л. Р. С у п р о и и Р. П. Зверев. Медицинское обеспечение населе-
ния в условиях применения средств массового поражения, Минск, 1959.
26. Б. Н. Т а р у с о в. Основы биологического действия радиоактивных
излучений, Медгнз, 1954.
27. Б. X у л ь т к в и с т. Ионизирующее излучение естественных источни-
ков, ИЛ, 1959.
28. Е. С. Щепоть ев а, С. Н. Ардашннков, Г. Е. Лурье, Т. Б.
Рахманова. Кислородный эффект при действии ионизирующих из-
лучений, Медгиз, 1959.

186 Биологическое действие ионизирующих излучений
Глава 6
РАБОТА С ОТКРЫТЫМИ РАДИОАКТИВНЫМИ
ПРЕПАРАТАМИ
§ 1. УРОВЕНЬ АКТИВНОСТИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ ИЗУЧЕНИЕ
РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ
Планировка и устройство радиохимической лаборатории
должны обеспечить безопасность работы с радиоактивными ве-
ществами, в частности с открытыми препаратами, т. е. давать
возможность легко поддерживать в ней безопасный уровень
внешнего и внутреннего облучения при длительной работе.
Как очевидно, многое определяется величинами активности,
с которыми работают. Обычно принимаются следующие типы
радиохимических лабораторий по уровню активности:
1. Микрокюри и несколько милликюри (простейший типI.
2. Ниже 100 мг-экв Ra (теплые лаборатории без манипуля-
торов с перчаточными шкафами). При уровне 100 мг-экв Ra
можно использовать защищенные шкафы со шпаговыми мани-
пуляторами.
3. От 100 мг-экв Ra и выше («горячие» лаборатории с ма-
нипуляторами). Эти лаборатории проектируются по трехзональ-
ному принципу.
Простейший тип радиохимических лабораторий ближе всего
к обычным химическим и, как правило, не имеет устройств для
дистанционной работы и манипуляторов. Как будет видно да-
лее, ряд обстоятельств заставляет и в этих обычных радиохими-
ческих лабораториях иметь «теплые» шкафы, например для рас-
фасовки получаемых радиоактивных веществ или простейшие
дистанционные устройства для использования нейтронных ис-
точников.
Ниже будет рассмотрен главным образом первый тип радио-
химических лабораторий и только попутно и кратко будут зат-
ронуты вопросы, связанные с «теплыми» лабораториями. Горя-
чие лаборатории довольно подробно описаны в Женевских ма-
териалах и других публикациях [1, 4]
Активность в 1 мкюри/л по C-излучению при эффективности
счета в 15% достаточна для большинства индикаторных иссле-
дований. Уровень активности в несколько микрокюри не обес-
печивает только небольшое число случаев: 1 мккюри = 3,7 •
¦ 104 распадов/сек = 2,42* 106 распадов/мин, а с учетом эффек-
тивности счета получаем 4- 105 имп/мин. Если этот счет отнести
1 Этот уровень активности наиболее распространен: при принятии ряда
мер по защите к этой категории можно будет отнести и несколько большие
уровни активности (см. далее, а также стр." 157).

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 187
к литру раствора, то для 1 мл счет будет около 400 имп/мин, а
при нанесении 0,1 мл раствора уровень счета будет равен фону,
отсюда 10 мккюри/л обеспечат достаточную точность определе-
ния активности жидкой фазы даже при снижении ее в опыте в
5—6 раз. При большем уменьшении активности жидкой фазы
уровень исходной активности приходится поднять еще на поря-
док, т. е. до 0,1 мкюри/л. В опытах изучения захвата активнос-
ти, например, осадком и при его значении r 1% (берут в пробу
для счета тот же объем, что и для раствора, а всего 10~5 часть
активности осадка) достаточно будет 1 мккюри, а при захвате
осадком в 0,1% и менее придется иметь дело с десятой или нес-
колькими десятыми долями мкюри/л.
При изучении переноса активности с паром, например при
перегонке, активность конденсата уменьшается обычно в не-
сколько тысяч раз, и тогда для достижения необходимой точ-
ности счета (Коччстки примем равной 4000) исходная актив-
ность должна быть порядка нескольких мкюри/л (фон всюду
принят 40 имп/мин). Тот же порядок активности нужен при
больших коэффициентах очистки при экстракционных переделах.
В опыте максимально будет от 0,01 до 0,1 мкюри A0—100 мл).
Для v-излучателей в настоящее время эффективность счета
с 1—0,1% доведена до 80—90%, а с учетом геометрического
фактора суммарную эффективность можно принять в 10—
12% — сцинтилляционные счетчики, например с монокристаллом
NaJ (T1). Это позволило снизить уровень исходной у-активнос-
ти до уровня р-активности. При расчетах же Гейгера — Мюлле-
ра было необходимо брать исходную у-активность в несколько
десятков раз большую, чем C-активность.
При укрупненных лабораторных опытах (несколько литров
раствора) приходится вводить в опыт десятки мг-экв Ra, что
уже требует «теплых» шкафов для дозировки активности. При
заводских опытах удельная активность может остаться на том
же уровне п мкюри/л, что, однако, приведет уже к единицам
г-экв для всей активности в опыте.
Следует отметить, что лучше идти на увеличение удельной
активности, чем объема, так как точность счета растет с увели-
чением удельной активности; также не всегда следует увеличи-
вать объем активного раствора, так как чисто технологические
данные обычных химических процессов, например объем осад-
ка, скорость его оседания и т. д., часто можно установить в опы-
тах без активности.
При индикации по а-излучению исходная активность может
быть уменьшена в 100—120 раз, так как эффективность а-счета
в 3 раза выше. D5—50%), чем при Р-активности, а фон в 30^-
40 раз меньше (обычно 1—1,5 имп/мин). Но работа с а-излуча*
телями должна проводиться о учетом их легкой распыляемости

188 Биологическое действие ионизирующих излучений
(например, групповая отдача) и большей опасности (см. стр.
157, а также [3, стр. 299]).
При активационном анализе уровень общей активности ис-
следуемого образца обычно бывает торядка нескольких мккю-
ри—мкюри, но сами нейтронные источники, например радиево-
бериллиевый (нужно опасаться радона), имеют активность по-
рядка десятых или целого г-экв Ra. Поэтому здесь уже приме-
няется простейшее дистанционное управление [2, стр. 234]. Ми-
шени, облученные на циклотроне, могут иметь активность по-
рядка кюри.
Из изложенного видно, что очень многие вопросы могут ис-
следоваться при работе с открытыми препаратами в обычных
радиохимических лабораториях, особенно снабженных «теплым»
шкафом для расфасовки вводимых активных веществ и нейтрон-
ным источником.
Радиохимическая часть металлургических и биологических
лабораторий может быть устроена подобно обычным радиохи-
мическим лабораториям.
§ 2. ПРИНЦИПЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТЫ С ОТКРЫТЫМИ ПРЕПАРАТАМИ
Даже при больших активностях (практически при любых
значениях) защита от внешного излучения не представляет
принципиальных затруднений. Но вместе с тем если распыляет-
ся, проливается даже слабый радиоактивный препарат, возни-
кает опасность внутреннего облучения. При пересыпании твер-
дых образцов, фильтрации, переливании, выпаривании и других
обычных химических лабораторных приемах происходит опреде-
лимое распыление, которое, однако, трудно было бы установить
для нерадиоактивных веществ. Поэтому приходится вырабаты-
вать весь комплекс мероприятий, приняв, что всякое радиоак-
тивное вещество в открытых препаратах как бы летуче (радио-
летучесть) 1 и вместе с тем способно оседать на окружающих
предметах. Это понятие радиолетучести очень полезно для вы-
работки защитных мероприятий при открытых препаратах.
Приняв модель радиолетучести, мы сразу же получаем пред-
ставление, что открытые препараты опасны и не должны быть
терпимы в лаборатории; радиоактивные вещества всегда долж-
ны находиться в закрытых сосудах, например из-за опасности
групповой отдачи, захвата частиц током воздуха и т. д. Но^
вместе с тем, проводить химические операции в закрытых сосу-
дах можно только, создав целую цепь аппаратов, что часто
1 Предлагаемый здесь впервые термин «радиолетучесть» означает
переход в воздух столь малого количества вещества, которое обычными спосо-
бами неопределимо и устанавливается только по активности.

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 189
трудно осуществимо, дорого и требует много времени на налад-
ку и выгодно только для постоянно действующих установок1.
Гораздо проще осуществима работа с открытыми препаратами
радиоактивных веществ в закрытых шкафах с вытяжкой.
Но тогда какая-то часть радиоактивного вещества будет от-
лагаться внутри шкафа и в его коробах, а также поступать на-
ружу вместе с воздухом. Таким образом, возникает необходи-
мость в дезактивации изолирующего устройства (вытяжного
шкафа) и в ограничении выброса радиоактивного вещества в ат-
мосферу, например с помощью фильтра.
Обратный ток воздуха из изолирующего устройства в поме-
щение не должен осуществляться, т. е. желательно, чтобы шкаф
всегда находился над вакуумом2.
Обязательность работы с открытыми радиоактивными пре-
паратами в вытяжных шкафах или боксах, находящихся под
небольшим вакуумом, вытекает также из наличия разных групп
токсичности для изотопов (см. стр. 157, а также [3, стр. 299]).
При этом в самые опасные группы входят активные ядра до-
вольно обычных элементов, нужда в которых для химика может
возникнутуь в любой момент: Са45, Fe55, Sr90, Zr65, Се144 и др.
Довольно распространены работы с осколками деления, где
также встречаются многие изотопы самых опасных групп. Для
этого класса источники в 50—500 мккюри считаются сильны-
ми [3], см. также табл. 15 и 16 на стр. 157.
Как мы видели, опасность внутреннего облучения возникает
при нормальной работе с открытыми препаратами. Всякое же
случайное обстоятельство (рассыпание, пролитие, возгонка
и т. д.) может увеличить эту опасность во много раз. Так, на-
пример, заражение пола лаборатории пролитым радиоактив-
ным раствором может повести к превышению допустимого
уровня активности полов в коридорах и других помещениях.
Поэтому возникает настоятельная задача — довести опасность
от таких случайных причин до минимума. Итак, второй принцип
безопасной работы, в частности с открытыми препаратами, —
предупреждение рассеяния радиоактивных веществ от всякого
рода случайных причин.
Исходя из этого принципа предупреждения случайностей
внутри шкафов и боксов и на поверхности столов ведут работу
при наличии поддонов достаточного объема; дверцы вытяжных
шкафов 3 и люки боксов должны быть всегда закрыты, радио-
активные вещества должны переноситься по комнате в закры-
1 Но и тякого рода установки следует размещать в вытяжных шкафах.
1 Это абсолютно необходимо при больших уровнях активности.
3 Также должна быть с помощью дыма определена линия, где возможно
завихрение и вынос радиоактивного вещества наружу из вытяжного шкафа
[2, стр. 225].

190 Биологическое действие ионизирующих излучений
том сосуде типа эксикатора (летучесть) и, например, в бюксах,
помещенных в металлический чехол (предупреждение случай-
ности) и т. д.
Отчасти к этому же разделу предупреждения случайности
относится и спецодежда на работающих, а также покрытие по-
верхности полов, столов и т. д. непористым легко отмывающим-
ся или сменяемым материалом, например линолеумом (его об-
рабатывают краской из пластика).
Если все же случайность не смогла быть предупреждена
и радиоактивное вещество оказалось рассыпанным или проли-
тым, то возникает необходимость дезактивировать загрязненное
место при дозиметрическом контроле достигнутой очистки.
При ликвидации аварии приходится изолировать работающего
от воздуха комнаты с находящимся в неположенном месте от-
крытым радиоактивным препаратом. При небольших уровнях
активности достаточной защитой служит специальная обувь,
халат, резиновые перчатки, противогаз или респиратор. При
более высоких уровнях, особенно а-излучения, используется
пневмокостюм со скафандром из пластмассы (см. рис. 31).
Создаваемое в пневмокостюме избыточное давление исключает
попадание на работающего частиц или капель рассеянного ра-
диоактивного вещества.
Третья идея в организации безопасной работы с радио-
активными препаратами, особенно открытыми, сформулирована
в 1950 г. Международной комиссией по радиологической
защите — прилагать все усилия к тому, чтобы понизить облуче-
ние всеми видами излучения до наименьшего возможного
уровня.
Из этого положения, в частности, проистекает разница в до-
пустимой дозе за малый период времени и, например, за всю
жизнь.
Пусть у-излучатель на расстоянии 0,3 м создает мощ-
ность дозы 6 мр/час, т. е. близкую к допустимой. Следует ли все
же при работе иметь защитный экран? С точки зрения третьего
принципа очень желательна защита, например, в два слоя по-
лупоглощения, что доведет мощность дозы до 1,5 мр/час
на 0,3 м и будет гарантировать допустимую дозу и в 15 еж от
источника излучения.
Из тех же соображений прямо следует необходимость иметь
в радиохимических лабораториях помещения, где не ведется
работа с радиоактивными веществами !.
Увеличение площади на 10—15% по сравнению с простыми
химическими лабораториями оправдано необходимостью сохра-
1 О трехзональном проектировании лабораторий при больших уровнях ак-
тивности см. стр. 160.

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 191
нять здоровье работающих и, кроме того, способствует рацио-
нальному устройству радиохимической лаборатории и правиль-
ной организации труда в ней.
Стремление к минимальному уровню облучения.приводит к
правилу — держать в лаборатории только необходимое коли-
чество радиоактивных веществ, т. е. желательно иметь храни-
лище исходных радиоактивных веществ, а также склад отходов
где-либо в другом месте.
Следует еще раз напомнить основные положения в органи-
зации безопасной работы с радиоактивными веществами, в том
числе с открытыми препаратами:
1. Защита от проникающего излучения (расстояние и экран).
2. Борьба методом изоляции с легксй распыляемостью
(«радиолетучесть») при работе с открытыми препаратами
радиоактивных веществ.
3. Система предупреждения случайных потерь радиоактив-
ных веществ и дезактивация загрязненных поверхностей и
предметов.
4. Система мероприятий, направленных к снижению уровня
внешнего и внутреннего облучения персонала ниже допустимых
норм.
5. Постоянный дозиметрический контроль.
§ 3. ПРИМЕРЫ РАБОТЫ С ОТКРЫТЫМИ ПРЕПАРАТАМИ
(ЗАЩИТА ОТ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ)
Если основы защиты от внешнего облучения разработаны в
такой мере, что может быть всегда гарантирован заданный его
уровень (стр. 79—92), то совершенно по-иному обстоит дело с
внутренним облучением. Нельзя указать таблиц и руководств,
которые давали бы возможность предусмотреть, какая опас-
ность в этом отношении возникает при обычных лабораторных
операциях. Видимо, это отсутствие конкретных данных привело
американских работников к формулированию только принци-
пов безопасности работы с открытыми препаратами [1, стр. 473],
именно «КО» и «РРД». КО — это начальные буквы слов «кон-
центрирование» и «ограничение» — имеется в виду держать
радиоактивные вещества вкупе и изолированно от работающего.
Принцип РРД (разбавление, рассеяние и дезактивация)
относится к радиоактивным веществам, уже не находящимся
в работе, т. е. к отходам, разлитым и просыпанным препаратам,
пыли и каплям, уносимым в тягу и т. д.
В результате применения этих принципов в работе с радио-
активными веществами создалось положение, которое по Же-
невским материалам характеризуется следующим. «Систе-
ма КО» себя более чем оправдала ввиду того, что первоначаль-

192 Биологическое действие ионизирующих излучений
ная стоимость здания и лабораторий стала значительно ниже
благодаря накопленному опыту в строительстве и эксплуата-
ции, а также благодаря экономии в отоплении и вентиляции,
более рациональному использованию лабораторной площади,
исключению прачечных, кладовых, комнат для переодевания и
связанной с этим экономии рабочего времени. Так как данная
система не предусматривает зон, где запрещается курение
и принятие пищи, то это способствует увеличению производи-
тельности труда и дает возможность получения дополнительной
продукции» [1, стр. 473].
Эти заявления подтверждаются многими фотографиями
работ, описаниями разного рода лабораторных операций на
разных уровнях активности [2].
Ниже остановимся на обычных лабораторных процессах,
укажем главнейшие опасности, с ними связанные, а также на-
метим рациональные методы их проведения.
Среди многих процессов выделим следующие как наиболее
обычные:
А. Процессы, связанные с опасностью перехода радиоактив-
ного вещества в окружающую атмосферу:
1. Хранение (длительное).
2. Выпаривание (перегонка) м газовыделение.
3. Сушка осадков.
4. Прокаливание осадков.
Б. Процессы, связанные с опасностью механических потерь
радиоактивного вещества:
1. Отвешивание пробы.
2. Фильтрация и промывание осадка.
3. Титрование.
4. Экстрагирование.
5. Хроматография.
6. Центрифугирование.
Нужно сказать, что воздух может загрязняться и при про-
цессах группы Б, но имеется принципиальное отличие от про-
цессов группы А. Это следует понимать так, что в основе опе-
рации группы Б нет такого процесса, который неотвратимо при-
водил бы к переходу в атмосферу радиоактивного вещества.
Возьмем для примера фильтрование. Перенесение раствора
с осадком на фильтр при объеме 5—10 мл, грубо говоря, связа-
но с тем, что 100 капель упадет на фильтр и столько же, пройдя
фильтр, на маточный раствор. При каждом падении капли ка-
кая-то часть ее может распылиться (брызги). Но если медленно
сливать пульпу по палочке, касающейся фильтра, а конец
воронки будет соприкасаться со стенкой приемного сосуда, то
распыление сильно сократится. Если сравнить число актов
распыления при фильтрации (около 200 капель) с числом

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 193
пузырьков пара при выпарке того же объема, то он будет
в 750 раз меньше, что и должно обеспечить на несколько поряд-
ков меньший переход в воздух активности при фильтрации.
Приливание в закрытый
сосуд, снабженный труб-
кой с ватным тампоном,
будет полезным в ряде
процессов, например при
титровании (рис. 32).
К сожалению, точных
измерений распыления не
имеется и мы ниже дела-
ем лишь приближенную
оценку.
С обычной точки зре-
ния химика количество
веществ. составляющих
опасную дозу, столь ма-
ло, что необходимо про-
сто назвать (ПДК) хотя
бы для выбранных излу-
чателей (табл. 18).
Из этой таблицы сле-
дует, что во всех случаях
Опасные количества, ОСО- рис 32. Безопасный метод поливания
Оенно Ни И La , ле- неактивной жидкости к активному рас-
жат далеко за пределами твору:
обычных методов опреде- ' - бюретка: 2 ~ BnBpTf™1 3 " стеклянная
Таблица 18
Весовые количества UnpnP. Pu239 и La140, составляющие предельно
допустимую концентрацию (ПДК)
Элемент
Unpnp
Pu*3*
La14»
Предельно допустимая концентрация
в воде
кюри/л
з ю-п
5-Ю-11
7- 10-Я
мг/л
0,05
8-10~7
2- Ю-9
в воздухе
кюри/л
МО4
2-10—15
ыо-10
мг/л
2.10-5
3-10-10
з-ю—и
ления и могут быть установлены только радиометрически и, на-
пример, для воздуха при фильтрации лишь большего его объема.

194 Биологическое действие ионизирующих излучений
Приведем также табл. 19 сравнительной токсичности (/прн
ри239 и осколков деления.
Таблица 19
Сравнительная токсичность UnpHp* Pu*3' и осколков деления
иприр
1
put»»
15500
Осколки деления, критический орган
КОСТИ
42000
щитовидная железа
15700
Процессы группы А более опасны, так как допустимая доза
в воздухе в десятки тысяч раз меньше дозы в воде и на рабо-
чих поверхностях: труднее предотвратить переход 10~14 г Pu23*
в 1 л воздуха, чем 620 мг Unp„p в 1 л воды.
§ 4. ПРОЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С ОПАСНОСТЬЮ ПЕРЕХОДА
РАДИОАКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА В ОКРУЖАЮЩУЮ АТМОСФЕРУ
Длительное хранение. Очевидно, что такие малые количест-
ва, как Ю~14 г Pu239, могут легко попасть в воздух в качестве
ядер отдачи (групповой) в результате захвата током воздуха
мельчайших капель или крупинок (аэрозоли), поэтому нет
никаких оснований держать радиоактивные вещества иначе,
как в закрытых сосудах.
Аэрозоли — это распыленные в* воздухе мельчайшие крупин-
ки твердых тел или капель жидкостей. Образование туманов
при фазовых превращениях известно давно, например крити-
ческие туманы при сжижении газов. Малые размеры пылинок
и капель, а также заряд часто делают аэрозоли очень устойчи-
выми (долго не оседают и трудно поглощаются), что требует
специальных мер борьбы. У нас в Советском Союзе использу-
ются очень эффективные фильтры чл.-корр. АН СССР И. В. Пет-
рянова, так называемые фильтры «Ф. П.» Они задерживают
во многих случаях более 99,9% аэрозолей и должны быть реко-
мендованы как для индивидуальной, так и групповой защиты
(например, фильтры в тяге).
Нужно твердо следовать правилу, что открытые радиоактив-
ные препараты не могут быть терпимы, ибо они не поддаются
контролю и самым незаметным образом могут создать опасную
ситуацию, например в воздухе. Следует также учитывать пол-
зучесть растворов многих радиоактивных веществ.
Другими словами, радиоактивные препараты (жидкие-
и твердые) должны находиться в закрытых сосудах и, кроме

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 195
того, в таком месте лаборатории, где им гарантирована сохран-
ность и исключена возможность потерь при бое, просыпании,
в результате ползучести и т. д. Лучшим решением являются
специальные хранилища и боксы, где и следует держать радио-
активные вещества, например в контейнерах (см. ниже).
Необходимо всегда помнить, что посуда с радиоактивными
веществами должна маркироваться, чтобы случайно не был на-
несен вред чьему-либо здоровью.
Кипение (выпаривание) и газовыделение. Исследование
перехода в пар радиоактивных нелетучих по обычным пред-
ставлениям веществ при кипении (выпаривании) растворов по-
казало» что механизм захвата здесь сводится к уносу паром
малых пузырьков раствора. Отношение активности в паре
к активности в растворе составляет тысячные, десятитысячные
и даже меньшие доли в зависимости от скорости кипения, вы-
соты дефлегматора и других факторов.
Таким образом, коэффициент очистки (Коч) при выпарке
имеет значение тысяч и десятков тысяч; при специальных ме-
рах /Соч можно довести до 107 раз (см. далее). Условно при-
мем для обычных лабораторий /Соч = 4000.
Помимо уменьшения общей активности, при парообразова-
нии увеличивается объем почти в 1500 раз, т. е. объемная
концентрация радиоактивного вещества при парообразовании,
и, значит, объемная активность пара падает в нашем случае
в 6 • 106 раз.
На этой основе легко вычислить активность пара при кипе-
нии разных растворов. В табл. 20 приведены соответствующие
расчеты для U рф, Ри239 и La140 (группа А и В на стр. 157).
При этом U взят в виде 10%-ного раствора, Ри239 — 1%-ного
раствора, a La140— 10 мкюри/л.
Таблица 20
Активность пара растворов иПрир, Pu239, La140
Показатели
Концентрация раствора . .
Активность раствора . . .
Активность пара, кюри!л. •
ПДК в возяухе, кюри/л . .
Количество доз в паре . .
и
прир
10%
66 мккюри/л
ю-"
ыо-14
10С0
Pu"'
1%
0,62 кюри 1л
кг7 '
2-Ю-15
5-107
La1*1
3 1(Г~3 мг/л
10 мкюри/л
1,5-Ю-9
МО0
15
На стр. 193 дана приблизительная оценка распыления при
фильтрации — именно можно ожидать перехода в воздух
в 103 раза меньшего количества по , сравнению с кипением.

196 Биологическое действие ионизирующих излучений
Для 10 мл раствора это дает иприр A0%) 10~14; Ри239 A%) Ю'11;
La140 A0 мкюри/л) 1,5- 10~12 кюри.
Как легко подсчитать» для урана и лантана всей активности
не хватит для доведения до ПДК нескольких кубических санти-
метров воздуха» а для Ри239 распыленной активности достаточ-
но для 1000 л A Л13).
Поэтому переливание по каплям для Ри вне тяги делать
опасно при весовых его концентрациях.
Приливанис по рис. 32 в склянке с разрежением совершенно
безопасно, ибо указанные выше малые абсолютные активности
не создадут в воде, вытекающей из водяного насоса, опасной
дозы, все же и эту операцию и в данной форме лучше произво-
дить в тяге или в боксе.
Для иприр и Ри239 при уменьшении их концентрации
(активности) в 1000 раз (U—0,01%), a La140 в 15 раз
@,33 мкюри/л) активность пара будет отвечать ПДК- Но для
Ри239 превышение дозы в паре столь велико, что 1 л пара может
довести до ПДК тысячи кубических метров воздуха и, значит,
может сделать опасным пребывание в комнате самого большого
размера. Ожидаемая большая активность водяного пара плуто-
ниевых и урановых растворов заставляет нас принять, что вне
мощной тяги кипячение их недопустимо.
То же относится и к растворам La140, поскольку активность
может накапливаться в помещении.
Мы получаем даже возможность рассчитать, какова может
быть предельная скорость выпарки 1% плутониевых растворов
при обычном объеме воздуха, пропускаемого через тягу B0—
60 mz/muh).
Количество пара, которое может безопасно пропустить вы-
тяжной шкаф, будет
2. 104 6- 104 0 с
=2 — 6 мл/мин.
107 107
Это отвечает скорости выпарки 1,2—4 • 10~б мл раствора в мину-
ту, что значительно ниже обычной скорости этого процесса.
Отсюда следует, что в этих условиях необходим фильтр в тяге1.
Без фильтра нельзя выпаривать 10%-ный раствор урана. Одна-
ко для растворов 10 мкюри по La140 гарантировано достаточное
разбавление пара воздухом на выходе из тяги (см. ниже).
Скорость газовыделения может быть значительно выше, чем
парообразования при выпарке. Так, нейтрализация 200 г 60%-
ной азотной кислоты 1 л раствора со 106 г соды можно провести
в 2—3 мин., т. е. скорость образования газа будет 8—12 л/мин.
Так как скорость газа велика, то захват капель раствора будет
1 Разбавление у выхода из трубы тяги не принимается во внимание и
потому излишнюю активность нужно отфильтровать.

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 197
больше, чем при кипении и при работе, например с весовыми
количествами Ри239 и урана, и фильтр совершенно необходим.
При конденсации пара в холодильнике количество актив-
ности, переходящей в воздух, уменьшится во много раз К При
газовыделении тот же результат может дать промывание газа
водой, что позволит дольше работать фильтру.
Сушка осадков. Осадки перед прокаливанием сушатся из-за
большого содержания в них влаги; обычно оно составляет 50%,
На 0,1 г (средний вес прокаленного осадка) выделится 150 смг
воды в виде пара, захват активности паром из твердого осадка
мы принимаем (условно) на 1,5 порядка меньше, чем из раст-
вора, так как капельку раствора захватить легче, чем крупицу
осадка (/Соч = 6* 104 раз); необходимо учесть увеличение
объема A500 раз). Результаты расчетов собраны в табл. 21.
Таблица 21
Активность пара* при сушке осадков
иПриР, Pu*» La"o
Показатели
Вся активность осадка @,1 г)
Вся активность пара A50 мл),
Активность паоа, кюри/л. .
Число доз по концентрации
Объем воздуха, где может
и
прир
0,06 мкюри
4-104
6-102
600
4 л
ри*э»
6 мкюри
5-Ю-9
7 10—7
3,5-10»
2500 .и3
Осадок1
La1*»
0,1 мкюри
6-Ю-11
10~8
200
0,6 л
* Взят крайний случай — вся активность I 0 мл раствора захвачена осадком.
Фильтр для тяги абсолютно необходим для плутония даже
при малом объеме пара A50 мл) и малой абсолютной величине
уносимой активности.
Сушка может быть опасна из-за разбрызгивания осадка.
Для уменьшения этой опасности бумажный фильтр следует
свернуть так» чтобы он закрывал весь осадок, поместить его во
взвешенный тигель и сушить с закрытой крышкой. Лучше
фильтровать осадок через фарфоровый пористый тигель и за-
канчивать все аналитическое определение на сушке (без про-
каливания).
1 Принимаем, что конденсат захватит большую часть активности увлечен-
ных капелек раствора. По нашему условию, удельная активность конденсата
в 4000 раз меньше удельной активности исходного раствора и будет для
^прир ?авна _ 1.5. 10 8 кюри/л, Ри239 1,5. 10~4. кюри/л и для La140
2,5. 10 в кюри/л, т. е. для U прир в 500 раз меньше, а для Ри239 в 3. 10е раза
выше нормы для воды; для La140 конденсат то активности соответствует 3U0
пдк.

198 Биологическое действие ионизирующих излучений
Прокаливание осадков. Прокаливание осадков с выделением
газов имеет много общего с сушкой (см выше). Но при про-
каливании есть и своя специфика — это улетучивание, так как
хотя упругость пара твердых тел обычно мала, но не равна
нулю. Из-за высокой температуры прокаливания скорость об-
текающих газов более высока, чем при сушке и выпаривании,
и поэтому есть опасность захвата довольно больших частиц. Но
механический захват мы сейчас исключаем из рассмотрения и
проведем ориентировочный расчет по упругости пара. Примем
условно упругость пара веществ при прокаливании в преде-
лах 10~6— Ю-8 атм и, учитывая высокую температуру, будем
считать, что равновесие устанавливается быстро.
Простейший расчет с некоторым округлением дает концен-
трацию урана в воздухе при прокаливании от 6-Ю-15
до 6- 10~17 кюри/л, т. е. ниже дозы, а для Ри239 7- 10~10 —
7 • 10~J2 кюри/л, т. е. в 3,5 • 103—3,5 • 105 раз больше дозы.
Такие летучие вещества, как галогениды ряда радиоактив-
ных металлов, соединения мышьяка, астатина, элементарный
йод и т. д., могут представить очень большую опасность при на-
греве [5, стр. 124]. При 2000° любое соединение актинидов может
быть почти количественно нанесено для счета на мишень через
возгонку [6].
Для таких же ядер, как ThB (свинец), ThC (висмут) и т. п.
нагревание даже ниже 1000° может повести к переводу в паро-
образную фазу почти всей активности препарата [2].
При нагревании раствора Ru106 с окислителями почти вся
активность (до 97%) может перейти в воздух [7].
Следует помнить также, что нагрев приводит к ослаблению
связей в твердом теле и вероятность групповой отдачи с повы-
шением температуры должна возрастать, так же как и количест-
во захватываемого вещества на один элементарный акт отдачи.
Это привело даже к представлению о летучести некоторых до-
вольно мало летучих соединений полония.
В заключение подчеркнем еще раз: все операции с нагревом
или газовыделением для открытых препаратов радиоактивных
веществ следует проводить исключительно под мощной тягой,
снабженной фильтром, если работают с плутонием или весовы-
ми концентрациями урана, а также с неизвестной смесью или
новыми излучателями.
§ 5. ПРОЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С ОПАСНОСТЬЮ МЕХАНИЧЕСКИХ
ПОТЕРЬ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
На стр. 192 дано частичное перечисление подобного рода
процессов; сейчас остановимся на некоторых их особенностях.
1. Взятие навески особенно опасно при пересыпании радио-

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 199
активного вещества. Делать это нужно в герметизированном
или находящемся под небольшим вакуумом боксе; тогда меха-
нические потери радиоактивных веществ не будут распростра-
няться в воздухе, окружающем работающего. Не следует также
брать сосуд с радиоактивным веществом незащищенной рукой,
особенно при втором взвешивании (после того как часть радио-
активного вещества отсыпана или отлита). Существуют различ-
ного типа захваты (рис. 33).
Рис. 33. Типы захватов для лабораторных работ
Весы в боксе занимают много места и в случае необходи-
мости их можно помещать над боксом и взвешивать радио-
активные вещества с помощью проволоки, пропущенной в бокс
от коромысла весов. Это устройство аналогично давно исполь-
зуемому для взвешивания образцов, нагреваемых в печи.
2. Фильтрация и промывание осадка опасны в том отноше-
нии, что при свободном падении капли на поверхность твердого
тела или жидкости происходит разбрызгивание, которое не-
ощутимо для обычных веществ, но может привести к переходу
радиоактивных веществ в воздух, а затем и на рабочие поверх-
ности. Особенно же опасны потери при случайно неправильно
направленной струе воды из промывалки и т. п., а также просто
потери осадка и жидкости К
1 Промьивалки обычно употребляются с грушей — нельзя брать в рот пи-
петки, трубки от иромывалок и т. п. при работе с радиоактивными веществами.

200 Биологическое действие ионизирующих излучений
Оценку распыления радиоактивных веществ при фильтрации
см. на стр. 193 и 195.
3. При титровании возможно разбрызгивание при свобод-
ном падении капли, а также простая потеря радиоактивного
вещества. В ряде случаев титрование связано с газовыделением
и нагревом (например, КМп04 и Н2С2О4), тогда его проводят
в вытяжном шкафу (см. также рис. 34).
**?*•¦• •••-.... "~П
Рис. 34. Вытяжной ко так, используемый для проведе-
ния процессов группы Б (фильтрация и промывание
осадка, титрование, экстрагирование и т. и.)
Очень обычны потери при плохой притирке кранов, что
нужно особо учитывать при работе с радиоактивными вещест-
вами.
4. Экстрагирование в делительной воронке почти не связано
с переходом вещества в воздух (правда после встряхивания,
когда открывают верхнюю пробку, всегда выходит небольшой
объем воздуха). Встряхивать воронку не следует незащищенны-
ми руками, лучше эту операцию вести на шутельн-машине. При
разделении слоев возникают те же опасности, которые описаны
выше при работе с жидкостями при наличии кранов.
С точки зрения полноты разделения слоев и безопасности
работы представляется удачной методика, используемая в части
работ американских радиохимиков, а именно, замораживание
с помощью, например, твердой углекислоты водной фазы и слив
через -верх делительной воронки органической фазы. Пр-и работ-е

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 201
с осколочными растворами органическая фаза во много pas
менее активна, чем водная; кран (нижний) делительной ворон-
ки не открывают совсем и органическую фазу мои^но перели-
вать через верх в один прием. При работе с экстракционными
колоннами, особенно пульсирующими, главное внимание сле-
дует обращать на утечки у кранов, вентилей и т. д. Необходим
поддон и вытяжной кожух.
5. Хроматография помимо тех опасных моментов, которые
уже отмечены выше (разбрызгивание, механические потери,
утечка у кранов и т. д.) едва ли содержит какие-либо новые
помехи, тем более, что существует автоматическая смена прием-
ников при элюировании, а также полностью автоматизирован-
ная установка [8].
6. Лабораторные центрифуги довольно быстро становятся
активными внутри кожуха, особенно если работать с большими
удельными активностями. Тогда при работе неизбежен выброс
активных веществ в воздух и при больших активностях центри-
фуга должна работать в тяге или в специальном боксе, находя-
щемся под небольшим вакуумом.
Для центрифуг с большим числом оборотов очень часто
встречаются потери радиоактивных веществ при раздавливании
центрифужных пробирок. Этого очень легко избежать, если
каждую пробирку предварительно испытывать на неактивном
материале и всегда помещать в специальный чехол из нержа-
веющей стали. Тогда центрифуги долгое время остаются неза-
грязненными.
Во всех шести случаях для процессов группы Б отмечена
некоторая опасность попадания активности в воздух. Поэтому
при уровне активности 1 мкюри/л и выше рекомендуется вести
их только под тягой или в боксах, герметизированных, или нахо-
дящихся под некоторым вакуумом.
Нам надлежит также оценить опасность загрязнения рабо-
чих поверхностей при пролитии и других механических потерях.
Для тех же трех излучателей ипр1ф, Ри239 и La140, взятых в
прежних концентрациях, оценим объемы раствора, которые
создадут активность на 150 см2, равную ПДК (см. последнюю
строку табл. 22), 500 а-расп/мин и 25000 р-расп/мин на 150 см2.
В строке 3 табл. 22 указано число ПДД, получающихся
при пролитии одной большой капли на 150 см2, в строке 5 за-
ключены те концентрации и удельные активности, которые при
пролитии одной большой капли на 150 см2 создадут ПДК.
В радиохимических лабораториях обязательно вести работу
с поддоном (обычно из нержавеющей стали или устойчивых
пластмасс). Это предотвращает потери ценных веществ и за-
грязнение лабораторной мебели (столов, тяг и боксов), а также

202 Биологическое действие ионизирующих излучений
Таблица 22
Безопасная концентрация пря пролития растворов
иПрир, Pu*» La»"
Показатели
иприр<|0%-ный>1
Ри*« (!%-ный)
La"»
A0 мкюри/л)
Активность I капли (ОД мл),
кюри
Допустимое загрязнение на
150 см*, расп/мин (то же
кюри/150 см2)
Число доз в капле @.1 мл)
Объем раствора, создающего
ПДД на 150 см*, мл. . .
Безопасная концентрация
при пролитии 1 капли
@,1 лы/150 см)
То же, мккюри/л
6-1(Г9(*)
500(a)
2-10
г-10
30
t-3
ЗДО
0,33%
2 мккюри/л
6.10-5(*)
500(a)
2-ИГ10
3-10*
,-6
3,10
0,033 мг/л
2,0 мккюри/л
10~6tt)
25000(?)
ью-8
100
,-4
10
0,1 мкюри/л
0,1 мкюри/л
Примечание. Можно сделать безопасной работу с Ри2" при микрометоде и осо-
бенно при ультра микрометоде.
облегчает дезактивацию. При большом объеме поддонов и за-
краинах на столах даже опрокидывание стакана, колбы и дру-
гой лабораторной посуды может предохранить от загрязнения
пол, мебель и т. д. При небольших потерях поддоны покрывают
фильтровальной бумагой. В этих условиях главная масса
потерянной активности впитывается бумагой вместе с раствором
и дезактивация поддона может быть сильно облегчена.
При нагревании на электрической плитке в стеклянной посуде
бывают случаи разрущения, например, стакана, приготовленно-
го из плохо отпущенного стекла. Это выводит из строя плитку,
но самое главное, разбрызгивается большое количество раство-
ра. Поэтому стеклянную посуду рекомендуется помещать в со-
измеримый сварной металлический чехол. Плитку также сле-
дует покрыть металлическим чехлом, который легко снять и де-
зактивировать или заменить.
В заключение следует указать, что при всяком просыпании,
пролитии, испарении и других явных потерях радиоактивного
вещества следует незамедлительно вызвать дозиметриста, а при
отсутствии дозиметрической службы самому провести необхо-
димые измерения и приступить к дезактивации при дозиметри-
ческом контроле. Только после достижения безопасного уровня
излучения можно приступить к дальнейшей работе. Недопусти-
мо скрывать явные потери или не принимать необходимые меры
при этом. После высыхания раствора, например, на полу при

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 203
ходьбе он легко распыляется в воздухе и, так как доза в воздухе
в десятки тысяч раз меньше, чем при загрязнении поверхности,
го можно легко превысить ПДК и тем самым радиоактивное
вещество попадет в недопустимом количестве в организм.
Если подвести итог по разобранным выше двум группам
процессов, получим следующие общие правила безопасной ра-
боты.
1. Открытые препараты радиоактивного вещества могут быть
опасны для работающих при любом уровне активности.
2. Вся работа с открытыми препаратами радиоактивного
вещества, включая и хранение, должна быть организована так,
чтобы исключить механические потери (склад, поддоны, чехлы
при нагреве и т. д.), учитывая, что одной капли раствора может
быть достаточно для создания ПДК на поверхности.
3. При малейшей возможности перехода радиоактивного
вещества в воздух (возгонка, унос при ряде процессов) работу
следует вести в тяге или боксе, где поддерживается разреже-
ние.
4. Так как переход радиоактивных веществ в окружающий
воздух особенно вероятен при нагреве и газовыделении, то в
этих случаях обязательно пользование тягой и в тяге — ука-
занными на стр. 193 простейшими приборами в помощь
фильтру.
5. При явных потерях радиоактивных веществ (рассыпание,
пролитие, возгонка и т. п.) обязательна немедленная дезакти-
вация при дозиметрическом контроле.
§ 6. ПОНЯТИЕ О БЕЗОПАСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОТКРЫТЫХ
ПРЕПАРАТОВ; ЛАБОРАТОРИЯ ПРОСТЕЙШЕГО ТИПА
Прежде всего дадим сводную табл. 23 факторов перехода,
показывающих уменьшение активности (концентрации) некото-
рых продуктов при фазовых и химических превращениях.
В этой таблице приведено суммарное, по сравнению с ис-
ходной системой, уменьшение активности продукта превраще-
ния, так называемый коэффициент очистки. Эта величина пока-
зывает, например, во сколько раз вся активность пара меньше
активности исходного раствора.
Для суждения о концентрации (по активности) новой фазы
•следует учесть изменение объема — это дано в виде объемного
коэффициента. При его умножении на коэффициент очистки по-
лучается фактор перехода, т. е. такое число, которое позволяет
простым делением получить концентрацию (активность) новой
фазы из исходной (делить нужно исходную активность на фак-
тор перехода).
С помощью фактора перехода определим для двух важней-

204 Биологическое действие ионизирующих излучений
Таблица 23
Факторы перехода для расчета активностей
Исходная
фаза
Раствор, кристаллы
Раствор
Осадок 0,1 г (сушка)
Фильтрация, титрова-
ние хроматография
Осалок 0,1 г (прока-
ливание)
Конечная
фаза
Пар/газ
Конденсат
Пар/газ
Пар
Коэффициент
очистки
4-Ю3
4-103
Упругость пара
1(Г~6—Ю-*атм
Объемный
коэффи-
циент
1,5-103
1
Фактор
перехода
6106
4-Ю3
9107
в-10»
5-Ю8—5-101*
ших процессов (кипение и перегонка) безопасные1 исход-
ные концентрации радиоактивных растворов. Это удает-
ся получить простым умножением ПДК для пара и воды на
соответствующие факторы перехода.
Эту простейшую оценку безопасной рабочей концентрации
произведем для рассмотренных ранее трех излучателей, имен-
но: La140, UnPi,p и Pu239. В табл. 24 приводятся также данные
о «безопасной» концентрации при пролитии, взятые из табл. 22.
Такое сопоставление позволяет определить ту область исход-
ных концентраций, которые будут безопасны при парообразо-
вании, перегонке и пролитии. Это определит методику
безопасной работы.
При работе с растворами безопасной концентрации нет
основания ждать превышения дозы, особенно, если операции
<при нагреве вести в тяге, а переливание и пересыпание—в боксе,
тяге или по рис. 32. Никакой защиты от внешнего излучения не
потребуется.
Учитывая существующие для простых радиохимических ла-
бораторий ограничения общей активности на одном рабочем
месте (см. стр. 157) получим, что можно вести исследования
с 1 л растворов безопасной концентрации.
Для этого уровня активности (безопасная концентрация)
в основном подходит обычная химическая лаборатория, в кото-
рой придется провести некоторое количество дополнительных
устройств:
а) хранилище для изотопов с небольшой защитой (кирпич,
бетон);
1 Т. е. такие исходные концентрации, при которых очень велика вероят-
ность того, что активность пара, конденсата и на рабочих поверхностях не бу-
дет больше ПДД.

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 205
Таблица 24
Безопасные концентрации
Изотоп
La140
класс В)
Unpup
класс А)
рц239
класс А)
пдк
кюри/л
Пар, 1 - Ю-10
Конденсат
7-Ю-9
Пролитие
Пар, ЬЮ-4
Конденсат
3-КГ11
Пролитие
Пар, 2-КГ15
Конденсат
5-КГ11
Пролитие
Фактор перехода
6-Ю6
4-103
6-10е
4-Ю3
6-106
4-Ю3
Безопасная кон-
цент! ация исход-
ного раствора
-v.
2
600
28
100
0,06
0.12
2,0
0,012
0,2
2
1.8.10-4
7.1-КГ*
З-10-б
100
200
ЗЗСО
0,002
0,032
0,32
Характеристи-
ка безопасной
концентрации
Индикатор-
ная
Весовая
Индикатор-
ная
Метод габоты
в простейшей ра-
диохимической
лаборатории
Радиохимичес-
кий с индика-
торными ко-
личествами
Пол у микроме-
тод
Радиохимичес-
кий с индика-
торными ко-
личествами
или у!Ьтпа-
мпкрометод
Примечание. Полумикрометод — работа с объемами I мл и с количествами в ра-
створе 1 мг, т. е. 0,1%.
б) усиление оснований тяг и столов для получения возмож-
ности создавать защитные экраны при расфасовке получаемых
от поставщика изотопов (лучше иметь специальный шкаф для
расфасовки);
в) работы с поддонами и чехлами, как указано выше;
г) установку небольшого бокса для переливания и пересы-
пания твердых радиоактивных веществ, например меченых на-
весок;
д) создание простейшего защищенного !, например железом,
кирпичом или бетоном, хранилища для отходов;
е) соблюдение правил индивидуальной зашиты: захваты,
халат, перчатки и простейшая дозиметрия — например брать на
счет мазки с рабочих поверхностей и т. д.;
ж) приведение помещения лаборатории в состояние, удов-
летворяющее требованиям работы с радиоактивными вещества-
1 Защита предусматривается на случай редкого вывоза отходов и, значит,
заметного накопления активности

206 Биологическое действие ионизирующих излучений
ми: линолеум на столах и полах, окраска масляной краской
стен, достаточный обмен воздуха.
Другими словами, любую химическую лабораторию можно
после выполнения указанного несложного комплекса мероприя-
тий превратить в помещение, пригодное для работы с открытыми
препаратами на уровне нескольких микрокюри.
Счетные установки могут быть в помещении радиохимиче-
ской лаборатории, но лучше выделить для них отдельную
небольшую комнату. Это уменьшает фон и тем самым увели-
чивает точность и снижает нижний предел определения радио-
активности.
Остановимся несколько подробнее на уточнении изложенно-
го выше.
а) хранилище изотопов должно быть небольшим по двум при-
чинам, во-первых, не следует держать в лаборатории большое ко-
личество изотопов, а при указанном уровне активности в этом
нет нужлы и, во-вторых, желательно возможно меньше загромож-
дать радиохимические лаборатории. Изотопы следует держать в
контейнерах, чтобы при открывании дверцы хранилища внешнее
излучение не достигало опасного уровня. Простейшим хранили-
щем будет железный ящик, выложенный обычным кирпичом
(слой зашиты 5—10 см, т. е. 1—2 слоя полупоглощения) и с же-
лезной крышкой, защищенной эквивалентным слоем свинца. В та-
кого рода хранилище можно безопасно держать изотопы нужной
активности. Его следует располагать рядом с тягой, чтобы около
него при работе всегда был заметный ток воздуха, направлен-
ный к тяге;
б) необходим один вытяжной шкаф с защитой для расфасов-
ки изотопов (имеется типовой проект);
в) поддоны и чехлы должны быть изготовлены до начала ра-
бот и желательно иметь некоторый их запас на случай замены.
Эти простые устройства на длительное время гарантируют низкий
уровень излучения в лаборатории;
г) бокс для пересыпания и переливания радиоактивных ве-
ществ должен быть вблизи весов. Размеры его могут быть неболь-
шими, но должны обеспечивать нахождение одного-двух эксика-
торов без помех для работы. Бокс может быть из органического
или обычного стекла при деревянных рамах или лучше из нержа-
веющей стали. Работа в боксе производится через дверцы в торце
в обычных резиновых перчатках [2, стр. 187]х.
1 Описываемая лаборатория простейшего типа в основном подойдет и для
уровня активностей в несколько мкюри для а- и мягких Р-излучагелей (Б<
«< 0,3 Мэв), но с такими препаратами нужно работать только в герметизи-
рованных боксах с вытяжкой или под тягой, т. е. все операции производить в
закрытом, изолированном от работающего, пространстве.

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 207
д) хранилище отходов делают вне лаборатории, лучше всего в
подвале. Это может быть очень малое помещение, имеющее спе-
циально отгороженное, например, кирпичом пространство в
0,5—0,25 киприча A—2 слоя полупоглощения). Высота кирпич-
ной стенки около 1 м и за этой стенкой при обязательном наличии
поддона хранятся жидкие и твердые отходы. Жидкие отходы дол-
жны иметь нейтральную реакцию, чтобы гарантировать от га-
зовыделения и разложения органики в кислой среде. Даже при
общем поддоне бутыли с жидкими отходами хранят в металли-
ческом чехле, так как стеклянные бутыли не всегда надежны. При
нейтральной реакции чехлы можно делать из простого же-
леза. Отходы с коротко живущими изотопами можно разбавлять
в бутылях под тягой до допустимой активности (см. стр. 417) и
только тогда сливать под тягой же в канализацию. Иногда добав-
ляют несколько миллиграммов на 1 л неактивных изотопов, что
уменьшает адсорбцию радиоактивных веществ в трубах. Ни в.
коем случае нельзя поступать так — сначала вылить в канали-
зацию активный раствор, а затем пропустить из крана нужный
для разбавления объем водопроводной воды — раковину и трубы
придется затем специально дезактивировать;
е) необходимо соблюдать правила индивидуальной защиты и
требования к помещениям (см. стр. 156 и далее).
При организации и проведении работ в такого рода радио-
химических лабораториях обязательно учитывать все изложенное
в разделе 3 этой главы, т. е. все работы с нагревом открытых пре-
паратов радиоактивных веществ вести в тяге, а работы без нагре-
ва (фильтрация, промывка, титрование, экстрагирование и т. д.)
можно вести или под вытяжным шкафом — колпаком (см.
рис. 34, а также [2, стр. 192]), и в герметизированных боксах.
Неактивный раствор приливают к активному, который по-
мещают в вакуумной конусной колбе, а через пробку про-
пускают воронку, пипетку, бюретку и т. д. Создание неболь-
шого вакуума гарантирует полную безопасность этой операции,,
поддон обязателен (см. рис. 32).
Этот тип простейшей лаборатории, метод работы в ней и уро-
вень активности рекомендуется для учебных лабораторий.
§ 7. РАБОТА С ОТКРЫТЫМИ ПРЕПАРАТАМИ БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ
АКТИВНОСТИ
Безопасные концентрации радиоактивных веществ позволяют
решать многие вопросы, но в ряде случаев оказываются явно не-
достаточными (см. стр. 187), например при изучении твердых
фаз. Для лантана выход очень простой — добавляют весовые
количества обычного (нерадиоактивного) лантана к раствору бе-
зопасной концентрации La140 (см. стр. 205). В этом случае актив-
ность фаз будет такой же или ниже, как и для одного La140, т. е.

208 Биологическое действие ионизирующих излучений
не выйдет за пределы безопасной. Одновременно оказывается
возможной работа обычным химическим методом. Доступными
для изучения становятся и твердые фазы.
Для урана и плутония этот путь невозможен, так как для них
не существует неактивных изотопов. Поэтому возникает пробле-
ма организации работ с открытыми препаратами при более вы-
соком уровне активности, чем безопасные концентрации.
Для урана при 10%-ном растворе (эта концентрация доста-
точна для решения большинства задач) без нагрева следует ра-
ботать в боксах, в частности из-за опасности пролития C0 доз
от одной капли). В опыте с 10 мл получаем норму III класса
(см. табл. 16 на стр. 157).
Пар от 10%-ного раствора урана в 1000 раз превышает нор-
му, поэтому все операции с нагревом обязательно проводить в
тягах (конденсат 500 норм). Желательно, чтобы при выпа-
ривании конденсат не образовывался на внутренней поверхно-
сти тяги или труб, несмотря на то, что 1 капля его на 150 см2
создаст менее 1/100 дозы для загрязнения рабочих поверхностей.
При длительной работе активность может накапливаться, и в де-
ревянных тягах трудно будет проводить дезактивацию.
Поэтому можно рекомендовать тяги из нержавеющей стали
или обитые пластмассовым листом. Применяется также покры-
тие мягким пластиком, который легко удалить в случае необхо-
димости.
Очень полезно подведение части подогретого приточного воз-
духа прямо в тягу по двум причинам:
а) при расходе 20—60 м3 подогретого воздуха в 1 мин. ка-
пельки растворов не осядут, а пар не сконденсируется даже при
значительной скорости выпаривания;
б) скорость приточного воздуха в комнате не будет велика и
в случае выключения подогрева не представит в холодное время
опасности для сотрудников.
Фильтр на тяге и на боксе будет полезен, хотя достигаемое
разбавление на выходе тяги и без него будет ниже 0,1 ПДК. На-
помним, однако, что обращение с такими растворами требует ак-
куратности и осторожности, о чем уже говорилось ранее. Абсо-
лютно необходимы поддоны и чехлы.
Аналогичные или близкие дозы с 10%-ным раствором урана
создадут в паре и конденсате растворы La140 около 300 мкюри/л
(пар—500 доз, конденсат—9000 доз) и растворы плутония около
1 мг/л с а-активностью около 62 мккюри/л (пар —5000 доз, кон-
денсат—300 доз и пролите—30 доз). Эти препараты предлага-
ется назвать соответственными, так как они по опасности соответ-
ствуют один другому и, в частности, 10%-ному раствору природ-
ного урана. Для соответственного раствора La140 C00 мкюри/л)
возникает задача защиты от внешнего излучения.

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 209
Работа с соответственными препаратами должна вестись
с теми же предосторожностями в тех же устройствах (боксы,
шкафы), которые указаны для 10%-ных растворов урана (име-
ется в виду предохранение от внутреннего облучения).
Концентрация 1 мг/л не позволяет изучать твердые фазы
плутония, но большинство других вопросов будет решаться дос-
таточно четко и достоверно. Минимальная концентрация, поз-
воляющая решать многие вопросы, связанные с изучением твер-
дой фазы,— 1%-ный раствор Ри239. При этой концентрации пре-
вышение дозы в паре (около 107 ПДК), конденсате
C-106 ПДК) и при пролитии C-Ю5 ПДК) столь велико, что
заставляет принять уже новый комплекс защитных мероприятий.
Необходимо применять трехзональную планировку лабора-
тории (см. стр. 161) и все, без исключения, операции вести в
герметических боксах и шкафах с вделанными перчатками. Все
боксы и металлические шкафы (для операций с нагревом) гер-
метически соединяются через шлюзы в единую линию и имеют
фильтры на выходе. Обычно ансамбль боксов замыкается в пре-
делах одной из двух комнат (операторских).
Дезактивацию боксов и шкафов производят из ремонтного
коридора через специальные люки люди в скафандрах и пнев-
мокостюмах, внутри которых создают небольшое избыточное
давление воздуха (см. рис. 31).
Ремонт аппаратуры, вентиляторов, моторов, смена фильтров
и т. д. также производится из ремонтного коридора.
Реактивы, приборы и устройства вводят внутрь системы
боксов и шкафов через специальные чистые шлюзы при действу-
ющей тяге.
§ 8. ВОЗМОЖНОЕ УПРОЩЕНИЕ РАБОТЫ С ОТКРЫТЫМИ
ПРЕПАРАТАМИ
На ряде установок, в том числе и американских, при выпар-
ке лаже до 98% от начального объема раствора удалось достичь
коэффициента очистки, равного 107. С учетом изменения объема
получим приведенные в табл. 25 активности пара и конденсата
для выбранных ранее растворов: 10%-иый раствор урановой
соли, 1%-ный раствор Ри239 и раствор 10 мкюри/л La140
Как очевидно, при наличии в лаборатории эффективной вы-
парной установки (/Соп=Ю7) для 10%-ного раствора UnpHp
и 10 мкюри/л La140 некоторую опасность представит только про-
литие раствора, так как конденсат можно разбавить или повтор-
но перегнать.
Такие вьппарные установки с дефлегмацией построить нетруд-
но (рис. 35). Соблюдая при сливании растворов точно методику
рис. 32 и производя все операции под тягой, можно с этими дву-
мя типичными открытыми препаратами работать в лаборатори-

210 Биологическое действие ионизирующих излучений
Таблица 25
Активность пара и конденсата при коэффициенте очистки 107
Изотопы
Активность пара1
кюри/л
число доз
Активность конденсата1
кюри/л
число доз
Число доз
при пролитии
Ьтприр
рц239
La1"
<М(Г15
4.10-11
б-10~13
<1
2-104
<1
6.10-12
б-ю-8
ю-9
<1
1200
<1
30
3-105
100
1 Фактор перехода 1,5-101*.
2 Фактор перехода 10'.
ях, близких к простейшим: бокс для взвешивания и для работы
с твердыми сыпучими препаратами; при выпарке, газовыделении
и т. д. использовать указанные на рис. 35 аппараты (дер-
жать их в тяге). Все операции с нагревом ведут только в тяге
при большом токе воздуха. Обязателен дозиметрический конт-
роль рабочих поверхностей и воздуха.
Рис. 35. Схема установки для перегонки .и упаривания с боль-
шим коэффициентом очистки:
/ — шлиф; 2 — дефлегматор: 3 — холодильник; 4 — приемная колба
со шлифом: 6 — склянкн Тнщеико
Тяги и столы лучше изготовлять из нержавеющей стали, а
боксы — из плексигласа. Фильтры на выходе обязательны, так
как они гарантируют кондиционные условия выбрасываемого
воздуха даже в случае аварии в тяге или боксе, уизлучатели
вводятся в изучаемую систему в соответственных, а еще лучше
в безопасных концентрациях.
Для 1%-ного раствора Ри239 указанные выше методы рабо-
ты и простейшая лаборатория не подходят, так как превышение

Работа с открытыми радиоактивными препаратами 211
ПДК очень велико (миллионы раз). Поэтому рекомендуется
только специальная лаборатория с герметизированными перча-
точными боксами и шкафами в помещении, спроектированном
по трехзональному принципу (см. стр. 161).
О горячих лабораториях имеется большая литература [1, 4].
В заключение дадим краткую сводку методов и рекомендуе-
мых типов лабораторий для работы с открытыми препаратами.
1. Простейший тип лаборатории, отличающийся от обычной
химической защищенным шкафом для расфасовки и сильным
током воздуха в тяге B0—60 мг/мин) и другими простейшими
мероприятиями, допускает работу с безопасными концентрация-
ми радиоактивных веществ (по р-излучению 300 мккюри/л, по
а-излучению 0,06 мккюри/л). р-активность растворов безопасной
концентрации достаточна для решения большинства задач (см-
стр. 187). Если р-активный раствор безопасной концентрации до-
вести до весовых концентраций, внося достаточное количество
неактивного изотопа, то все задачи, включая изучение твердых
фаз, могут быть решены методом индикации и в пределах безо-
пасной активности для новых фаз (III класс работы).
Для а-активных растворов безопасной концентрации этот
путь невозможно реализовать из-за отсутствия неактивных изо-
топов для тяжелых элементов. Однако при удельной активности
0,06 мкюри/л по а-излучению можно будет индицировать мно-
гие процессы, кроме связанных с излучением твердой фазы са-
мого изотопа. Приходится идти на повышение активности.
2. 10%-ный раствор природного урана позволяет изучать
подавляющее количество вопросов химии этого элемента, вклю-
чая исследование твердых фаз. При этом превышении ПДК бу-
дет в пределах 500—1000 раз. Проводя все операции без нагре-
ва в боксах, а с нагревом и газовыделением в тягах из нержа-
веющей стали или отделанных пластиком и снабженных фильт-
ром, можно уверенно не опасаться превышения дозы в воздухе.
Рабочие поверхности должны дезактивироваться при дозимет-
рическом контроле, а конденсаты выливаться после необходимо-
го разбавления водой. Обязателен дозиметрический контроль.
Соответственными концентрациями радиоактивных веществ
называют такие, которые при работе дают близкое превышение
ПДК по пару, конденсату, при пролитии и по другим показате-
лям, связанным с опасностью внутреннего облучения. 10%-ному
раствору природного урана соответствует раствор LaH0 с C-ак-
тивностью 300 мкюри/л и раствор Ри239, содержащий 1 мг в 1 л.
С ними следует работать с теми же предосторожностями
от внутреннего облучения, как и для 10%-ного раствора природ-
ного урана.
Для защиты от жестких компонентов C- и уизлучения La140
необходим защитный экран и применение захватов. Таким об-

212 Биологическое действие ионизирующих излучений
разом, соответствие в этом случае распространяется только на
опасность внутреннего облучения.
Для Ри239 при концентрации 1 мг/л соответствие более пол-
ное, так как охватывает и внешнее, и внутреннее облучение. Для
соответственных растворов этой активности очень полезны вы-
парные установки с К0ч = Ю7 раз.
3. Растворы 1 мг/л Ри239 не позволяют решать вопросы, свя-
занные с изучением твердых фаз этого элемента. Увеличение
концентрации и, значит, активности еще в 100 раз против соот-
ветственной 10%-ному раствору ?/прир позволит освещать свой-
ства многих осадков Ри239.
Превышение ПДК по пару для 1%-ного раствора Ри239
здесь будет более чем в миллион раз и потому простейший тип
лабораторий рекомендован быть не может1. Необходима лабора-
тория, спроектированная по трехзональному принципу и снаб-
женная цепью герметически связанных между собою перчаточ-
ных боксов и вытяжных шкафов (металлических). Фильтры на
выходе тяг и боксов обязательны. Открытые препараты плуто-
ния из них не вынимаются, реактивы и пр. задаются через чистые
щлюзы; замена фильтров, ремонт и дезактивация ведутся из зоны
ремонтного коридора. Обязателен дозиметрический контроль.
4. При жестком у-излУчении на уровне 100 мг-экв Ra рабо-
тают в толстостенных металлических шкафах с простейшими
.маншпулятограми (шпатовыми). При активности 1 кюри A г-экв
Ra)w выше переходят к горячим камерам со сложными манипу-
ляторами. В обоих случаях обязательна трехзональная плани-
ровка помещений лаборатории и дозиметрическая служба.
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 6 РАЗДЕЛА II
1. Доклады иностранных ученых на Международной конференции по
мирному использованию атомной энергии. Дозиметрия ионизирующих из-
лучений, ГТТИ, 1956.
2. Применение метода меченых атомов в физике и технике, сб, статей
под ред. канд, хим, наук В. Г, Васильева, М, 1955,
3. С. М. Райский и В, Ф, Смирнов. Физические основы метода ра-
диоактивных индикаторов, ГТТИ, 1956.
4. Горячие лаборатории и их оборудование, под ред. Н. Ф. Правдюка и
Г. Н. Яковлева, Атомиздат, 1960.
5. А, Валь и Н. Б о н и е р. Использование радиоактивности при хими-
ческих исследованиях, ИЛ, 1954.
6. Г. Си бор г и Дж. Кац, Актиниды, ИЛ, 1955.
7. А, В; Николаев и Н. М. С и н и ц ы н. Поведение радиорутения при
Экстракции. Доклад на конференции по применению изотопов в науке и
технике, М„ 1957-
i 8. Сб. «Иониый обмен», под ред. чл.-корр. К- В. Чмутова, М„ 1951.
$рр<. 175 И' далее, см. также С. Е. Бреслер, Радиоактивные элементы,
изд. третье, ГТТИ, стр. 222.
* ВиДимЬ,. в простейшей лаборатории можно применить только ультра-
микрометод.

Часть И
ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
РАЗДЕЛ I
ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Глава 1
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
§ 1. ДЕТЕКТОРЫ ИЗЛУЧЕНИЙ
Электронные дозиметрические приборы содержат в качестве
первичного элемента устройство, в котором различные виды из-
лучений вызывают появление электрических сигналов, регистри-
руемых прибором. Таким устройством сложит ионизационная
камера либо счетчик частиц. Ниже приводится описание этих
устройств. ;
Ионизационные камеры
Принцип действия и вольтамперные характеристики
ионизационных камер
Принцип действия ионизациойной камеры основан на явле-
ниях, происходящих в газе, заключенном между металлическими
электродами с разностью потенциалов, необходимой для созда-
ния между ними электрического поля. Если бы газ, заключен-,
ный между электродами, состоял только из нейтральных атомов
или молекул, то между электродами не было бы электрического
тока. Однако в результате ионизирующего действия излучения в
газе возникают электроны и ионы, которые могут служить носи-
телями тока, перемещаясь под действием электрического поля.
Таким образом, между электродами может возникнуть элек-
трический ток, сила которого зависит от ряда факторов, в том
числе от ионизирующей способности излучения. Поэтому можно
оценить ионизирующую способность излучения, измеряя силу
тока между электродами. Однако такая-оценка может быть
правильной при определенных условиях, которые станут ясными
из рассмотрения вольтамперной характеристики ионизационной

214
Дозиметрические приборы
камеры, т. е. зависимости силы тока в газовом промежутке от
напряжения между электродами.
На рис. 36 изображен примерный вид вольтамперной ха-
рактеристики, на которой можно отметить три участка:
/ — участок, в котором сила тока увеличивается приблизи-
тельно пропорционально напряжению, //—переходной участок,
/// — участок насыщения, в котором сила тока не зависит от на-
пряжения.
Такой вид вольтамперной характеристики можно объяснить
следующим образом. В газе происходят одновременно два про-
тивоположных процесса — ионизация под действием излучения
и рекомбинация, т. е, воссоединение молекул из ионов и элект-
ронов. Электрическое поле
между электродами воздейст-
вует на один из этих процес-
сов; «растаскивая» электроны
и ионы, оно препятствует ре-
комбинации. Чем сильнее
электрическое поле, тем быст-
рее движутся электроны и ио-
ны в разные стороны и тем
меньше промежуток времени,
в течение которого возможно
Рис. 36. Семейство вольтамперных взаимодействие между ними,
характеристик ионизационной камеры Поэтому при нулевом напря-
3 2 1 жении между электродами
процессы ионизации и реком-
бинации взаимно уравновешиваются, а при наличии напряже-
ния первые преобладают над вторыми. При увеличении напря-
жения количество актов рекомбинации уменьшается, а количе-
ство актов ионизации не меняется, отчего число носителей тока
(а следовательно, и сила тока) увеличивается. Однако это про-
исходит лишь до того значения напряжения, при котором ре-
комбинация практически прекращается. При таком напряже-
нии все электроны и ионы, возникающие в результате иониза-
ции, не рекомбинируют и участвуют в токе. Тогда дальнейшее
повышение напряжения не влечет за собой увеличения тока и
наступает насыщение.
Таким образом, только в режиме насыщения сила тока пол-
ностью определяется ионизирующей способностью излучения,
т. е. количеством электронов и ионов в единице объема, создан-
ных в результате ионизации излучением. При изменении ионизи-
рующей способности излучения / соответственно изменится и
сила тока насыщения; при этом вольтамперная характеристика
в области насыщения расположится выше или ниже, как пока-
зано на рис. 36, где изображено семейство вольтамперных ха-

Основные элементы дозиметрических приборов 215
рактеристик, полученных для различных значений ионизирую-
щей способности излучения. Следовательно, между силой тока
и ионизующей способностью излучения существует пропорцио-
нальность, которая может быть практически использована для
измерения интенсивности излучения по ионизационному току.
Такой способ измерения называется интегральным в отличие
от импульсного способа, который заключается в следующем.
Каждая частица или фотон создает в ионизационной камере
порцию зарядов обоих знаков, которые, двигаясь под действием
электрического поля к электродам, вызывают во внешней цепи
кратковременный ток, т. е. импульс тока. Величина этого им-
пульса тока пропорциональна ионизующей способности части-
цы, что позволяет определить сорт или энергию частицы. Вклю-
чив в цепь ионизационной камеры прибор, регистрирующий
каждый импульс тока, можно зафиксировать каждую частицу в
отдельности и сосчитать число частиц в единицу времени. Им-
пульсный способ измерения более точен (особенно при неболь-
шой интенсивности излучения), однако при большой скорости
счета (начиная с тысяч импульсов в минуту) импульсный спо-
соб требует более сложной аппаратуры; в этом случае часто
применяется интегральный способ измерения. Для счета импуль-
сов используются устройства с малой постоянной .времени (т. е.
быстродействующие); интегральное измерение осуществляется
устройствами с большой постоянной времени (т. е. весьма .инер-
ционными).
При выборе рабочего режима ионизационной камеры необ-
ходимо стремиться к тому, чтобы напряжение соответствовало
участку насыщения, по следующим причинам:
1) в участке насыщения существует линейная зависимость
между силой тока и ионизирующей способностью, что обеспечи-
вает точность измерения;
2) ток насыщения не зависит от напряжения, что устраняет
влияние на измерения нестабильности питающего напряжения;
3) при насыщении сила тока больше, чем в режиме закона
Ома, что обеспечивает большую чувствительность.
Режима насыщения можно добиться подбором напряжения,
давления газа, формы электродов, расстояния между ними, по-
ложения излучателя, а также дозировкой излучения. Все эти ме-
ры направлены к ухудшению условий рекомбинации, которая
препятствует достижению насыщения.
Так, например, при сближении электродов возрастает напря-
женность поля, а следовательно, и скорость движения электро-
нов и ионов. От этого уменьшается время, в течение которого
они могут взаимодействовать между собой при встрече и, следо-
вательно, уменьшается вероятность рекомбинации. В результа-
те насыщение достигается при меньшем напряжении. С другой

216
Дозиметрические приборы
стороны, при сближении электродов уменьшается часть пути,
которую частица проходит внутри камеры, и, следовательно,
число возникающих в ней ионов и электронов. От этого умень-
шается чувствительность, поэтому расстояние между электро-
дами нужно выбрать из компро-
миссных соображений.
Дозировка излучения также
позволяет получить насыщение
при меньшем напряжении, так
как с увеличением интенсивности
излучения увеличивается и плот-
ность электронов и ионов в каме-
ре, а следовательно, и вероят-
ность рекомбинации. Для умень-
шения дозы излучения, поступа-
ющего в камеру, применяются
диафрагмы, закрывающие часть
излучателя. Для уменьшения ве-
роятности рекомбинации умень-
шают также часть пробега, ис-
пользуемого внутри камеры.
В тех случаях, когда насыщения достигнуть трудно, изме-
рения производятся при меньшем напряжении, а затем интерпо-
лируются к режиму насыщения. Это удобно сделать, построив
график К^а^ f{Ia)> имеющий вид, показанный на рис.
37.
О 100 200 300 400*30 1а
Рис. 37. График/а/^а =/(/а)
Ионизационные камеры для различных излучений
Ионизационные камеры имеют различное устройство в зави-
симости от природы регистрируемого ими излучения. Это разли-
чие вытекает из физических свойств этих излучений, которые
подробно рассмотрены в гл. 2 и 3.
Ионизационные камеры для а-излучения. Альфа-частицы ха-
рактеризуются большой ионизирующей способностью (несколь-
ко десятков тысяч пар ионов на пути в 1 еж в воздухе при нор-
мальных условиях) и сравнительно небольшим пробегом (в воз-
духе несколько сантиметров, в твердых телах — сотые доли мил-
лиметра). Малый пробег а-частиц позволяет при сравнительно
небольших размерах электродов и небольшом расстоянии меж-
ду ними использовать весь пробег или значительную его часть
внутри камеры. Поэтому а-камеры отличаются небольшими раз-
мерами.
Из-за плохой проникающей способности а-лучей препарат
помешают внутри камеры, либо делают в ней окошко (иногда
прикрываемое тонким слоем слюды) для прохождения а-частиц.

Основные элементы дозиметрических приборов
217
излучаемых препаратом, помещенным вне камеры. Это вызывает
неудобство в тех случаях, когда необходимо выбрать давление
воздуха неравным атмосферному или вместо воздуха наполнить
камеру другим газом.
Сильная ионизирующая способность является причиной
большой концентрации электронов и ионов в ионных следах,
оставляемых в газе а-частицами. Чем больше концентрация ио-
нов и электронов, образующихся при ионизации, тем больше
вероятность рекомбинации и, следовательно, необходимо боль-
шее напряжение для достижения насыщения. Как было указано,
следует принять меры, чтобы обеспечить режим насыщения.
Поэтому а-камеры работают обычно при сравнительно больших
напряжениях — порядка 1500—2000 в. В некоторых случаях
(при большой активности) насыщения не удается достигнуть и
при таких напряжениях.
Для а-частиц характерна прямолинейность ионных следов,
так как, обладая большой массой, они не отклоняются при вза-
имодействиях с электронами. При этом имеет существенное зна-
чение положение этих ионных следов относительно силовых ли-
ний электрического поля. Действительно, если, например, ион-
ный след совпадает с силовой линией поля, то ионы и электроны
двигаются под действием поля, оставаясь некоторое время внут-
ри следа, что увеличивает вероятность рекомбинации. Наобо-
рот, если ионный след перпендикулярен силовой линии, то
электроны и ионы под Действием поля быстро выходят из следа
в разные стороны, что уменьшает вероятность рекомбинации.
Поэтому для уменьшения напряжения насыщения нужно обес-
печить такое взаимное расположение ионных следов и силовых
линий поля, при котором возможно большее число частиц пере-
секает линии поля под
большими углами.
Конфигурация поля
определяется формой
электродов. На рис. 38, а
для примера изображе-
ны электроды, создаю-
щие поле невыгодной
формы, при котором ион-
ные следы совпадают с
1 ^ 5 силовыми линиями. Пло-
ские электроды (рис.
Рис. 38. Конфигурация электрического 38,6) обеспечивают при-
поли при различных формах электродов емлемую конфигурации
поля. Поэтому ионизаци-
онные камеры для а-излучения обычно имеют плоские элек-
троды.
w

2\S
Дозиметрические приборы
Ионизационные камеры для ^-излучения. Бета-частицы отли-
ваются от а-частиц значительно меньшей ионизирующей спо-
собностью (порядка десятков пар ионов на 1 см пути в воздухе
при нормальных условиях) и соответственно большей проникаю-
щей способностью. Пробег р-частиц в воздухе при нормальных
условиях — порядка нескольких метров, в твердых телах — не-
скольких миллиметров. Значительная часть р-частиц рассеивает-
ся при прохождении через вещество. Для использования все
го пробега р-излучения внутри ионизационной камеры приш-
лось бы делать камеру очень больших размеров. Поэтому в C-ка-
мере обычно используется лишь небольшая часть пробега и чем
больше камера, тем больше ее чувствительность. Практически
применяются камеры объемом 1—2 л.
Проникающая способность р-излучения такова, что можно
помещать препарат вне камеры, впуская в нее излучение через
окошко, прикрытое слоем алюминия (толщиною порядка 0,1 мм)
или бумагой. Алюминий или бумага служат фильтром защища-
ющим р-камеру от а-частиц.
У р-лучей ионизующая способность во много раз ниже, чем
у а-частиц, поэтому концентрация ионов и электронов в ионном
следе, а следовательно, и вероятность рекомбинации не столь
велика, как в а-камере. Поэтому насыщение достигается при
сравнительно небольшом напряжении, р-камеры работают при
напряжении порядка 300—400 в.
Для р-излучения характерна объемная ионизация, так как
р-частицы оставляют в газе криволинейный ионный след, откло-
няясь от своего пути при взаимодействии с электронами газа,
поэтому выбор конфигурации электрического поля не связан с
расположением следов. Форму электродов выбирают так, чтобы
получить возможно большую напряженность поля. Этой цели
удовлетворяют цилиндрические электроды, одним из которых
является стержень, расположенный на оси другого. Возле стерж-
ня создается большая концентрация силовых линий поля
(рис. 39), что обеспечивает достаточную для насыщения напря-
женность поля при сравнительно небольшом напряжении.
Ионизационные камеры для у-излучения. Гамма-излучение
характеризуется большой проникающей и слабой ионизующей
способностью. Кроме того, у~излУчение отличается от других
излучений самим механизмом ионизации газа, у-фотоны не про-
изводят ионизацию непосредственно, а вызывают вторичные
эффекты (фотоэффект, комптон-эффект и образование пар), в
результате которых возникают быстрые вторичные электроны
с энергией, доходящей до нескольких мегаэлектронвольт. Эти вто-
ричные электроны ионизируют газ аналогично р-частицам, поэ-
тому устройство у-камер определяется поведением вторичных
электронов.

Основные элементы дозиметрических приборов 219
Вторичные электроны возникают как в стенках у-камеры, так
я в наполняющем ее газе, причем и те и другие электроны иони-
зируют газ. Количество тех и других вторич-
ных электронов пропорционально количеству
«у-фотонов и зависит от их энергии, однако для
стенок и газа коэффициент пропорционально-
сти разный. Поэтому одно и то же излучение
вызовет разный ионизационный ток в зависи-
мости от того, какими вторичными электрона-
ми в большей степени создается ионизация га-
за— электронами, возникшими в стенках,
или электронами, возникшими в газе. Соот - -
у рация электриче-
лошение между теми и другими электронами Ского поля в р-ка-
может меняться в зависимости от многих фак- меРе с цилпндри-
т чески ми электро-
ТОрОВ (форма камеры, материал, из которого даМ!И
она сделана, толщина стенок, род и давление
газа, положение источника излучения относительно камеры,
спектральный состав излучения и т. д.) и трудно поддается уче-
ту. Следовательно, для того чтобы не менялся коэффициент про-
порциональности между ионизационным током и числом и энер-
гией у-ф°тонов, необходимо, чтобы газ ионизировался либо толь-
ко вторичными электронами, возникшими в газе, либо только
вторичными электронами, возникшими в стенках. Поэтому су-
ществуют два типа у-камер, а именно:
1) большие у-камеры, в которых приняты меры к тому, что-
бы в газ поступало как можно меньше вторичных электронов из
стенок и газ ионизировался только вторичными электронами.
возникшими в газе;
2) малые у-камеры, в которых ионизация газа почти целиком
осуществляется вторичными электронами, поступающими из
стенок.
Большие (газовые) ионизационные камеры
для у-изл учения. Размеры этих камер определяются про-
бегом вторичных электронов в газе. Если размеры камеры по-
зволяют использовать в ней весь пробег вторичных электронов,
то будет существовать линейная зависимость между энергией
у-фотонов и ионизационным током в камере, так как чем больше
энергия у-фотонов, тем больше пробег вторичных электронов и
тем больше ионов и электронов они создадут при ионизации. Од-
нако если в камере использован не весь пробег, то при увели-
чении энергии у-фотонов ионизационный ток не будет меняться,
так как не меняется длина той части пробега, которая использо-
вана внутри камеры. В этом случае нарушается линейная зави-
симость между энергией у-фотонов и ионизационным током, как
®

220
Дозиметрические приборы
показано на рис. 40, что затрудняет сравнение излучений раз-
ного спектрального состава. Для таких измерений необходимо,
чтобы размеры камеры были больше пробега вторичных элек-
Знергия излучения €
Рис. 40. Примерный вид зависимости между энер-
гией у-Фотои°в и ионизационным током при раз-
ных размерах ионизационной камеры:
/ — фотоэлектроны достигли стенок камеры; 2 — ком-
птон-электроны достигли стенок камеры
тронов в газе. Для этой цели была построена, например, камера
с плоскими электродами, длина которых и расстояние между
ними могли меняться до 3 м. Уменьшить размеры камеры мож-
но, применяя воздух при повышенном давлении F—10 ати) или
более тяжелый газ; и то и другое уменьшает пробег вторичных
электронов. При сравнении уизлУчения одного спектрального
состава можно пользоваться у камерами меньшего размера (объ-
емом 1—2 л).
В больших камерах принимаются меры к тому, чтобы почти
все вторичные электроны возникали в газе. Поэтому несмотря на
хорошую проникающую способность у-излУчения, его впускают
в камеру 5 и выпускают из нее через окошки А и В, как показа-
но на рис. 41. Для той же цели электрод М, собирающий ионы,
расположен в стороне от пути, по которому проходят улучи.
Если камера наполняется каким-либо газом, отличающимся

Основные Элементы дозиметрических приборов 221
по своей «природе или давлению от атмосферного воздуха, то
окошки прикрываются тонким слоем вещества, которое выбира-
ют так, чтобы оно мало поглощало и рассеивало у-лучи. В этом
случае окошки тоже будут служить источником вторичных элек-
тронов. Чтобы ионизация, созданная этими вторичными электро-
нами, не влияла на ионизационный ток в камере, применяют сис-
тему электродов, показа-нную на рис. 42. В камере этого типа,
кроме основного, собирающего электрода Е\, в цепь которого
включен измерительный прибор, имеются еше два собирающих
электрода Е2> которым сообщен тот же потенциал, что и сред-
нему электроду. Длина всех трех электродов выбрана большей,
г
л
—1
в
'12
К электрометру
Рис. 41. Р a an о л о ж он'и е
цилиндрических электро-
дов в большой укамере
Ри.с. 42, Одна из конструкций большой у-камеры
чем длина пробега вторичных электронов в газе. Поэтому вто-
ричные электроны, возникшие в материале, прикрывающем
окошко, производят ионизацию только в той части газа, которая
расположена возле крайних, собирающих электродов. Часть га-
за, расположенная возле среднего электрода, ионизируется толы
ко теми вторичными электронами, которые возникли в газе. Та-
ким образом, вторичные электроны, возникшие в материале,
прикрывающем окошки, не влияют на показания измерительного
прибора.
В некоторых у-камерах стенки и электроды покрывают сло-
ш легко-го вещества. Это уменьшает вероятность испускания
вторичных электронов под действием у-излучения, так как чем
меньше атомный номер, тем меньше рассеяние излучения и из-
лучение флуоресценции.
Вторичные электроны, возникшие в газе при действии на не-
го у-лучей, имеют примерно такую же ионизирующую способ-

222
Дозиметрические приборы
ность, что и р-частицы. Следовательно, вероятность рекомбина-
ции и напряжение насыщения такие же, что и в случае E-излуче-
ния. Поэтому укам^рЬ1 работают при напряжении того же по-
рядка, что и р-камеры C00—400 в).
Характер ионизации, производимой вторичными электронами,
такой же, как и в случае р-излучения, т. е. объемный. Поэтому
форму электродов выбирают из тех же соображений.
Малые (твердые или наперстков ые) иони-
зационные камеры для у~излУчения- В малых
ионизационных камерах ионизация газа осуществляется элек-
тронами, возникающими в стенках. Для этого объем газа в ка-
мере выбран очень маленьким, а толщина стенок выбрана по-
рядка пробега вторичных электронов в веществе стенки. Боль-
шая толщина стенки бесполезна, так как вторичные электроны,,
возникшие в стенке дальше от ее внутренней поверхности, чем
на расстояние пробега, не попадут в газ и не вызовут в нем
ионизации. Кроме того, излишняя толщина стенки увеличивает
поглощение в ней у_излУчения. Так как пробег вторичных элек-
тронов в твердом веществе мал, то размеры таких твердых ка-
мер получаются незначительными, отчего они и получили назва-
ние наперстковых.
Конструктивно наперстковая камера представляет собой тру-
бочку 1 из материала, эквивалентного воздуху', внутри кото-
рого на очень хорошем (обычно янтарном) изоляторе 2 укреп-
лен металлический электрод 3 (рис. 43).
Принцип действия камеры следующий. Металлическому элек-
троду 3 сообщается некоторый заряд, после чего трубку закры-
вают крышкой и подвергают облучению. При прохождении че-
рез камеру у-лучей в ее стенках возникают вторичные электроны.
в количестве, пропорциональном интенсивности измеряемого-
•у-излучения 2. Эти вторичные электроны (быстрые, т. е. с энер-
гиями порядка сотен и тысяч килоэлектронвольт), переходя из
стенок в газ, ионизируют его, создавая в нем медленные электро-
ны и ионы в количестве, также пропорциональном интенсивности
у-излучения. Заряженный электрод собирает медленные элек-
троны или положительные ионы (в зависимости от знака его*
заряда), отчего часть его заряда нейтрализуется. В результате
1 Материалом, эквивалентным воздуху, называют вещество, в котором,
под действием у_лучей создается такое же количество электронов на единицу
массы, что и в воздухе. Таким материалом являются графит, бакелит, целлу-
лоид, целлофан и графитироваииая бумага.
2 Вторичных электронов возникает такое количество, какое возникло бы*
в воздухе, масса которого равна массе стенок, так как материал стенок эк-
вивалентен воздуху.

Основные элементы дозиметрических приборов
22а
заряд электрода уменьшается, причем уменьшение заряда а
единицу времени (т. е. ионизационный ток) пропорционально ин-
тенсивности излучения (числу фотонов в единицу времени), а
з
Т
Рис. 43. Одна из конструкций малой у-камеры:
/ — эбонит; 2 — янтарь; 3 — металлический стержень
изменение заряда за все время облучения пропорционально ко-
личеству улучей, прошедших через камеру за это время.
Изменение заряда определяется измерением потенциала
электрода до и после облучения. Обозначим через UK, U'K, QK
и Q 'к потенциал и заряд электрода до и после облучения соот-
ветственно. Тогда имея в виду, что
. QK - CJJK9
а
<?'к-(Ск + Сэ)?/к, A>
где С к и Сэ —емкости электрода и электрометра,
получим, что изменение заряда AQ = /А/ равно
A Q = Qk - Qk - CKUK - (Ск + Сэ) U'Kf B)
а ионизационный ток равен
CKUK — (CK + C9)U'K. C)
/=
А/
Величины AQ и / пропорциональны количеству у-лучей и интен-
сивности излучения соответственно.
Преимуществом малых ионизационных у-камер по сравнению-
с большими являются их малые размеры, позволяющие изготов-
лять их как карманные приборы, например в виде, подобном ав-
томатической ручке. Недостаток их — малая чувствительность.
Это объясняется тем, что лишь незначительная часть пробега
вторичных электронов используется в газе, где они создают
ионизацию. Малые ионизационные камеры применяются для
индивидуального дозиметрического контроля, т. е. для определе-
ния дозы излучения (количества у-лучей), прошедших через.

224
Дозиметрические приборы
организм человека за время его нахождения в зоне действия
излучения. Человек, подвергаемый контролю, снабжается малой
камерой, причем до и после облучения измеряется потенциал ее
электрода на стационарном электрометре. В настоящее время
для этой цели применяются более удобные карманные приборы,
содержащие в себе малую у'камеру вместе с миниатюрным
электрометром и микроскопом со шкалой, градуированной в
единицах излучения. Такой прибор позволяет непрерывно конт-
ролировать дозу излучения в процессе работы, не возвращаясь
к месту расположения стационарного прибора.
Ионизационные камеры для нейтронов. Нейтроны не могут
непосредственно ионизировать газ, содержащийся в ионизацион-
ной камере. Поэтому для регистрации нейтронов должна быть
созданы такие условия, при которых они вызызают появление
частиц, ионизирующих газ. Эти условия обеспечиваются одним
из процессов взаимодействия нейтрона с атомными ядрами ве-
щества, которые можно разделить на два следующих класса:
1. Упругое взаимодействие (или рассеяние). В этом
случае нейтрон при столкновении передает свою энергию атом-
ному ядру, которое приобретает скорость, достаточную для иони-
зации газа *. Для получения ядер отдачи междуэлектродное про-
странство ионизационной камеры заполняют такими газами, как
например СН4, С2Нб, С3Н8, С4Н10 и т. п. или применяют водород-
содержашие материалы для стенок. Присутствие водорода вы-
годно потому, что ядра водорода (протоны), будучи самыми лег-
кими из всех атомных ядер, воспринимают наибольшую долю
энергии нейтронов.
2. Ядерная реакция, при которой изменяется природа стал-
кивающихся частиц и освобождается частица, ионизирующая
газ. Практически используется обычно следующая реакция меж-
ду нейтроном и ядром бора:
Bj° + no-LiJ + He?f D)
т. е. реакция типа (п, а) в результате которой получаются а-час-
тицы (см. стр. 56). Для получения такой реакции междуэлект-
родное пространство ионизационной камеры заполняют каким-
либо соединением бора, обычно BF3.
Ионизационная камера, наполненная газом, содержащим бор,
применяется для регистрации медленных нейтронов, так как для
них эффективное поперечное сечение указанной реакции сравни-
тельно велико. Та же камера может быть использована и для
быстрых нейтронов, если окружить ее слоем парафина, доста-
точным для их замедления. Быстрые нейтроны регистрируются
также и с помощью ядер отдачи ионизационной камерой, у
которой стенки или газ содержат водород.

Основные Элементы дозиметрических приборов 225
Газовые счетчики частиц
Недостаток ионизационных камер — весьма малые значения
силы тока A0~ 12—10~~ 13 а ц ниже) и напряжении A0~5—
10~6 в и ниже), регистрация которых осуществляется весьма
чувствительными приборами, иногда содержащими сложные
усилительные устройства. Газовые счетчики благодаря исполь-
зованию в них газового усиления позволяют получить во много
раз большие токи A0~6 а) и напряжения (Ю-1 -МО1 в), ко-
торые можно зарегистрировать более грубыми приборами, со-
держащими простые усилители.
Принцип действия и вольт амперные характеристики газовых,
счетчиков
Принцип действия газового счетчика частиц основан на ис-
пользовании явления вторичной ионизации, обеспечивающего
огромное усиление тока (так называемое «газовое усиление»).
Это явление возникает при достаточно большом напряжении и
заключается в том, что электроны и ионы, созданные ионизиру-
ющим излучением (первичная ионизация), движутся под дей-
ствием электрического поля со столь большими скоростями, что
сами ионизируют газ (вторичные электроны). Так как возника-
ющие при этом вторичные электроны тоже могут ионизировать
газ, то процесс этот развивается лавинообразно, т. е. один пер-
вичный электрон может создать лавину электронов. При этом
число электронов в лавине быстро возрастает с увеличением пу-
ти, пройденного ею от точки ее возникновения до соответствую-
щего электрода. Длина этого пути находится в .прямой зависи-
мости от напряжения, так как чем больше напряжение, тем быст-
рее увеличивается скорость электрона, движущегося в поле к
аноду, и тем дальше от анода начнется вторичная ионизация.
Поэтому с увеличением напряжения сила тока быстро увеличи-
вается, как это видно из вольтамперной характеристики, изо-
браженной на рис. 44. На этой характеристике точка В отделяет
режим насыщения, используемый в ионизационной камере, от
режима вторичной ионизации (справа от точки В), в котором
работают газовые счетчики.
Практически важной задачей является обеспечение режима
иторичной ионизации при возможно меньшем напряжении. Для
этого принимают следующие меры:
а) конструкцию электродов выбирают цилиндрическую, т. е.
изготовляют катод в виде цилиндра и анод в виде тонкой нити
диаметром порядка нескольких десятков микронов. Увеличение

226
Дозиметрические приборы
напряженности поля возле нити обеспечивает большую скорость
электронов при сравнительно небольшом напряжении. Рабочее
напряжение газозых счетчиков не превосходит 1000 в\
б) взодят в разрядный промежуток газы с низким ионизаци-
онным потенциалом. Та
ким газом, одновременно
удовлетворяющим и дру-
гим требованиям, являет-
ся аргон;
з) при наполнении
указанными газами счет-
чики герметизируют, что
позволяет подобрать оп-
тимальное давление газа-
Если снимать вольт-
амперкую характеристи-
ку счетчика при различ-
ных ионизирующих излу-
чениях, то получится се-
Рис. 44. Вольтамперная характеристика га- мейство ВОЛЬТампернЫХ
зового счетчика частиц характеристик, в которое
в качестве параметра вхо-
дит ионизирующая способность излучения (рис. 44). При этом
в вольтамперной характеристике выявляются следующие три
области:
а) область ВС, где сохраняется та пропорциональность
между силой тока и ионизирующей способностью излучения, ко-
торая имеется в области насыщения. ВС называется поэтому об-
ластью пропорциональности газового усиления;
б) область CD, где указанная пропорциональность посте-
пенно нарушается, называемая областью ограниченной пропор-
циональности газового усиления;
в) область выше точки Д где сила тока не зазисит от иони-
зирующей способности излучения. Следовательно, в этом режиме
газовый разряд, возникший при действии излучения, может су-
ществовать и после прекращения действия излучения, т. е. по-
лучается самостоятельный разряд. Область выше точки D на-
зывается областью самостоятельного разряда или областью Гей-
гера.
В зависимости- от выбора режима газового усиления разли-
чают счетчики пропорциональные, работающие в режиме про-
порциональности, и счетчики Гейгера-Мюллера, работающие в
режиме самостоятельного разряда. Преимуществом пропорцио-
нальных счетчиков является их способность различать частицы
различной ^природы и различной энергии, т. е. обеспечивать им-
пульсы тока или напряжения, величина которых про-порциональ-

Основные элементы дозиметрических приборов 227
на ионизирующей способности частиц. Применяя электронные
устройства, отделяющие один от другого импульсы различной
величины (амплитудные дискриминаторы и ограничители), мож-
но с помощью пропорциональных счетчиков считать импульсы
от а-частиц, отфильтровывая от них импульсы, созданные дру-
гими частицами, либо получить энергетический спектр излуче-
ния. Однако коэффициент газового усиления (т. е. отношение
тока в режиме вторичной ионизации к току насыщения) пропор-
циональных счетчиков не превосходит нескольких сотен, что яв-
ляется их недостатком. Счетчики Гейгера-Мюллера, наоборот,
дают возможность получить очень большие импульсы тока и на-
пряжения, но не позволяют различать регистрируемые частицы
по амплитудам импульсов. Кроме того, режим Гейгера получа-
ется при более высоком напряжении, чем режим пропорциональ-
ности. Чтобы обеспечить режим Гейгера при напряжении, не
превосходящем 1000 в, необходимо подобрать газ с низким -по-
тенциалом ионизации (обычно аргон с примесями многоатом-
ных газов или галогенов) и оптимальное давление газа (поряд-
ка нескольких сантиметров ртутного столба). Поэтому счетчики
Гейгера-Мюллера должны быть герметически закрытыми, что
затрудняет их применение для регистрации а-излучения.
Существование указанных областей в режиме газового усиле-
ния объясняется 'следующими физическими процессами в счет-
чике. В области пропорциональности число лавин приблизитель-
но равно числу первичных электронов и поэтому ионизационный
ток пропорционален току насыщения, который, в свою очередь,
пропорционален ионизирующей способности излучения (линия
ah на рис. 44). При увеличении напряжения растет число элект-
ронов в лавине, но число лав,ин почти не меняется и остается рав-
ным числу первичных электронов. Однако при переходе в об-
ласть больших напряжений, т. е. в область ограниченной про-
порциональности, постепенно начинает играть заметную роль фо-
тоэмиссия катода. Фотоэмиссия катода вызвана тем, что в лави-
не, кроме процессов ионизации, происходят процессы возбужде-
ния атомов газа с последующим их возвращением к нормаль-
ному состоянию и высвечиванием фотонов. При напряжении, со-
ответствующем области ограниченной пропорциональности, чис-
ло фотонов в лавине настолько возрастает, что фотоэффект на ка-
тоде становится заметным, и число лавин отличается от числа
первичных электронов на величину числа лавин, созданных фо-
тоэлектронами катода. При этом процесс образования фото-
электронных лавин может повторяться многократно. С увеличе-
нием числа лавин возникает и причина, ограничивающая их раз-
витие. Лавины возникают только на небольшом расстоянии от
нити порядка ее радиуса, т. е. в области сильного поля, причем
электроны быстро уходят на нить, а оставшиеся ионы окружают

228
Дозиметрические приборы
кить положительно заряженным чехлом. Электрическое поле
между ионным чехлом и нитью направлено в сторону нити
(рис. 45), т. е. навстречу полю, созданному напряжением между
нитью и катодом. В ре-
зультате ионный чехол
ослабляет поле возле ни-
ти, что препятствует раз-
витию лавин (рис. 46).
При одном и том же на-
пряжении (см. прямую cd
на рис. 44) чем больше
число первичных электро-
нов, тем больше должно
быть и лазин (в том чис-
ле и фотоэлектронных).
Однако при большом чис-
ле лавин увеличивается
ионный чехол, что замед-
ляет рост тока с увеличе-
нием ионизующей способ-
ности излучения. Это на-
рушение пропорциональ-
ности выражено тем рез-
че, чем больше напряже-
ние, так как с повыше-
нием напряжения растет
сила тока, и следовательно, плотность ионов в чехле.
При дальнейшем увеличении напряжения вольтамперные
характеристики сливаются. Уже при приближении напряжения
к точке слияния характеристик (точка D) число фотоэлектрон-
ных лазин превосходит число лавин, созданных первичными
электронами. Но процесс повторения лавин остается еше зату-
хающим. При напряжении, при котором процесс повторения фо-
тоэлектронных лавин станет нарастающим, возникнет самостоя-
тельный разряд, продолжающийся и при отсутствии новых пер-
вичных электронов. Сила тока самостоятельного разряда, следо-
вательно, не зависит от первичной ионизации, а определяется
условиями равновесия между фотоэлектронами, возникающими
на катоде, и создающими их фотонами, возникающими в лавине.
Это равновесие должно состоять в том, что число фотонов, возни-
кающих з лавине, должно быть достаточным, чтобы на катоде
в результате фотоэффекта освободился хотя бы один электрон.
С повышением напряжения сформулированное условие самостоя-
тельного разряда выполняется при большем токе, поэтому вольт-
амперная характеристика продолжает возрастать.
Рис. 45. Электрическое поле между элект-
родами газового счетчика частиц при
наличии ионного чехла вокруг нити:
/ — анод; 2 — катод; 3 — ионный чехол; 4 —
электроны

Основные элементы дозиметрических приборов 229
&h&
UfU(
При развитии самостоятельного разряда вокруг нити возни-
кает и растет ионный
чехол, который ослаб-
ляет поле возле нити и
служит причиной пре-
кращения самостоя-
тельного разряда. Пос-
ле этого ионы движут-
ся к катоду и могут ос-
вобождать на нем в ре-
зультате вторичной
эмиссии электроны,
которые вызовут но-
вый самостоятельный
разряд, т. е. повтор-
ный импульс тока.
Этот импульс тока, яв-
ляющийся ложным с
точки зрения регистра-
ции частиц, может по-
вторяться многократ-
но. Поэтому в счетчике
Гейгера-Мюллера не-
обходимо принять ме-
ры к тому, чтобы не Рис. 46. Распределение потенциала и напря-
ДОпуСТИТЬ повторения женности поля между нитью и цилиндром;
umvnurn ш^пяиипгп ' ~ ПРИ отсутствии ионов; // — при наличии ионов;
ИСПулЬСа, ВЫЗВаННОГО г _ расст0яние от цснтра ннти; /-потенциал:
регистрируемой ЧаСТИ- Ег - нагруженность поля
цей. Эти меры называются гашением разряда в счетчике.
Гашение разряда в счетчиках Гейгера-Мюллера
В счетчиках Гейгера-Мюллера применяются два способа га-
шения:
1) за счет процессов во внешних цепях, присоединенных к
счетчику;
2) с помощью «гасящего» газа, вводимого в объем счетчика.
Счетчики, содержащие гасящий газ, называются самогасящи-
мися; счетчики, требующие для гашения изменения внешней це-
пи, называются несамогасящимися.
Несамогасящиеся счетчики Гейгера-Мюллера. Принцип га-
шения в несамогасящихся счетчиках заключается в том, что к
моменту прихода иона на катод, где он может освободить элект-
рон, напряжение между нитью и катодом понижается до зна-
чения меньшего, чем напряжение начала области Гейгера. В ре-

230
Дозиметрические приборы
зультате понижения напряжения освободившийся электрон не
вызовет в счетчике новый самостоятельный разряд. Понижение
напряжения достигается двумя способами.
Гасящее сопротивление. Газовый счетчик обычно
присодиняется к источнику питания через сопротивление, основ-
ным назначением которого является преобразование импульса
тока в импульс напряжения (рис. 47). Действительно, если бы
такого сопротивления не было (рис. 47, я), то напряжение на
счетчике было бы тождественно равно напряжению источника
"д—^о независимо от того, происходит ли в счетчике газовый
разряд. При наличии сопротивления (рис. 47, б) ив = ?/0 — iaR>
поэтому при отсутствии разряда иа= UQ (так как *'л = 0), а при
+ <*-
lV jl
I,
I
f
J I
Рис. 47. Схема присоединения -счетчика Рис. 48. Схема присоедине-
Гейгера к источнику питания ния счетчика Гейгера к ис-
точнику питания с учетом
паразитной емкости
разряде, вызванном в счетчике частицей, ua=U0— ia R\ следова-
тельно, при каждом разряде напряжение на счетчике уменьшает-
ся на величину падения напряжения на сопротивлении R от раз-
рядного тока. Это временное уменьшение напряжения и состав*
ляет тот импульс напряжения, с помощью которого регистри-
руется частица. В паузах между импульсами напряжение на
счетчике иаравно напряжению источника UQl так как сила тока
В том случае, когда сопротивление R выполняет такую функ-
цию преобразования импульса тока в импульс напряжения, оно
называется нагрузочным сопротивлением. Обычно
нагрузочное сопротивление счетчика выбирают порядка 1 —
2 мгом. При таком значении сопротивления импульс напряжения
iaR мал (Ю-1—10° в) по сравнению с напряжением источника
U0. Напряжение на счетчике иа изменяется настолько незначи-
тельно, что не выходит из области Гейгера (см. вольтамперную
характеристику рис. 44). Если же величину сопротивления вы-
брать во много раз большей, то импульс напряжения увеличит-
ся и напряжение иа =UQ — iaR во время разряда станет меньше,
чем напряжение начала области Гейгера. В этом случае сопро-

Основные элементы дозиметрических приборов 231
тивление называется гасяшим, так как оно предотвращает воз-
можность повторения самостоятельного разряда от электрона,
освобожденного ионами на катоде. Величину гасящего сопротив-
ления выбирают обычно порядка 102—103 мгом, что соответст-
вует импульсу напряжения порядка сотен вольт.
Недостаток применения гасящего сопротивления заключает-
ся в следующем. Между нитью и катодом счетчика, а также меж-
ду соединительными проводами и электродами усилительной
лампы, присоединенной к счетчику, существует емкость. Эта
паразитная емкость эквивалентна конденсатору, включенному па-
раллельно счетчику. Она заряжается от источника напряжения
до величины U0 и при газовом разряде в счетчике разряжается
через него. Для восстановления напряжения на счетчике после
разряда до первоначального значения необходимо, чтобы пара-
зитная емкость С0 (рис. 48) снова зарядилась до напряжения
U0 через сопротивление R. При большой величине этого сопро-
тивления процесс восстановления напряжения требует значитель-
ного времени 1. Следовательно, гасящее сопротивление во много
раз увеличивает промежуток времени после разряда в счетчике,
через который следующая частица может вызвать в нем раз-
ряд при нормальном напряжении и создать импульс нормальной
величины. Другими словами, гасящее сопротивление ухудшает
разрешающую сто собность счетчика, под которой по-
нимается минимальный промежуток времени между двумя попа-
даниями в счетчик частиц, которые он регистрирует как от-
дельные.
Гасящая схема. Другой способ понижения напряжения
на электродах счетчика заключается в присоединении к нему спе-
циальной (гасящей) схемы, генерирующей отрицательный им-
пульс напряжения при каждом разряде в счетчике (рис. 49).
Для этой цели применяется обычно схема одновибратора, рас-
смотренная ниже. При возникновении между нитью и катодом
счетчика импульса напряжения, вызванного действием частицы,
в схеме одновибратора происходят процессы, приводящие к
скачкообразному понижению напряжения между присоединен-
ными к ней'электродами счетчика. При этом напряжение остает-
ся пониженным в течение некоторого времени, а затем скачком
восстанавливается до нормального. Величина получившегося от-
рицательного импульса напряжения, накладывающегося на на-
пряжение источника, регулируется так, чтобы напряжение иа
стало меньше напряжения начала области Гейгера Uz. Длитель-
ность этого импульса устанавливается достаточной для того, что-
1 Так» например, если паразитная емкость Со=30 мкмкф, а сопротивле-
ние=108 ом, то постоянная времени будет С0/? = 3 . 10—1!. 108=3. 10—* сек. (о
постоянной времени см. § 1, гл. II).

232
Дозиметрические приборы
бы напряжение не повысилось до нормального к моменту прихо-
да ионов на катод.
Преимуществом гасящей схемы является быстрое, скачкооб-
разное восстановление напряжения, что увеличивает разрешаю-
щую способность счетчика. Однако схема прибора существенно
усложняется, так как одновибратор содержит две электронные
лампы.
П 1
1 ]
\ ;
д
I
L- —
я t
Рис. 49. Диаграмима напряжений на электродах счетчика
при действии гасящей схемы:
/ — гасящая схема; // — гасящее сопротивление; U2 — начало са*
мостоятельного разряда
Самогасящиеся счетчики Гейгера-Мюллера. Гашение счет-
чиков за счет процессов в газовом промежутке устраняет
необходимость вносить какие-либо изменения во внешнюю схе-
му. Поэтому самогасящиеся счетчики ие требуют ни гасящего
сопротивления, ухудшающего разрешающую способность, ни га-
сящей схемы, усложняющей прибор, и, следовательно, обеспе-
чивают хорошую разрешающую способность при простейшей
схеме рис. 47, содержащей нагрузочное сопротивление порядка
мегома.
Принцип действия самогасящихся счетчиков осьован на при-
менении таких газов, ионы которых, достигая катода, по тем или
иным причинам не вызывают на нем появления свободных элек-
тронов, которые могли бы вызвать ложный разряд. Чтобы ра-
зобраться в этих причинах, рассмотрим процессы, возникающие
на катоде при падении на него ионов.
При приближении иона к катоду на расстояние 10 ~7 см его
поле становится достаточным, чтобы он мог вырвать с поверх-
ности катода электрон и присоединить его к себе. При этом об-
разуется нейтральная молекула, которая будет находиться в воз-
бужденном состоянии. Действительно, присоединив к себе элек-
трон, ион затратил энергию, равную работе выхода у материала
катода, а запас его энергии численно равен его потенциалу иони-
зации U. Следовательно, запас энергии возбужденной молекулы

Основные элементы дозиметрических приборов
233
численно равен U — <р. Если U — <р>'<р, т. е. ?/>2<р. то этот за-
пас энергии возбужденной молекулы достаточен, чтобы вырвать
из катода еше один электрон, который окажется свободным, так
как возбужденная молекула нейтральна. Этот второй свободный
электрон может вырываться двумя путями:
а) при приближении к катоду на расстояние 2- 10~~8 см воз-
бужденная молекула может непосредственно передать свою
энергию электрону катода, вероятность чего при таком расстоя-
нии становится близкой к единице. Для этого требуется время
порядка 2- Ю-2 сек.;
б) возбужденная молекула может вернуться к нормальному
состоянию с испусканием фотона, который может вызвать фото-
эффект на катоде. Время жизни возбужденной молекулы по от-
ношению к излучению имеет порядок Ю- сек.
В качестве гасящих газов применяют многоатомные газы ти-
па метана, пары этилового спирта, ацетона и др., а также пары
галогенов Cl2, Br2, J2. Особенностью этих газов и паров кроме J2,
является сплошной спектр поглощения в ультрафиолетовой об-
ласти, отчего их возбужденные молекулы диссоциируют. Время
существования возбужденной молекулы по отношению к диссо-
циации порядка 10~13сек. Это время значительно меньше време-
ни, необходимого для высвечивания, или времени, которое нужно
для того, чтобы возбужденная молекула приблизилась к като-
ду и непосредственно вырвала электрон. Поэтому возбужденные
молекулы указанных газов израсходуют свою энергию на диссо-
циацию, а не на вырывание второго (свободного) электрона.
J2 не обладает сплошным спектром поглощения и не диссоцииру-
ет, но его ионизационный потенциал (9,7 в) меньше удвоенной
работы выхода для некоторых материалов катодов (т. е.
U> 2ф), что также делает невозможным вырывание из катода
второго (свободного) электрона.
Таким образом, счетчик, наполненный многоатомным или га-
логенным газом или паром, будет самогасящимся, так как ионы,
падающие на катод в процессе разряда, не создадут на нем тех
свободных электронов, которые могли бы вызвать ложный раз-
ряд К Наоборот, счетчик с медным катодом, наполненный чистым
аргоном, является несамогасящимся, так как потенциал иониза-
ции аргона ?/=15,7 в, а работа выхода меди ф = 4ч-4,5 эв, и, сле-
довательно, условие ?/>2ф выполняется, что влечет за собой по-
явление свободных электронов на катоде после нейтрализации
ионов.
Однако наполнение счетчика чистым гасящим газом невыгод-
но, так как при диссоциации повышается давление газа, что из-
меняет режим его работы. Потенциал зажигания счетчиков, на-
Точнее было бы сказать, что вероятность ложного импульса мала.

234
Дозиметрические приборы
полненных чистым гасящим газом, выше, чем при наполнении его
аргоном. Кроме того, в многоатомных гасящих газах могут об-
разовываться отрицательные ионы, которые движутся к аноду
с меньшей скоростью, чем электроны, и не вызывают лавин, что
уменьшает импульс тока. При этом величина импульса тока за-
висит от места попадания частицы в счетчик, так как чем даль-
ше от нити возникают первичные электроны, тем больший путь
они проходят и тем больше вероятность образования отрица-
тельных ионов. Поэтому счетчики наполняют инертным газом,
добавляя в него в качестве примеси небольшое количество га-
сящего газа. Опыт показывает, что для гашения достаточно до-
бавить всего 10% многоатомного газа или доли процента гало-
идного газа. Это объясняется следующим образом.
Ионы, возникающие в лавинах вблизи нити (лавины начина-
ют развиваться только возле самой нити на расстоянии порядка
ее радиуса), проходят весь путь от нити до катода и на этом пу-
ти испытывают столкновения с частицами газа. Так, например.
в счетчиже диаметром 1 см происходит 104 столкновений. При
столкновении иона инертного газа с нейтральной молекулой га-
сящего газа ион может нейтрализоваться, т. е. он может отнять
у молекулы гасящего газа электрон, превратив ее в ион. Это мо-
жет произойти при том условии, что потенциал ионизации у
инертного газа выше, чем у гасящего. Так как число столкнове-
ний велико, то велика и вероятность указанного явления. Таким
образом, к катоду будут двигаться только ионы гасящего газа,
не вызывающие на нем появления свободных электронов1.
В качестве инертного газа обычно выбирают аргон, потенци-
ал ионизации которого A5,7 в) выше, чем потенциал ионизации
гасящего газа или пара (так, например, для этилового спирта
?/=11,3 в, для Cl2, Br2, J2 ?/=13,2; 12,8; 9,7 в соответственно).
Давление аргона выбирают порядка 100 мм рт. ст., а галогенно-
го газа — порядка десятых долей миллиметра ртутного столба.
Самогасящиеся счетчики с галогенными газами (галогенные)
обладают рядом преимуществ по сравнению со счетчиками, со-
держащими в качестве примеси многоатомные пары (спиртовы-
ми):
1. В спиртовых счетчиках диссоциировавшие молекулы вос-
станавливаются очень медленно. Это приводит к расходу гася-
щего газа и ограничивает время их непрерывной работы, что яв-
ляется их недостатком по сравнению с несамогасящимися счет-
чиками. В галогенных счетчиках атомы галогенов, образовав-
шиеся при диссоциации, вновь соединяются в двухатомные мо-
1 При этой нейтрализации атомов основного газа высвечиваются фотоны
с энергией, равной разности потенциалов ионизации основного и гасящего га-
зов, но эти фотоны не достигают катода, а поглощаются молекулами гасяще-
го газа, которые диссоциируют.

Основные элементы дозиметрических приборов 235
лекулы, так что количество гасящего газа не уменьшается со
временем. Молекулы J2 вообще не диссоциируют, время непре-
рывной работы галогенных счетчиков практически не огра-
ничено.
2. Характеристики спиртовых счетчиков изменяются в зависи-
мости от температуры. При низкой температуре (ниже 20°) пары
спирта конденсируются и количество их убывает настолько что
счетчик перестает быть самогасящимся. Кроме того, от этого
ухудшается изоляция и могут возникнуть ложные разряды. Для
галогенных счетчиков характерно отсутствие температурной за-
висимости в пределах от +100° до —80°.
3. Галогенные счетчики работают при низких напряжениях
C00—400 в). Это объясняется низким потенциалом ионизации
галогенных газов. Как известно, добавление к основному га-
зу небольшого количества примеси, у которой потенциал иониза-
ции немного ниже, чем потенциал возбуждения метастабильного
уровня основного газа, снижает потенциал зажигания разряда
в этом газе. Это объясняется тем, что возбужденные метаста-
бильные атомы основного газа, сталкиваясь с молекулами лри-
меси, могут отдать им свою энергию и ионизировать их (соударе-
ния второго рода). Поэтому потенциал зажигания определяется
не потенциалом ионизации основного газа, а его потенциалом
возбуждения метастабильного состояния.
Недостаток галогенных газов — их способность химически
взаимодействовать с большинством материалов, из которых из-
готовляются катоды. Поэтому в галогенных счетчиках применя-
ются в качестве материала катода акводаг (графит), тантал,
сталь и вольфрам.
В заключение необходимо отметить важную особенность про-
текания разряда в самогасящихся счетчиках. В этих счетчиках,
в отличие от несамогасящихся, фотоны, возникающие в лавинах
возле нити, не достигают катода, а поглощаются молекулами
гасящего газа на небольшом расстоянии от нити. Самостоятель-
ный разряд поддерживается не фотоэмиссией катода, а фотоио-
низацией газа теми фотонами, которые успели ионизировать ато-
мы газа раньше, чем они могли столкнуться с молекулами гася-
щего газа. Следовательно, описанный выше фотонно-электрон-
ный механизм не охватывает весь объем счетчика, а развивает-
ся вблизи нити, постепенно распространяясь вдоль нее. Если
до того, как разряд достигнет конца нити, сделать ее потенциал
меньше потенциала начала области Гейгера, то самостоятельный
разряд прекратится. Поэтому иногда к самогасящимся счетчи-
кам присоединяют гасящую схему, которая, давая отрицатель-
ный импульс на нить счетчика, сокращает продолжительность
разряда и увеличивает тем самым разрешающую способность
счетчика.

236
Дозиметрические приборы
Счетная (рабочая) характеристика счетчика
Гейгера — Мюллера
Счетной, или рабочей, характеристикой счетчика называется
зависимость числа частиц в единицу времени N/t, — зарегистри-
рованных счетчиком (т. е. скорости счета), от напряжения иа
между нитью и катодом при неизменных прочих условиях (ак-
тивность образца, его расположение и т. д.). Эта характеристи-
ка может быть получена опытным путем значительно проще, чем
вольтамперная, с помощью радиометрическою прибора.
Примерный вид счетной характеристики показан на рис. 50.
Эта характеристика состоит из трех участков. Первый, наклон-
ный, участок соответствует такому интервалу напряжений, в
Рнс. 50. Примерный вид счетной характеристики
счетчика Гейгера: N/t — число частиц, зарегистри-
рованных счетчиком в минуту
котором не все частицы регистрируются счетчиком. Как пока-
зывает опыт, начало этого участка Vz (порог счета) совпадает
с началом области Гейгера на вольтамперной характеристике.
При напряжении U2 вероятность возникновения самостоятель-
ного разряда (регистрируемого прибором) тем больше, чем
больше первичных электронов создает частица в объеме счет-
чика и чем больше напряжение. Поэтому при напряжениях,
близких к U2, самостоятельный разряд вызывают только те ча-
стицы, которые создают много первичных электронов, т. е. ча-
стицы с большой ионизирующей способностью. При увеличении
напряжения вероятность самостоятельного разряда растет и он
может быть вызван частицами с меньшей ионизирующей спо-
собностью, отчего растет скорость счета. При некотором до-
статочно большом напряжении UA вероятность самостоятельного
разряда приближается к 1 и регистрируются все частицы, создав-
шие в объеме счетчика первичные электроны. Поэтому даль-
нейшее повышение напряжения не должно вызывать увеличе-
ния скорости счета и характеристика переходит во второй, поч-
ти горизонтальный участок А В «'плато). Некоторое отклонение

Основные элементы дозиметрических приборов 237
характеристики от горизонтального положения в этом участке
объясняется самопроизвольными ложными разрядами, возни-
кающими в счетчике помимо разрядов, вызванных регистрируе-
мым излучением. Число самопроизвольных разрядов растет с
напряжением и в конце плато становится настолько большим,
что характеристика начинает круто возрастать и переходит в
третий участок — участок самопроизвольного, негаснущего раз-
ряда.
Возникновение самопроизвольных разрядов связано с появ-
лением в объеме счетчика большого количества свободных элек-
тронов, которые, двигаясь под действием электрического поля к
нити счетчика, вызывают самостоятельный разряд. Причины по-
явления свободных электронов окончательно еще не выяснены.
Экспериментально установлено, что их количество растет с уве-
личением тока в разряде и, следовательно, с повышением напря-
жения. Установлено также, что число ложных разрядов увеличи-
вается в следующих случаях:
1) при наполнении счетчика газом, в котором возможны ме-
тастабильыые состояния. Метастабильные атомы испускают фо-
тоны после окончания разряда;
2) при изготовлении катода из материала с малой работой
выхода;
3) при загрязнении катода частичками пыли и грязи.
Кроме указанных явлений, при увеличении напряжения ра-
стет разрядный ток и, следовательно, число молекул, участвую-
щих в разряде. Поэтому в самогасящихся счетчиках растет и
число тех молекул гасящего газа, которые освободят на катоде
электрон раньше, чем произойдет их диссоциация.
По указанным причинам для удлинения плато и уменьшения
его наклона принимаются следующие меры:
1. Добавляют к основному газу небольшое количество при-
меси, у которой потенциал ионизации (например, у аргона
15,8 в) немного ниже потенциала возбуждения метастабильного
уровня основного газа (например, у неона 16,6 в). При этом еще
в процессе разряда метастабильные атомы, сталкиваясь с ато-
мами примеси, отдают им свою энергию и ионизируют их (удар
2-го рода).
2. Избегают применения для катодов материалов с малой ра-
ботой выхода и используют для этой цели медь, графит, сталь и
алюминий, причем алюминий покрывают изнутри цапон-лаком,
чтобы устранить возможность образования окислов, обладаю-
щих малой работой выхода.
3. Счетчик перед откачкой дегазируют, т. е. прогревают или
тренируют разрядным током в атмосфере кислорода. В резуль-
тате из металла выделяются окклюдированные в нем газы.

238
Дозиметрические приборы
4. Тщательно очищают (материал катода от грязи и пыли
промывкой и отжигом.
Практическое значение счетной характеристики заключается
в том, что она позволяет определить качество счетчика и выбрать
его рабочее напряжение. Качество счетчика тем выше, чем ниже
у него порог счета, длиннее участок плато и чем меньше наклон
UjrBQQ^QQd Uf 12001
Рис. 51. Определение качества счетчика по его
счетной характеристике:
а — нормальная характеристика: б — короткое плато;
в — наклонное плато; г — повышенный порог счета'
it
ЩпЩнйМг
Рис. 52. Семейство счетных характеристик при
различном числе частиц в минуту, действующих
на счетчик
этого участка (рис. 51). Рабочее напряжение должно соответ-
ствовать участку плато, В этом участке, во-первых, получается
наибольшая чувствительность счетчика, во-вторых, скорость сче-
та пропорциональна числу частиц в минуту, действующих на
счетчик (рис. 52); кроме того, она мало зависит от напряжения,
которое может быть нестабильным. Выбирая напряжение в пре-
делах плато, следует стремиться к то-му, чтобы о\ю было по воз-
можности меньшим (примерно отстояло на несколько десятков
вольт от левого .края плато), так как в левой части плато мень-
ше, самопроизвольных разрядов. В самогасящихся счетчиках вы-
бор напряжения в левой части плато удлиняет срок непрерывной
работы, так как чем ниже напряжение, тем меньше и сила тока
(см. область Гейгера в вольтам.перной характеристике рис 44)
и, следовательно, в разряде участвует (и диссоциирует) меньше
молекул гасящего газа.

Основные элементы дозиметрических приборов 239
Газовые счетчики частиц для различных излучений
После описания общих принципов устройства газовых счетчи-
ков частиц следует указать на их особенности, связанные с при-
менением для регистрации различных излучений.
Для счета а-частиц, как было указано, применяются пропор-
циональные счетчики, позволяющие отделить большие импульсы
тока, созданные а-частицами, от остальных импульсов (в том
числе от помех), а также произвести анализ а-частиц по энер-
гиям. Такие счетчики обычно делают открытыми, чтобы исклю-
чить поглощение а-частиц. При этом режим газового усиления
получается при сравнительно большом напряжении порядка ки-
ловольт, а величина импульсов тока получается недостаточной
для их непосредственной регистрации. Поэтому применяются
ламповые усилители, состоящие из нескольких каскадов. Для
уменьшения рабочего напряжения и увеличения импульсов тока
а-частицы регистрируют также и счетчиками Гейгера—Мюл-
лера. Эти счетчики называются торцовыми, так как у них один
торец трубки закрыт тонкой слюдяной пластинкой, через кото-
рую могут проходить а-частицы. Анод в виде стержня толщиной
порядка четверти миллиметра закреплен в другом торце трубки;
на свободном его конце укреплена стеклянная бусинка для
устранения самопроизвольных разрядов на острие.
Торцовые счетчики Гейгера—Мюллера применяются также
для регистрации мягкого C-излучения с энергиями частиц поряд-
ка десятков и первых сотен килоэлектронвольт. Для более жест-
кого [3-излучения (частицы с энергиями более 300 кэв) исполь-
зуются C-счетчики обычного типа. Эти счетчики состоят из ме-
таллической тонкостенной трубки (обычно гофрированной для
увеличения прочности), которая служит катодом, и нити (анода)у
укрепленной на ее оси на изолирующих пробках. Толщина обо*
лочки эквивалентна примерно 20 мг!см2, поэтому C-частицы ука-
занных энергий проникают внутрь счетчика и вызывают иониза-
цию газа. Материалом стенки является алюминий, если счетчик
наполнен аргоном со спиртом в качестве гасящего газа. Для га-
логенных счетчиков обычно применяют сталь во избежание хи-
мического взаимодействия материала катода с гасящим газом,
понижения его давления и ухудшения его гасящих свойств.
Гамма-счетчики непосредственно не регистрируют фотоны.
Разряд в них вызывается быстрыми электронами, возникающи-
ми в катоде счетчика в результате воздействия на него у-излуче-
ния. Для повышения вероятности процессов, вызывающих появ-
ление быстрых электронов (фотоэффект, комптон-эффект), не-
обходимо увеличить толщину катода счетчика. Однако толщина
катода не должна превосходить максимальную длину свободного
пробега вторичных электронов в материале катода. При боль-

240
Дозиметрические приборы
шой его толщине увеличится только поглощение у-ф°тонов, но
число вторичных электронов, попадающих внутрь счетчика, уже
не будет увеличиваться. Так как этот пробег для существующих
катодов (медь, акводаг) не превышает десятых долей миллимет-
ра, то эти катоды изготовляют в виде тонкого слоя, нанесенно-
го на внутренней поверхности стеклянной трубки *. Поэтому \-
счетчикн обычно бывают «стеклянными», причем стекло однов-
ременно служит изолятором, на котором крепится нить. В качес-
тве материала для нити служит вольфрам, который легко может
быть впаян в стекло. Материалы, выбранные для катода, отли-
чаются большой работой выхода, что необходимо для уменьше-
ния фотоэмиссии, которая может вызвать ложные разряды под
действием света. Ограниченная толщина катода является при-
чиной низкой эффективности газового усчетчика, которая бы-
вает порядка 0,1 — 1% **.
В счетчиках нейтронов используются те же принципы, что и в
соответствующих ионизационных камерах. Счетчики медленных
тепловых нейтронов наполняются BF3, в котором нейтрон в ре-
зультате указанной ранее реакции создает ядра лития и гелия
(а-частицы) с энергиями 0,9 и 1,6 Мэв соответственно. При пол-
ном использовании пробега этих частиц образуется 80000 пар
ионов. Поэтому режим может быть выбран таким же, как и у
счетчика а-частиц, т. е. пропорциональным, что позволяет отде-
лять импульсы тока, вызванные нейтронами, от других. Для
счета медленных нейтронов можно использовать также и стенки,
покрывая их изнутри веществом, содержащим бор (бура, кар-
бид бора). Эффективность этих счетчиков для медленных нейтро-
нов порядка нескольких процентов. Для быстрых нейтронов эф-
фективность этих счетчиков очень мала, поскольку вероятность
реакции пропорциональна ¦—, где и — скорость нейтронов.
V
В этом случае применяются счетчики, наполненные метаном или
другими углеводородами, либо со стенками, покрытыми водо-
родсодержащими материалами (например, глицерин).
Сцинтилляционные счетчики
Описанные выше счетчики частиц обладают рядом существен-
ных недостатков, а именно:
1) недостаточной разрешающей способностью, не превышаю-
щей 10~4 сек.;
2) недостаточной эффективностью, особенно для у-излучения;
* В галогенных у*счетчиках делается стальной катод в виде отдельной
трубки, смонтированной внутри стеклянной.
** Эффективностью счетчика называется отношение числа разрядов
в счетчике к числу у*квантов» падающих на поверхность его катода.

Основные элементы дозиметрических приборов 241
3) отсутствием пропорциональности величины импульса
ионизирующей способности излучения в счетчиках Гейгера и ма-
лой величиной импульса тока в пропорциональных счетчиках.
Эти недостатки в значительной мере преодолены в сцинтил-
ляционных счетчиках. Они состоят из двух элементов—сцин-
тиллятора и фотоэлектронного умножителя.
. Назначение сцинтиллятора — преобразование регистрируе-
мых частиц во вспышки света (сцинтилляции). Эти сцинтилля-
ции воздействуют на фотоэлектронный умножитель, весьма чув-
ствительный электронный прибор, преобразующий сцинтилляции
в импульсы электрического тока, сосчитываемые радиометричес-
ким прибором.
Фотокатод коллектор
Рис. 53. Принцип действия фотоэлектронного умножителя
Фотоэлектронные умножители
Фотоэлектронные умножители представляют собой комби-
нацию вакуумного фотоэлемента с усилителем тока, в котором
многократно используется вторичная эмиссия. Так же как и
фотоэлементы, они преобразуют световой поток в электрический
ток, но отличаются от них гораздо более высокой (в миллионы
раз) чувствительностью. Они позволяют регистрировать изме-
рительными приборами ничтожные световые потоки (от 10~4 до
1 0~п люменов) К
Принцип действия умножителя показан на рис. 53. В стек-
лянной вакуумной трубке помещена система электродов, по-
верхность которых обработана таким образам, что их способ-
ность к фотоэмиссии и вторичной эмиссии повышается. Первый
электрод служит фотокатодом, на который направляется реги-
стрируемый световой поток. К каждому электроду приложено
напряжение таким образом, чтобы потенциал повышался от
электрода к электроду в порядке, обозначенном буквами Л, В,
С и т. д. Электроны, испускаемые фотокатодом под действием
1 Напомним, что 1 люмен (лм) — это световой поток, падающий на по-
верхность в 1 м2 при освещенности ее в 1 люкс (л/е). 1 лк — освещен-
ность, создаваемая источником света в 1 свечу (ев) на расстоянии 1 м. Че
ловеческий глаз может улавливать световые потоки порядка 10~12 лм.

242
Дозиметрические приборы
падающего на него света, направляются к электроду А, где в
результате вторичной эмиссии возникают новые электроны.
Благодаря высокой способности электрода А ко вторичной эмис-
сии каждый фотоэлектрон освобождает на нем несколько вто-
ричных электронов. Это число вторичных электронов (обозна-
чим его о) называется коэффициентом вторичной эмиссии. Элект-
роны вторичной эмиссии движутся от электрода А к электро-
ду В, где явление повторяется, и т. д. В результате от электро-
да к электроду движется лавинообразный поток, который до-
стигает последнего электрода, называемого коллектором. Если
число вторичных эмиттеров (динодов) равно пу то в цепи, в ко-
торую включен коллектор, можно получить силу тока /, кото-
рая в а" раз больше тока фотокатода /о , т. е.
/ = /0 зя, или — = а'1. E)
Величина - - называется коэффициентом усиления. Фор-
мула показывает, что коэффициент усиления быстро растет с
увеличением коэффициента вторичной эмиссии о и числа каска-
дов умножения п. Коэффициент а лежит в пределах от 3 до 10»
поэтому теоретически можно получить коэффициент усиления,
например, для десяти каскадов равным нескольким миллиар-
дам. На самом деле такие коэффициенты усиления не получа-
ются по ряду причин. Во-первых, не удается добиться одинако-
вой чувствительности поверхностен у всех электродов. Во-вто-
рых, электроны в действительности не движутся так, как пока-
зано на рисунке; большая часть электронов движется не к сле-
дующему электроду, а ко всем
остальным (особенно к кол-
*лектор\), находящимся под
более высоким потенциалом.
Чтобы увеличить усиление,
нужно, следовательно, напра-
вить электронный поток таким
Рис. 54. Схема расположения электро- образом, чтобы электроны ДВИ-
дов в фотоумножителе ФЭУ-19 и г ' ^ ^ „
ФЭУ-25: гались только к олижаишему
Л' - фотокатод: А — анод (коллектор) Электроду, Т. е. НуЖНЯ фОКуСй-
ровка.
В фотоэлектронных умножителях для фокусировки исполь-
зуют либо электростатическое поле, либо скрещенные электро-
статическое и магнитное поля. Электростатическая фокусиров-
ка, более распространенная, обеспечивается соответствующей
формой электродов, от которой зависит нужная конфигурация
поля. На рис. 54 схематически показана одна из разновидностей
системы электродов умножителя с электростатической фокуси-
ровкой. Эта система применяется, в частности, в выпускаемых

Основные элементы дозиметрических приборов 243
отечественной промышленностью фотоэлектронных умножите-
лях ФЭУ-19 и ФЭУ-25 (рис. 55).
Число каскадов умножителя и, следовательно, коэффициент
усиления, не могут превосходить определенных пределов, ко-
торые определяются двумя обстоятельствами. С одной сторо-
ны, термическая стойкость последних эмиттеров ограничивает
максимально допустимый ток на выходе умножителя. Эти эмит-
теры нагреваются в результате бомбардировки их электронами.
Рнс. 55. Внешний вид фотоумножителей ФЭУ-19 (больший) и
ФЭУ-25 (меньший)
В случае, например, кислородно-цезневых эмиттеров выходной
ток не должен превышать 1 ма/см2. С другой стороны, полезный
сигнал можно зарегистрировать лишь в том случае, если он
больше помехи. Следовательно, минимальное значение сигнала,
который еще может быть усилен умножителем, определяется
величиной помехи, т. е. того тока, который имеется при отсутст-
вии сигнала. Этот ток называется «темновым током» и получает-
ся в результате термоэмиссии фотокатода и утечки по стеклу
трубки.
Таким образом, поскольку гок коллектора ограничен, бес-
полезно увеличение коэффициентов усиления больше тон вели-
чины, которая позволяет регистрировать сигнал, близкий к уров-
ню темнового тока. Другой причиной, ограничивающей коэффи-
циент усиления, является обратная связь. Пары цезия или дру-
гие газы, выделяющиеся из эмиттеров благодаря повышению их
температуры, возбуждаются и ионизируются движущимися элек-
тронами. При этом возникают кванты света и ноны, достигающие

244 Дозиметрические приборы
катода. Они вызывают дополнительный выход из него электро-
нов и новые лавины, При определенных условиях может под-
держиваться лавина электронов при отсутствии полезного све-
тового сигнала. Конструкция электродов, схематически показан-
ная на рис. 54, устраняет попадание квантов света и ионов на
катод,
Ю'$
ю'7
W*
1000 1200 НЮ WOO 1800 2000 2200 2W0
Напряжение U. &
Рис. 56. Зависимость интегральной чувствительно-
сти J, а/лм (/) и темнового тока /г B) от напряже-
ния на 'аиоде (коллекторе)
Весьма важная характеристика фотоумножителя — интег-
ральная чувствительность /, т. е. отношение тока коллектора к
вызвавшему его световому потоку. Для данного умножителя
эта величина зависит от напряжения, так как с увеличением на-
пряжения растет и скорость электронов, от которой зависит ко-
эффициент вторичной эмиссии. Однако одновременно с увели-
чением интегральной чувствительности при повышении напря-
жения растет и темновой ток 1Т . На рис. 56 приведен график
зависимости этих величин от напряжения для ФЭУ-19,
Приведем основные данные для ФЭУ-19, содержащего 13
каскадов умножения. В предельном режиме напряжение между
катодом и последним эмиттером равно 2010 в. При этом свето-
вой поток 10~7 лм создает постоянный ток на выходе 100 мка
(интегральная чувствительность умножителя 1000 а/лм). Катод
сурьмяно-цезиевый, полупрозрачный, нанесен на внутреннюю
торцовую поверхность стекла колбы. Рабочая площадь като-
да— 9 см2. Интегральная чувствительность катода 26 мка!лм>
, , 103 а/лм
следовательно, коэффициент усиления равен =
26-1 СП6 а/лм
«4-Ю7.
Недостатками фотоэлектронных умножителей являются вы-
сокое напряжение питания, значительная неустойчивость и не-

Основные элементы дозиметрических приборов
245
однородность их параметров. Из графика рис. 56 видно, как
резко меняется чувствительность при изменении напряжения.
В связи с этим фотоумножители приходится питать от высокоста-
бильных источников постоянного напряжения. Для этой цели
применяют специальные стабилизированные выпрямители, та-
кие, как например, выпускаемый отечественной промышлен-
ностью «Орех», который обеспечивает стабильность выходного
напряжения ±0,5% при изменении сетевого напряжения на
10%.
Нестабильность параметров фотоумножителя вызывается не
только изменением напряжения, но и изменением температуры.
Сцинтилляторы
Фотоэлектронные умножители обеспечивают возможность ре-
гистрировать различные излучения. Для этой цели фотоумножи-
тель сочетается со сцинтиллятором (фосфором), т. е. с вещест-
вом, в котором наблюдается флуоресценция при прохождении че-
рез него частиц или фотонов. Вспышка света (сцинтилляция),
вызываемая в сцинтилляторе частицей, действует на фотокатод
умножителя, в котором возникает лавина электронов, собирае-
мых коллектором. В результате в цепи коллектора получается
импульс тока, величина которого достаточна для его регистрации.
В качестве сцинтилляторов применяются неорганические
кристаллы и органические сцинтилляторы. Последние, в свою
очередь, можно разделить на монокристаллические фосфоры
и сцинтиллирующие растворы. Эти растворы содержат актива-
тор, т. е. флуоресцирующее вещество, и растворитель, в кото-
ром возникает первичное возбуждение, вызывающее свечение
активатора и тем самым действующее на фотоумножитель. Рас-
творителями могут служить кристаллы, пластмассы или жидкости.
Из неорганических сцинтилляторов наиболее широко приме-
няется йодистый натрий, активированный таллием. Благодаря
высокой плотности сравнительно небольшое его количество пол-
ностью поглощает улучи в области энергий 0,5—1 мэв.
Бета-частица с энергией в 1 мэв порождает в нем 20—30 тыс.
фотонов. Его спектральная характеристика (полоса шириной
о о
800 А с максимумом на 4100 А) соответствует характеристике
сурьмяно-цезиевого катода фотоумножителя. По этим причинам
йодистый натрий является одним из наиболее эффективных из
всех известных фосфоров. Кроме того, довольно большая доля
энергии, переданной кристаллу уизлучением, превращается в
световую за счет фотоэффекта, что связано с высоким атомным
номером йода. Поэтому обеспечивается хорошая пропорцио-
нальность между интенсивностью вспышек света и энергией
у-квантов.

246
Дозиметрические приборы
Недостаток йодистого натрия — высокий показатель прелом-
ления (порядка 1,8), который затрудняет оптическое соедине-
ние кристалла с катодом фотоумножителя. Это недостаток пре-
одолевают, приклеивая кристалл к фотоумножителю канадским
бальзамом или вводя между ними «световод» из обычного или
органического стекла (люцита). Но и в этом случае потери на
отражение на границе раздела получаются большими. Другой
недостаток—неустойчивость кристалла в присутствии водяных
паров, в результате чего при длительном воздействии воздуха
он желтеет и становится непрозрачным для сцинтилляции. Для
устранения этого эффекта кристалл герметизируют, прикрывая
его торцы стеклянным или пластмассовым диском.
При регистрации а-частиц хорошие результаты дают экраны
из сернистого цинка, активированные серебром, подобные экра-
нам осциллографических трубок. Толщина этих экранов неве-
лика, так как у а-частиц проникающая способность мала, а
удельная ионизация велика.
йодистый натрий обладает малым временем высвечивания
по сравнению с другими неорганическими сцинтилляторами,
порядка B -г- 3) • 10~7 сек. Значительно меньшим временем
высвечивания обладают органические сцинтилляторы, что обес-
печивает высокую разрешающую способность счетчика. Эффек-
тивность органических сцинтилляторов меньше, чем у йодисто-
го натрия, но все же довольно высока.
Органические сцинтилляторы применяют либо в виде моно-
кристаллов, либо в виде активатора, растворенного в жидком
растворителе или в пластмассах. В первом случае получается
большая эффективность, во втором — меньшее время высвечи-
вания. Поэтому органические кристаллы применяются в счетчи-
ках небольших и средних размеров, достаточно эффективных и
быстродействующих. В тех случаях, когда нужны весьма быстро-
действующие счетчики и большие размеры сцинтилляторов, ис-
пользуются растворы. Выращивание монокристаллов больших
размеров сложно и дорого.
Из органических монокристаллических сцинтилляторов наи-
более широко применяют антрацен. Его эффективность для
C-частйц составляет 40—50% от эффективности йодистого нат-
рия. Время высвечивания 36' 10~у сек. Другим сцинтиллято-
ром этого вида является трансстильбен. Эффективность пример-
но втрое меньше, но зато время высвечивания порядка
610"9 сек.
В сцинтиллирующих растворах в качестве жидких раствори-
телей используют толуол, ксилол и фенилциклогексан, а акти-
ваторами служат терфенил, дифенилксазол и тетрафенилбута-
диен.
Твердыми растворителями служат такие пластмассы, как но-

Основные элементы дозиметрических приборов 247
ливенилтолуол и полистирол. Эти растворители позволяют из-
готовить твердый прозрачный сцинтиллятор любых размеров и
формы.
Ниже приводится таблица свойств различных сцинтиллято-
ров.
Таблица 26
Некоторые типы сциитилляторов и их свойства
Сцинтиллятор
Йодистый натрий с таллием . • . .
Вольфрамат кадмия
Трансстильбен
Ксилол+терфенил-f- дифенилгексатри-
Ксилол+терфенил
Поливенилтолуол+те^фенил+дифе-
нилстильбен
Полистирол+тетрафеиилбутадиен . .
Эффективность для
(В-излучения
100
! юо
36
28
23
16
23
17
Время высвечивания
9
сек. X 10
250
103
48
6
5
3
3
5
Увеличение размеров сциитилляторов обеспечивает повыше-
ние чувствительности счетчика и в этом заключается практичес-
кая ценность жидких и пластмассовых сциитилляторов. Однако
так как ни один из них не является абсолютно прозрачным, то
невозможно собирать на маленький катод весь свет, возбужден-
ный в сцинтилляторе. Поэтому возникла необходимость увели-
чить и площадь катода. Примерный вид фотоумножителей с
большими катодами изображен на рис. 57. В настоящее время
созданы фотоумножители с катодами диаметром более 400 мм.
Преимущества и недостатки сцинтилляционных счетчиков
Сцинтилляционные счетчики обладают следующими преи-
муществами перед газовыми счетчиками:
а) высокой разрешающей способностью, ограниченной вре-
менем высвечивания сцинтиллятор а, доходящим до 10"9 сек;
б) большой эффективностью счетчика для всех видов радио-
активных излучений, достигающей почти 100%;
в) пропорциональностью импульсов тока ионизирующей
способности частиц (а для частиц одной природы — их энергии)
при достаточно большой их величине.
Высокая разрешающая способность объясняется тем, что
носителями тока в счетчике являются не ионы, а электроны, об-
ладающие во много раз большей подвижностью. Процесс раз-
вития лавин не связан с накоплением объемных зарядов ионов

248
Дозиметрические приборы
(ионного чехла), которые мешают развитию следующих лавин.
Каждая лавина может развиваться независимо, даже если пре-
дыдущая еще не дошла до коллектора. С другой стороны, боль-
шое значение силы тока в цепи коллектора (порядка миллиам-
пер) позволяет включать в эту цепь
для получения импульса напряже-
ния нагрузочные сопротивления не-
большой величины, что обеспечи-
вает малую постоянную време-
ни RC.
Пропорциональность счетчика
объясняется тем, что количество
лавин в счегчике равно числу фото-
электронов катода, вызванных
сцинтилляцией, число фотоэлектро-
нов пропорционально числу фото-
нов света, возникших в сцинтилля-
юре, а число фотонов, в свою оче-
редь, пропорционально энергии ре-
гистрируемой частицы и зависит от
ее природы.
Большая эффективность сцин-
тилляционных счетчиков по отноше-
нию к у~излучению объясняется
тем, что толщина сцинтиллятора мо-
жет быть сделана во много раз
большей, чем толщина катода газо-
вого счетчика. Увеличить толщину
катода газового счетчика нельзя,
так как при этом увеличится погло-
щение в них вторичных электронов,
которые, следовательно, не попадут
в объем счетчика. Толщина сцин-
тиллятора по той же причине ограничена поглощением в нем
квантов света, созданных излучением, которые могут не до-
стигнуть фотокатода. Но поглощение света в сцинтилляторе во
много раз меньше, чем поглощение вторичных электронов в ка-
тоде газового счетчика, что позволяет выбрать большую тол-
щину сцинтиллятора и обеспечить высокую эффективность.
Недостатки сцинтилляционных счетчиков связаны с недо-
статками фотоумножителей: необходимость в источнике стаби-
лизированного высокого напряжения усложняет прибор и уве-
личивает его габариты. Это обстоятельство наряду с высокой сто-
имостью сцинтилляторов делает приборы со сцинтилляционны-
ми счетчиками более дорогими, чем приборы с газовыми счет-
чиками,
Н6Б99
Рис. 57. Фотоумножитель с
большими катодами:
/ — электронно-оптическая си-
стема; 2 — фотокатод; 3 — си-
стема динодов

Основные элементы дозиметрических приборов 249
§ 2. ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ
Приборы, действие которых основано на электрическом токе
в газе, разреженном в большей или меньшей степени, называ-
ются электровакуумными. В зависимости от степени разреже-
ния газа они делятся на электронные и ионные. В электронных
приборах носителями тока являются только электроны, эмит-
тируемые (испускаемые) металлическим электродом (катодом)
и движущиеся без столкновений с молекулами газа (или с нич-
тожно малой вероятностью столкновения). Это соответствует
давлению газа от 10~6 мм рт. ст. и ниже. При несколько боль-
ших давлениях газа увеличивается вероятность столкновений
электронов с молекулами газа, в результате которых образуют-
ся ионы и электроны, участвующие в токе и нарушающие рабо-
ту электронного прибора. К электронным приборам относятся
электронные лампы, электроннолучевые трубки, фотоумножи-
тели и др.
Существует ряд приборов, работа которых принципиально
основана на процессах ионизации в газе. Носителями тока в них
являются не только электроны эмиссии, но и ионы и электроны,
возникшие в результате ионизации газа. Такие приборы, назы-
ваемые ионными или газовыми, работают при давлениях газа
от 10 мм рт. ст. и выше. К ним относятся газотроны, тират-
роны, неоновые лампы, стабиловольты, ионизационные камеры,
газовые счетчики частиц и др.
Электронные лампы
Явление эмиссии и устройство катодов электронных ламп
Явление эмиссии используется для получения электронов во
всех электронных и почти во всех ионных приборах х. Оно зак-
лючается в испускании электронов с поверхности металлов под
действием различных причин.
Внутри металла электроны могут свободно перемещаться, ног
приблизившись к его поверхности, они встречают тормозящие си-
лы, препятствующие их вылету за пределы металла. Эти силы
создаются двойным заряженным слоем, образованным атомами,
находящимися на поверхности металла и поляризованными дру-
гими атомами. Кроме того, электроны, вылетевшие из металла,
индуцируют в нем положительный заряд, что также создает для
них тормозящее поле. Следовательно, покинуть металл могут
лишь те электроны, которые обладают кинетической энергией,
превосходящей некоторую величину wai достаточную для прео-
1 Прибором, где не используется эмиссия, является, например, ионизаци-
онная камера.

250
Дозиметрические приборы
доления тормозящих сил. При температуре абсолютного нуля
кинетическая энергия электронов не превышает некоторой вели-
чины г?{ .
В результате различных внешних воздействий электронам со-
общается добавочная энергия. Величина этой добавочной энер-
гии, достаточной для того, чтобы электрон покинул металл, назы-
вается работой выхода. Это величина, равная (wa — w, ), харак-
теризует эмиссионную способность данного металла, которая тем
выше, чем меньше его работа выхода.
Значения работы выхода различных металлов приведены
в табл. 27.
Таблица 27
Значения работы выхода электронов для некоторых металлов
Металл
Стронций
Торий
Медь
Тантал
Работа
выхода
эв
1.7
2,0
2.3
2 7
3.0
4 0
4 01
4.1
4,3
Металл
П. 1атина
V ике. ib, покрытый окис-
лами щелочноземель-
ных металлов ....
Торий на вольфраме . .
Работа выхода
ее
4 34
5,52
5,53
5
0,5—1,5
2,63
Внешними воздействиями, вызывающими эмиссию, являются:
нагрев металла (термоэлектронная эмиссия), сильное электриче-
ское поле (холодная или автоэлектронная эмиссия), освещение
его поверхности (фотоэлектронная эмиссия), бомбардировка ме-
талла электронами или ионами (вторичная эмиссия). В зависи-
мости от способа получения свободных электронов в них разли-
чают приборы:
1) с термокатодом;
2) с холодным катодом;
3) с фотокатодом;
4) вторично-электронные.
Наиболее распространенным в приборах видом эмиссии яв-
ляется термоэлектронная. Для нагревания металла до темпера-
туры, достаточной для испускания электронов, ему придают фор-
му нити и пропускают через нее ток. Такая нить, называемая ка-
тодом прямого (или непосредственного) накала, впаивается
в вакуумный баллон и присоединяется к источнику тока.

Основные элементы, дозиметрических приборов 251
выражается кри-
F)
Зависимость тока эмиссии от температуры
вой рис. 58 и соответствующей ей формулой
где 1е —ток эмиссии, а/см2;
А и В — постоянные, зависящие от материала катода;
Т — абсолютная температура катода, °К;
е —основание натуральных логарифмов.
Нить изготавливают обычно из вольфрама, способного выдер
жать высокую температуру.1 Однако катод из чистого вольфра
ма не обеспечивает достаточно большой
эффективности (этим термином обозна-
чают отношение юка эмиссии к мощно-
сти накала); она не первосходит 10 ма/вт
при диаметре нити порядка 1 мм. Чтобы
повысить эффективность катода, приме-
няют активирование, т. е. такую обра-
ботку материала катода, в результате
которой на его поверхности образуется
слой, уменьшающий работу выхода. Ма-
териалом этого слоя является торий (то-
рированный катод), карбид вольфрама
(карбидированный катод) и барий (ок-
сидный и бариевый катоды, отличаю-
щиеся один от другого способом образо-
вания бариевого слоя). В результате по-
лучается катод, работающий при более
низкой температуре и обеспечивающий больший ток эмиссии.
Так, например, оксидный катод при рабочей температуре 1000—
1200° К имеет эффективность 60—100 ма/вт, а бариевый —
при рабочей температуре 750—900° К 70—120 ма/вт.
Недостаток активированных катодов — меньшее постоянство
эмисоии, чем у вольфрамового катода. Поэтому в тех приборах,
в которых необходимо высокое постоянство эмиссии ( например,
в измерительных приборах) применяют катод из чистого воль-
фрама. Активированные же катоды используются во всех случа-
ях, когда требуется обеспечить экономичность накала, т. е. не-
большую затрату мощности при достаточном эмиссионном токе.
Для сравнения приведем основные параметры различных ка-
тодов (табл. 28).
Катоды, выполненные в виде нити, накаливаемой током (пря-
мого накала), питаются от источника постоянного напряжения.
1000 2000 3069 4000
температура,0*
Рис. 58. Зависимость то-
ка термоэлектронной
эмиссии от температуры
катода
1 Рабочая температура вольфрамового катода порядка 2500°; температу-
ра плавления 3600°.

252
Дозиметрические приборы
Основные параметры некоторых катодов
Таблица 28
Тип катода
Рабочая
темпера-
тура
°К
Удельная
эмиссия
а/см9
Удельная
мощность1
впг/см2
Эффектив-
ность !
ма/впг
Долговеч-
ность
час
Вольфрамовый
Торированный . .
Карбидированный
Оксидный ....
Бариевый ....
2500—2600
1800—1900
1950—2000
1000—1200
750—950
0,3—0,7
0,3—0,8
0,7—1,5
0,15—0.5
0,3—0,9
70—80
11—18
14—22
2.8—5
4—6
4—8
30—50
50—70
55—100
70—120
800—1000
800—1000
500—600
1500—2000
1400—150С
1 Мощность накала, приходящаяся на 1 см* поверхности катода.
Если питать их переменным током, то эмиссионный ток будет
пульсировать с двойной частотой переменного тока, так как с та-
кой частотой будет периодически изменяться температура като-
да. Это колебание будет создавать
мешающий фон во всех цепях прибо-
ра и приведет, например, в радиопри-
емнике к постоянному шуму в репро-
дукторе, а в радиометрическом при-
боре — к ложному счету. При пита-
нии накала переменным током меша-
ющий фон создается также перемен-
ным магнитным полем вокруг нити
накала и переменной разностью по-
тенциалов на ее концах.
Чтобы обеспечить возможность пи-
тания накала переменным током, при-
меняют подогревные катоды, которые
состоят из вольфрамовой нити (назы-
ваемой нитью иакала) и никелевого
цилиндрика, изолированных один от
другого фарфором или алундом (рис,
59). Нить используется только для
нагревания катода пропускаемым че-
рез нее током, а цилиндрик с нанесенным на нем активным
слоем — для эмиссии. Таким образом, функции накала и эмис-
сии в подогревном катоде разделены, отчего его называют еще
катодом косвенного накала.
Подогревный катод обладает достаточной тепловой инерцией»
чтобы его температура не успевала заметно изменяться при пи-
тании переменным током. Кроме того, нить подогревателя дела-
Рис. 59. Конструкция подо-
гревного катода:
/ — нить: 2 — катод: 3 —
алуид; 4 — фарфоровый
л и ндр
ци-

Основные элементы дозиметрических приборов
253
ют бифилярной (т. е. скрученной в виде двойной спирали), а
поверхность катода, имеющая вывод только в одной точке,
эквипотенциальна (т. е. потенциал всех ее точек одинаков); та-
ким образом устраняются магнитное и электрическое переменные
поля катода. Все это позволяет питать накал переменным током
без заметного мешающего фона в приборах.
В многоламповых схемах катоды обычно присоединяют к
одному источнику питания, включая их параллельно или после-
довательно. При эксплуатации катодов следует иметь в виду,
что сопротивление катода в холодном состоянии значительно
меньше, чем в нагретом (например, вольфрамового катода в
14 раз), отчего при включении катода возникает чрезмерно
большой ток. Поэтому нужно избегать лишних включений катода
(например, при кратковременных перерывах в работе катод луч-
ше не выключать).
Двухэлектродные лампы
Термоэлектронную эмиссию можно обнаружить, если в ваку-
умный сосуд (с давлением газа 10~5— 10"* мм рт. ст.), в котором
находится термокатод, впаять металлический электрод (анод)
Рис. 60. Обнаружение Рис. 61. Устройство диода с цилинд-
движения электронов р«ческой (а) и плоской (б) конструк-
в вакууме цией электродов:
/ — иить; 2 — аиод
и соединить его с катодом через внешнюю цепь, содержащую
гальванометр (рис. 60). Такая система, состоящая из катода и
анода, помещенных в вакууме, называется двухэлектродной
электронной лампой или диодом. Анод диода и других ламп
изготовляют обычно в виде цилиндра, окружающего катод 1
(рис. 61, а), либо в виде пластин (рис. 61, б). Ток, протекающий
в анодной цепи диода, разогревает анод; поэтому материалом
анода выбирают тантал, молибден, никель— вещества, доста-
точно тугоплавкие и хорошо рассеивающие тепло.
Способность различных материалов выдерживать нагрев
характеризуется данными, приведенными в табл. 29.

254
Дозиметрические приборы
Таблица 29
Термическая стойкость некоторых материалов
Материал
Допустимая
температура
1000—1100
1300—1400
1500—1600
Допустимая удельная
рассеиваемая мощ-
ность
em/см2
1,5—2
5—6
8—10
Увеличения удельной рассеиваемой мощности достигают
следующими способами:
1) чернением никелевого анода отжигом в парах бензола с
водородом (тепловое излучение возрастает примерно в 2,5—
3 раза);
2) устройством боковых ребер — радиаторов, увеличивающих
поверхность излучения;
3) изготовлением анода из чистой проволочной сетки, что уве-
личивает поверхность примерно в 2,5 раза;
4) искусственным охлаждением воздухом или водой в лампах
большой мощности, что дает увеличение удельной мощности до
35 вт/см2.
Если в схеме рис. 60 включить последовательно с гальвано-
метром источник постоянной э. д. с, присоединив его отрица-
тельный полюс к катоду, а положительный — к аноду (рис. 62К
Рис. 62. Присоединение
к аноду и катоду диода
источника э. д. с.
Рис. 63. Схема для сня-
тия вольтамперных ха-
рактеристик диода
то можно наблюдать значительное увеличение тока; при обрат-
ном включении источника гальванометр покажет уменьшение или
прекращение тока. Вообще, сила тока через диод зависит от
знака и величины напряжения, приложенного между анодом и
катодом (анодного напряжения). С помощью схемы рис. 63 мож-
но снять зависимость анодного тока 1а от анодного напряжения

Основные элементы дозиметрических приборов 255
Uat т. е. вольтамперную характеристику диода, примерный вид
которой изображен на рис. 64.
Чтобы объяснить эту вольтамперную характеристику, нужно
прежде всего разобраться в картине электрического поля между
электродами лампы. При отсутствии в междуэлектродном про-
странстве зарядов (в данном случае электронов) поле зависит
только от формы электродов и величины приложенного к ним на-
пряжения. Для простоты рассмотрим распределение потенциа-
ла в междуэлектродном пространстве плоской системы электро-
дов (рис. 65). При таком распределении потенциала на
Сила
Рис. 64, Примерный вид
вольтамперной характери-
стики диода:
/^ — ток насыщения
Рис. 65. Распределение по
тенцнала между плоскими
электродами:
/ — при отсутствии зарядов в
междуэлектродном простран-
стве: 2 — при токе насыщения
электрон, попавший в поле, действует только сила, ускоряющая
его в сторону анода, так как в любой точке поля потенциал
повышается в эту сторону (кривая 1 на рис. 65).
При достаточно большом напряжении все электроны, эмит-
тированные катодом, движутся под действием поля к аноду со
столь большой скоростью, что плотность их (т. е. количество
электронов в единице объема) сравнительно мала. В этом случае
присутствие электронов между электродами хотя и изменяет
картину поля, но распределение потенциала (кривая 2 рис. 65)
остается таким, что в любой точке он повышается в сторону ано-
да. Следовательно, при большом напряжении все электроны
ускоряются полем в сторону анода. Так как при этом все они
достигают анода, то анодный ток равен числу электронов в
единицу времени, вылетевших из катода, т. е. равен току эмиссии.
Последний зивисит только от температуры катода (см. формулу
F) на стр. 251) и почти не зависит от анодного напряжения.
Этим и объясняется горизонтальный участок характеристики,
называемый участком насыщения1.
1 Диод с оксидным катодом может и не иметь области насыщения в ха-
рактеристике. Это объясняется, во-первых, тем, что имея неровную поверх-

256
Дозиметрические приборы
При уменьшении напряжения понижается и скорость движе-
ния электронов, поэтому плотность их в междуэлектродном
пространстве увеличивается настолько, что их заряд изменяет
картину поля. Отрицательно заряженные электроны уменьшают
потенциал всех точек междуэлектродного пространства, кроме
анода и катода. При этом распределение потенциала изменяет-
ся таким образом (рис. 66), что в области, близкой к катоду, он
убывает з сторону анода, и в этой области поле тормозит элект-
Р.ис. 66. Распределение
потенциала между плос-
кими электродами при
большой плогчости заря-
дов (режим пространст-
венного заряда):
А — область тормозящего
поля; Б — область ускоряю-
щего поля
роны, движущиеся к аноду, и часть их отбрасывает обратно к
катоду. С уменьшением напряжения (например, от Uai до Ua2
на рис. 67) потенциальный минимум понижается и уменьшается
доля электронов эмиссии, обладающих энергией, достаточной,
чтобы преодолеть этот потенциальный минимум и с помощью
ускоряющего поля достигнуть анода. Таким образом, наклонный
участок характеристики диода объясняется действием простран-
ственного заряда электронов, который отбрасывает часть элект-
ронов на катод.
Начальная область вольтамперной характеристики в некото-
рых случаях1 указывает на существование анодного тока при
ность с малой работой выхода, он уже при небольших полях подвержен дей-
ствию автоэлектронной (холодной) эмиссии, которая увеличивается с ростом
напряжения. Во-вторых, оксидный слой, как полупроводник, имеющий срав-
нительно большое сопротивление, дополнительно нагревается анодным током,
увеличение которого сопровождается, следовательно, повышением температу-
ры катода.
1 При большой температуре накала, малом расстоянии между электрода-
ми и большой их поверхности.
Рис. 67. Распределение по-
тенциала между плоскими
электродами при различных
анодных напряжениях

Основные элементы дозиметрических приборов
257
отрицательном анодном напряжении (см. пунктир на рис. 64).
Физически это объясняется тем, что часть электронов вылетает
из катода со столь большими начальными скоростями, что может
преодолеть тормозящее поле анода. При некотором значении от-
рицательного анодного напряжения тормозящее поле становится
достаточным для того, чтобы все электроны возвратились на
катод и ток прекратился.
Величина анодного тока является функцией не только анодно-
го напряжения, но и температуры катода, зависящей от напря-
жения накала. Если с помощью
схемы рис. 63 снять вольтампер-
ную характеристику при нес-
кольких значениях напряжения
Рис. 68. Семейство вольт-
амперных характеристик
диода /а = / (Ua) при раз-
личных значениях напряже-
ния накала U/
Рис. 69. Распределение
потенциала между плос-
кими электродами при
различных напряжениях
накала Of
накала Ufy то получим ряд кривых, называемых семейством
вольтамперных характеристик la~\(Va) при параметре Ulf
(рис. 68). Вид этих кривых объясняется тем, что при повышении
напряжения накала Uf (и, следовательно, температуры катода
Г) ток эмиссии /е возрастает и поэтому увеличивается равный
ему ток насыщения Is=Ie [см. формулу F)]. На наклонном
участке характеристики, называемом участком пространственно-
го заряда, анодный ток почти не зависит от температуры, так
как увеличение эмиссии одновременно вызывает повышение
плотности пространственного заряда, углубление потенциально-
го минимума, следовательно, увеличение сил поля, отталкиваю-
щего электроны обратно к катоду. Распределение потенциала
при различных напряжениях накала показано на рис. 69. Зави-
симость Ia=f(Ua) Ha участке пространственного заряда может
быть аналитически выражена приближенной формулой, называ-
емой законом трех вторых:
G)
где К—коэффициент, зависящий от конструкции лампы.

258
Дозиметрические приборы
Однако эта формула, как показывает опыт, соответствует
только начальной части характеристики, в средней же восходя-
щей своей части характеристика близка к прямой (см. рис. 68).
Свойства лампы характеризуются ее параметрами, т. е. вели-
чинами, определяющими возможность ее применения для раз-
личных целей. Эти величины выражают соотношения между то-
ками и напряжениями в цепях лампы. Основные параметры ди-
ода следующие:
1) сопротивление постоянному току /?0> т. е. отношение по-
стоянного напряжения Ua между анодом и катодом (анодного
напряжения) к вызванному им анодному току /д. Следовательно,
/?o = -7*-. (8)
'а
графически /?0 равно котангенсу угла ai на рис. 70;
Рис. 70. Графическое определение Рис. 71. Графическое оп-
сопротивлеиия постоянному току ределение сопротивления
#0 переменному току #/
2) сопротивление переменному току Rt или внутреннее со-
противление, т. е. отношение приращения анодного напряжения
AUa к вызванному им приращению анодного тока А/д, или
производная
ц=Л±^А!±щ (9)
1 dla AIa
Графически Rt равно котангенсу угла наклона а касательной
в выбранной точке характеристики, что очевидно из предельно-
го перехода в треугольнике приращений, изображенном на
рис. 71;

Основные элементы дозиметрических приборов 259
3) допустимая рассеиваемая мощность Ра» т. е. мощность,
которую мажет рассеять поверхность анода при максимально
допустимой рабочей температуре.
Величины /?0 и Rt имеют разное значение для разных точек
характеристики. Следует четко различать эти величины, которые
имеют различный физический смысл и разное значение для од-
ной и той же точки характеристики. Так, например, в точке А
рис. 72 разница между R0 и Rt невелика, но в точке В R0 имеет
определенное значение, а
Ri
AUa
AU„
A0)
Ma 0
так как А1а = 0.
Практическое применение диода
заключается в использовании его
основного свойства проводить ток
только в одну сторону, а* именно от
анода к катоду !, при положитель-
ном анодном напряжении и не про-
водить (или почти не проводить)
его при отрицательном анодном на-
пряжении (см. рис. 64). Это свойст-
во позволяет применять диод в уст-
ройствах, главной частью которых
является вентиль (прибор с одно- /jl.
сторонней проводимостью), т. е. в /у
выпрямителях, детекторах, ограни-
чителях и т. д. Диоды, предназна-
ченные ДЛЯ работы В выпрямителях, рис 72> Иллюстрации разли-
Называются кенотронами. " чия между величинами^ и Ri
Трехэлектродные лампы
В ряде приборов бывает необходимо изменять величину
анодного тока, не изменяя при этом напряжений анодного и на-
кального источников э. д. с. Для этой цели между анодом и ка-
тодом впаивают еще один электрод — сетку, выполненную в ви-
де металлической решетки или спирали (рис. 73). Такая трех-
электродная лампа называется триодом. Если между сеткой и
катодом включить источник постоянной э. д. с, то в зависимости
от величины и полярности этой э. д. с. анодный ток будет боль-
ше или меньше, чем ток при отсутствии сетки. Это объясняется
1 Направление тока совпадает с направлением движения положительных
зарядов и противоположно направлению движения отрицательных зарядов.
В данном случае электроны движутся от катода к аноду, а ток течет от аиода|
к катоду.

260
Дозиметрические приборы
тем, что электрическое поле между сеткой и катодом ускоряет
или замедляет движение электронов к аноду (рис. 74).
Зависимость анодного тока от напряжения между сеткой и
катодом можно снять экспериментально с помощью схемы
рис. 75. Примерный вид этой ^—^
зависимости при определенном
напряжении между анодом и
катодом Ua изображен на
рис. 76. Вид кривой объясня-
ется тем, что при увеличении
сеточного напряжения U „
-Ох
^1
Катод
Рис. 73. Устройство триода (а) н ус-
ловные обозначения (б) :
/ — анод; 2 — сетка; 3 — нить накала;
4 — катод
Рис. 74. Иллюстрация управляюще-
щего действия сетки в триоде:
а — напряжение сетка — катод < ; б —
напряжение сетка — катод >р
Рис. 75. Схема для снятия вольтамперных характе-
ристик триода
увеличивается число электронов, скорость которых достаточна
для того, чтобы достигнуть анода, и уменьшается число элект-
ронов, отталкиваемых электронным облаком обратно на катод.
При некотором значении сеточного напряжения анодный ток
становится равным току эмиссии и рост его прекращается.
При дальнейшем увеличении сеточного напряжения (в области
положительных значений потенциала сетки относительно като-

Основные элементы дозиметрических приборов 261
как при этом электроны эмис-
1Г
да) часть электронов притягивается к положительно заряжен-
ной сетке и, следовательно, появляется ток в цепи сетки / ,
который увеличивается с повышением сеточного напряжения*
(нижняя кривая рис. 76). Так
сии, притягиваемые к сетке, не
попадают ка анод (а сумма
сеточного и анодного токов
должна быть постоянной
вследствие насыщения), то
анодный ток уменьшается, что
и объясняет спад его характе -
ристики.
Рис. 76. Примерный вид за-
висимости анодного и се-
точного токов триода от се-
точного напряжения (при
постоянном значений анод-
ного напряжения)
4 UnJ
Рис. 77. Семейство сеточных вольт-
амперных характеристик триода
Если бы та же зависимость Ia - f(Ug) была снята при боль-
шем значении анодного напряжения Ua9 то полученная кривая
была бы сдвинута влево относительно первой. Действительно,
при большой величине Uа те же значения анодного тока полу-
чились бы при меньших сеточных напряжениях (см. точки а, а\
на рис. 77). Снятие зависимости Ia = f(Ua) при различных анод-
ных напряжениях дает семейство кривых, выражающее анод-
ный ток как функцию двух напряжений Ug и Ua9 т. е. 1а —
= f(Ug-Ug) (рис. 77). Эти кривые называются сеточными
вольтамперными характеристиками триода. Пользуясь схемой
рис. 75, можно снять зависимость Ia= f(Ug\ Ua) и в другом по-
рядке, а именно: снять кривую зависимости Ia= f(Ua) при раз-
личных значениях сеточного напряжения Ug. Полученное семей-
ство кривых (рис. 78) называется анодными вольтамперными ха-
рактеристиками триода. Вид каждой из этих кривых объясняет-
ся аналогично характеристике диода. Увеличение сеточного на-
пряжения вызывает сдвиг кривой влево, так как те же значе-
ния анодного тока получаются при меньшем анодном напря-
жении.

262
Дозиметрические приборы
Сетка позволяет управлять анодным током триода при по-
мощи приложенного к ней напряжения, небольшого по сравне-
нию с анодным. Это ее свойство положено в основу таких важ-
ных электронных схем, как усилитель, генератор, мультивибра-
тор и ряд других, описанных в соответствующих разделах. Что-
бы судить об управляющем действии сетки того или иного трио-
да, пользуются величиной (см, рис. 77)
S =
д!
или 5 = —— при Uа = const,
dU.
(И)
О 10 20 30 40.5Q*6Q 70f80 QQUafi
Рис. 78. Семейство анодных вольт-
амперных характеристик триода
которая называется крутизной
сеточной характеристики или
просто крутизной лампы. Кру-
тизна 5 показывает, на сколь-
ко миллиампер изменяется си-
ла анодного тока при измене-
нии сеточного напряжения на
I в. т. е. характеризует влия-
ние изменения сеточного на-
пряжения на изменение анод-
ного тока. Как легко видеть
из рис, 77, эта величина чис-
ленно равна тангенсу угла на-
клона касательной к сеточной
характеристике.
Влияние изменения анод-
ного напряжения на измене-
ние анодного тока характери-
зуется величиной (см. рис.78):
AUa
или R, =
при U = const, A2)
которая называется внутренним сопротивлением триода или со-
противлением переменному току, и численно равна котангенсу
угла наклона касательной к анодной характеристике (угол а
на рис. 71). Величина Rt показывает, на сколько вольт нужно
изменить анодное напряжение, чтобы сила анодного тока^изме-
нилась на 1 ма. Эта величина является дифференциальной; она
равна отношению изменений напряжения и тока или амплитуд
переменного синусоидального напряжения и тока (см. рис. 78).
Ее не следует смешивать с сопротивлением постоянному току
р0 = ^-, которое равно котангенсу угла си на рис. 70, а не угла
/а « -71
наклона касательной а на рис. 71.

Основные элементы дозиметрических приборов 263
Из сопоставления сеточных и анодных характеристик (см.
рис. 77 и 78) очевидно, что изменение сеточного напряжения, на-
пример, на 1 в вызывает значительно большее изменение анод-
ного тока, чем такое же изменение анодного напряжения. Физи-
чески это объясняется тем, что сетка имеет большую емкость
относительно катода, чем анод (так как она расположена бли-
же к катоду). Одна и та же разность потенциалов вызывает
больший заряд (Q = UC), и, следовательно, большую напря-
женность поля между сеткой и катодом, чем между анодом и
катодом.
Величина р,, показывающая, во сколько раз изменение сеточ-
ного напряжения AUg больше влияет на анодный ток, чем изме-
нение анодного напряжения А?/а, называется коэффициентом
усиления триода и равна
м- = ?-, или [I — —— при /_ = const, A3)
Г A Ug l dUg H * V '
т. е. отношению тех изменений анодного и сеточного напряже-
ния, при которых сила анодного тока останется неизменной.
Действительно, как показано на рис. 78, если изменить сеточное
напряжение на величину AUg9 то анодный ток изменится на
А/д (точки end), что соответствует переходу с одной характе-
ристики на другую. Однако при новом значении сеточного на-
пряжения можно так изменить анодное напряжение на величи-
ну Д[/а (точки в и /), чтобы сила тока вернулась к прежнему
значению (точка k). При этом анодное напряжение нужно из-
менить во много раз больше, чем сеточное. Число \i показывает,
во сколько раз это изменение анодного напряжения &Ua боль-
ше, чем изменение сеточного AL^, и характеризует, следователь-
но, относительное влияние сеточного и анодного напряжений на
анодный ток.
Величины S, Ri и [I являются основными параметрами трио-
да, характеризующими его с точки зрения пригодности для ис-
пользования в той или иной схеме. Как очевидно из формул F),
G) и (8), параметры триода могут быть связаны между собой
следующей простой формулой:
SR, = ,t. A4)
Лампы с экранной сеткой
Тетроды. Емкость между анодом и сеткой в ряде случаев
вредно влияет на работу аппаратуры. Поэтому для уменьшения
этой емкости в баллон лампы введена еще одна сетка, которая
служит экраном между анодом и сеткой. Эта сетка называется

264
Дозиметрические приборы
экранной сеткой, а ближайшая к катоду сетка — управляющей.
Такая двухсеточная лампа называется четырехэлектродной
лампой или тетродом. Конструкция тетрода показана на рис.79.
Для обеспечения достаточной величи*
ны анодного тока на экранной сетке
создается положительный потенциал
относительно катода, равный прибли-
2'
Г
I
3 * J
зительно половине или 2/3 анодного
потенциала (рис. 80).
Благодаря наличию экранной сет-
ки уменьшается число силовых линий
электрического поля между анодом и
сеткой, так как большая часть их за-
канчивается на экранной сетке. Это
приводит к уменьшению емкости меж-
ду анодом и управляющей сеткой при-
мерно в тысячу и более раз.
Число силовых линий между ано-
дом и катодом также сокращается
во много раз и поэтому уменьшается и влияние анода на силу
анодного тока, что приводит к значительным изменениям
всех характеристик лампы. Как видно из рис. 81, анодная
Piiic. 79. Устройство тетрода:
/ — наружный экран; 2 — анод;
3 — экранирующая сетка; 4 —
управляющая сетка; 5 — катод
Рис. 80. Иллюстрация экранирующего действия экранной сетки:
а — схема включения тетрода; б — распределение силовых линий в простран-
стве между электродами тетрода
характеристика тетрода в значительной своей части почти го-
ризонтальна. Поэтому величина внутреннего сопротивления Rit
характеризуемая котангенсом угла наклона касательной к ха-
рактеристике [см. формулу A2)], получается во много раз боль-
ше, чем у триода. Это обеспечивает большую величину коэффи-
циента усиления \i [см. формулу A4)], что также является преи-
муществом лампы с экранной сеткой.
Большая величина внутреннего сопротивления объясняется
тем, что благодаря экранирующему действию экранной сетки

Основные элементы дозиметрических приборов
265
изменение анодного тока почти не зависит от изменения анодно-
го напряжения, а определяется лишь изменением напряжения на
обеих сетках относительно катода-
Влияние анодного напряжения на анодный ток объясняется,
следовательно, лишь перераспределением между анодом и эк-
ранной сеткой электронов, разгоняемых главным образом полем
экранной сетки. При небольших анодных напряжениях большая
часть электронов движется к экранной сетке и анодный ток мал,
а экранный велик. С ростом анодного напряжения увеличивает-
ся число электронов, достигающих анода и уменьшается число
Рис. 81. Анодные характеристики тетрода
их, попадающих на экранную сетку. При анодных напряжениях
значительно больших, чем экранное Ug97 почти весь элек-
тронный поток движется в основном к аноду, перераспределение
почти закончено в пользу анода и анодный ток мало изменяет-
ся с увеличением анодного напряжения. Как видно из харак-
теристик, сумма анодного и экранного тока не меняется с изме-
нением анодного напряжения.
Впадина, наблюдаемая в характеристике при Ua < Ugit
объясняется так называемым динатронным эффектом. Этот эф-
фект обусловлен явлением вторичной эмиссии, которое состоит
в том, что электроны, достигшие анода, выбивают из него вто-
ричные электроны. Если потенциал анода становится меньше,
чем потенциал экранной сетки, то вторичные электроны летят к
экранной сетке и их поток вычитается из основного потока
электронов. Подъем характеристики при дальнейшем уменьше-
нии анодного напряжения вызван тем, что при уменьшении ско-
рости первичных электронов вторичная эмиссия прекращается
(см. рис. 81).
Пентоды. Искривление вольтамперных характеристик тетро-
да в результате динатронного эффекта нарушает правильную
работу ряда схем, вызывая нелинейные искажения в усилите-
лях (см. стр. 317) и сокращая рабочий участок характеристики
лампы. Для устранения этого эффекта между экранной сеткой

266
Дозиметрические приборы
и анодом введена третья, так называемая антидинатронная сет-
ка, соединяемая с катодом (рис. 82). Действие этой сетки можно
уяснить из рассмотрения кривой распределения потенциалов в
•I flJt 1*|Л
Л ЭС ННК ЛС
а 6
Рис. 82. Схема включения пентода
Янод Катод
\Ua U\
Uai
Uaz
пространстве между анодом и катодом (рис. 83). Так как по-
тенциал антидинатронной сетки равен нулю, то между нею и
анодом получается поле, перемещающее любые электроны, в
том числе и электроны вто-
йф ричной эмиссии, в сторону
*Ua анода, что исключает их по-
падание на экранную сетку.
Такая трехсеточная лам-
\и~аэ па, в которой устранен ди-
натронный эффект, называ-
ется пятиэлектродной лам-
пой или пентодом. На рис.
84* представлены характери-
стики пентода, на которых
нет провала, характерного
для тетрода. Из характери-
стик пентода очевидно, что
его параметры также отличаются от параметров триода. Дейст-
вительно, котангенс угла наклона касательной к анодной ха-
рактеристике очень велик, что означает большую величину
внутреннего сопротивления Rt. Обычно оно превосходит вну-
треннее сопротивление триода в 10—100 раз. Следует подчерк-
нуть, что речь идет о внутреннем сопротивлении переменному
току; сопротивление же постоянному току у пентода и триода
одного порядка.
Физически большая величина Riy так же как у тетрода, объ-
ясняется малым влиянием изменения анодного напряжения на
анодный ток благодаря экранирующему действию экранной R
антидинатронной сеток. Это означает, что для небольшого из-
Рис. 83. Распределение потенциала меж
ду электродами:
а — пентода; б — лучевого тетрода

Основные элементы дозиметрических приборов 267
менения тока А1а нужно изменить анодное напряжение на
очень большую величину [см. формулу A2)].
Величина S [см. формулу A1)] пентода того же порядка, что
и у триода, так как расположение управляющей сетки и ее влия-
ние на анодный ток у обеих ламп приблизительно одинаково.
Из формулы A4) следует, что величина \i [см. формулу A3)],
так же как Rtj должна быть у пентода в 10—100 раз больше,
Лампы типа
W
%
\ь
\1п
w
\г
6Ж7
<
" 1
щ
=0]
п 1
•м\
-Jfi\
-о
-щ
lJ\
-J0\
О 90 W 2W 320 W WO
внодное напряжение Ja*&
Рис. 84. Характеристики пентода; напряжение на
антвдинотронной сетке Ugs =0; напряжение на
вранной сетке Ug2 = 100 в; цифры на кривых обо-
значают напряжение на управляющей сетке V gi
чем у триода, что физически объясняется ослаблением влияния
анода на анодный ток по сравнению с влиянием управляющей
сетки.
Лучевые тетроды. Устранить динатронный эффект в тетроде
можно не только при помощи антидинатронной сетки, но и из-
меняя его конструкцию. В тетроде, конструкция которого изо-
бражена на рис. 85, управляющая и экранная сетки имеют один
и тот же шаг и витки их расположены один против другого
(компланарно, т. е. в одной плоскости). Благодаря этому поле
обеих сеток фокусирует проходящие между ними электронные
потоки, разбивая их на отдельные лучи (рис. 85, б). Боковые
вертикальные пластины S, соединенные с катодом и имеющие
поэтому нулевой потенциал, сжимают эти лучи с боков
(рис. 85, а). В результате электронный поток вблизи анода уп-
лотняется и в точках повышенной плотности электронов созда-
ется минимум потенциала. Распределение потенциалов в прост*
«ранстве между катодом и анодам аналогично их распределению
в пентоде (см. рис. 83), что и обеспечивает возвращение на анод
электронов вторичной эмиссии. Таким образом, роль антидина-

268 Дозиметрические приборы
тронной сетки выполняет электронный поток, сфокусированный
в лувд, отчего лампа и называется лучевым тетродом.
На рис. 86 представлены для сравнения типичные анодные
характеристики триода, тетрода, пентода и лучевого тетрода.
Как видно из рисунка, эти характеристики для лучевого тетро-
да получаются приблизительно такими же, как и у пентода.
Рис. 85. Конструкция лу-
чевого тетрода:
а — расположение электро
дов в плане; б — верти
кальный разрез
Устранение динатронного эффекта при более простой конст-
рукции (отсутствие динатронной сетки) является преимущест-
вом лучевого тетрода. При этом области с высокой плотностью
электронов, возникающие на пути электронного потока, лучше
действуют на вторичные электроны, отбрасывая их на анод, чем
витки антидинатронной сетки, расположенные на некотором рас-
стоянии один от другого. Компланарная конструкция сеток по-
зволяет экранной сетке находиться «в тени» отрицательно за-
ряженной управляющей. Это значит, что электроны, обходя при
движении к аноду витки управляющей сетки, не попадают и на
экранную. В результате уменьшается экранный ток в лампе,
который является фактором, ограничивающим ее мощность.
Действительно, тонкие витки экранной сетки больше подверже-
ны тепловому воздействию, чем анод, поэтому мощность пентода
ограничена именно экранным током, несмотря на то, что анод
мог бы выдержать достаточно большой ток. В лучевой лампе
мощность ограничена термической прочностью анода, а не эк-
ранной сетки, что является вторым ее преимуществом. Кроме
того, отсутствие антидинатронной сетки, витки которой могли
Рис. 86. Сравнение характеристик
многоэлектродных электронных
ламп:
/ — триод; 2 — тетрод; 3 — пентод;
4 — лучевая лампа

Основные элементы дозиметрических приборов
269
бы препятствовать части электронного потока достигать анода,
увеличивает часть поверхности анода, собирающую электроны.
Все эти обстоятельства позволяют применять катоды с более
высокой эмиссионной способностью, не вызывая при этом пере-
грева анода и сеток. Поэтому лучевой тетрод применяется в
мощных узлах приборов, обычно в их выходных каскадах.
Ионные лампы
Газотроны
Газотрон (газовый диод) представляет собой двухэлектрод-
ную лампу, заполненную газом под давлением от 10~3 до не-
скольких мм рт. ст. Так же как и электронный диод (кенотрон),
он содержит в качестве одного
из электродов катод, накаливае- h
мый током, который служит ис-
точником электронов. Присутст-
вие газа в пространстве между
катодом и анодом существенно
изменяет вольтамперные харак-
теристики и свойства диода и
вызывает некоторые изменения в
его конструкции. Газотроны от-
носятся к приборам несамостоя-
тельного дугового разряда. Раз-
ряд называется дуговым потому,
что поддерживается термоэлек-
тронной эмиссией катода, а неса-
мостоятельным — в связи с тем,
что эта эмиссия обеспечивается внешним источником энергии.
На рис. 87 приведены для сравнения вольтамперные харак-
теристики газотрона и кенотрона. Характеристика газотрона от-
личается тем, что при некотором напряжении, называемом по-
тенциалом зажигания газового разряда, происходит скачок
напряжения и тока. При этом напряжение уменьшается, а ток
увеличивается до величины, определяемой внешним сопротивле-
нием, включенным последовательно с газотроном. При различ-
ных значениях силы тока анодное напряжение не изменяется,
т. е. в характеристике имеется вертикальный участок, который
заканчивается переходом к насыщению. Напряжение, соответ-
ствующее вертикальному участку, называется потенциалом по-
гасания, так как при меньшем напряжении сила тока скачком
уменьшится и разряд погаснет.
Из сравнения характеристик видно, что у газотрона значения
силы тока, близкие к насыщению, достигаются при сравнитель-
но небольшом значении анодного напряжения. В электронном
<*w Яш
Рис. 87. Сравнение вольта мперных
характеристик газотрона и кено-
трона:
/ — газотрон; 2 — кенотрон

270
Дозиметрические приборы
диоде для получения такой же силы тока требуются напряже-
ния во много раз большие, что следует из пологого характера
зависимости силы тока от напряжения. Таким образом, отно-
шение анодного напряжения к вызванному им анодному току,
т. е. сопротивление постоянному току (/?0 = —) у газотрона
* а
получается во много раз меньше, чем у кенотрона.
Физически малое сопротивление газотрона объясняется сле-
дующим образом. Как указывалось выше, в электронном диоде
образуется электронное облако, препятствующее электронам
двигаться к аноду. Для увеличения тока требуется повысить
анодное напряжение, чтобы обеспечить компенсацию тормозя-
щего поля электронного облака и его рассасывание. В газотро-
не при потенциале зажигания образуется в результате иониза-
ции газа так называемая плазма, т. е. среда, насыщенная элек-
тронами и ионами и обладающая поэтому свойствами проводни-
ка. Она заполняет почти все междуэлектродное пространство,
кроме небольшой области возле катода, где благодаря эмиссии
катода образуется электронное облако так же, как в электрон-
ном диоде. На границе между плазмой и электронным облаком
возникает положительно заряженный ионный слой вследствие
отталкивания электронным облаком электронов плазмы. Этот
ионный слой увеличивается до тех пор, пока его поле не компен-
сирует поля электронного облака. В результате устраняется
причина, препятствующая электронам эмиссии двигаться к ано-
ду и для этого их движения оказывается достаточно лишь не-
большого анодного потенциала.
Л1алое сопротивление газотрона имеет важное практическое
значение при использовании его в выпрямителях вместо кено-
тронов. В этом случае уменьшается энергия, бесполезно расхо-
дуемая на нагревание лампы, и увеличивается коэффициент по-
лезного действия выпрямителя. Кроме того, поскольку указан-
ная тепловая энергия выделяется на аноде, то анод газотрона
не должен рассеивать столь большого количества тепла, как
анод кенотрона. Это позволяет сократить размеры анода и, сле-
довательно, всего газотрона в целом по сравнению с кенотро-
ном.
Важным преимуществом газотрона является также возмож-
ность использования в нем экономичного катода, позволяюще-
го получить силу тока в 1000 ма на 1 вт мощности, затрачивае-
мой на накал. Такой катод изготавливается в виде ленты, свер-
нутой в спираль или гофрированной для того, чтобы получить
необходимую для эмиссии температуру при возможно меньшей
затрате энергии на накал (рис. 88).
В электронном диоде такой катод не дал бы никакого эф-
фекта, так как анодное электрическое поле не могло бы проник-

Основные элементы дозиметрических приборов 271
нуть к участкам катода, прикрытым экраном или другими его
частями, или в складки ленты или спирали. Во всех этих частях
катода существовало бы электронное облако, отбрасывающее
электроны эмиссии обратно на катод. Только к выступающим
частям катода могло бы проникнуть анодное поле и обеспечить
движение электронов к аноду.
Рис. 88. Катод газотрона в ви-
де гофрированной ленты
Рис. 89. Распределение потенциала в
междуэлектродном пространстве низ-
ковольтной дуги:
/ — катодное падение напряжения; 2 —
падение напряжения в столбе дуги
В газовом диоде, как было указано, возникает плазма. На
рис. 89 показано распределение потенциала между анодом и
катодом газотрона в режиме, установившемся после зажигания
(для простоты предполагается, что электроды плоские). Почти
горизонтальная часть графика соответствует плазме или так
называемому столбу газового разряда. Благодаря ее хорошей
проводимости в занятом ею участке потенциал почти не меня-
ется. На границе плазмы возле катода, как было указано, су-
ществует положительный ионный слой, который можно назвать
«условным анодом», соединенным через плазму с реальным
анодом. Действительно, потенциал этого слоя почти равен по-
тенциалу анода и разгон электронов происходит в участке меж-
ду этим ионным слоем и катодом, где имеется большое измене-
ние потенциала. Этот промежуток называют участком катодно-
го падения. Условный анод располагается очень близко от ка-
тода и обеспечивает рассасывание электронного облака. Если
катод не плоский, то условный анод принимает форму поверх-
ности катода, обволакивая его слоем, отстоящим от катода на
небольшом расстоянии. Поэтому из любых щелей и складок ка-
тода электроны переходят в плазму, а из нее в анод.
По тем же причинам анод газотрона отличается по своей

272
Дозиметрические приборы
конструкции от анода вакуумного диода, имеющего обычно
форму цилиндра, которая обеспечивает концентрацию поля воз-
ле катода. Это необходимо, чтобы получить как можно более
быстрое рассасывание пространственного заряда электронов с
увеличением напряжения, что ведет к снижению внутреннего со-
противления. В газотроне пространственный заряд скомпенси-
рован (после зажигания) и все эмиттируемые электроны посту-
пают из катода в плазму (из нее получает электроны анод) не
за счет поля анода, а за счет катодного падения. Поэтому фор-
ма анода с точки зрения
его поля возле катода не
имеет значения и ее вы-
бирают из других сооб-
ражений. В маломощных
газотронах анод имеет
плоскую форму, при ко-
торой обеспечивается до-
статочная приемная по-
верхность (рис. 90). В
мощных газотронах анод
изготавливается в виде
полой чаши или охваты-
вающего катод цилинд-
ра, закрытого с одной
стороны. Полый анод
имеет большую прием-
ную поверхность; кроме
того, охватывая катод, он
располагается очень
близко от него, что по-
зволяет получить малый
объем плазмы. Это уменьшает -время деионизации и обратный
ток, что позволяет газотрону выдержать большие обратные
напряжения.
Обратное напряжение, выдерживаемое газотроном, являет-
ся весьма важной его характеристикой. При работе газотрона в
схеме выпрямителя напряжение между его анодом и катодом
периодически меняется по знаку, причем когда потенциал анода
отрицателен по отношению к катоду (обратное напряжение),
газовый разряд не должен происходить. Однако при некотором
значении обратного напряжения может все же зажечься разряд
с обратным направлением тока (обратное зажигание). Причина
этого явления заключается в том, что при перемене знака на-
пряжения (и прекращении разряда) ионы, которые не успели
рекомбинировать, движутся под действием поля не к катоду, а
к аноду, и если это поле достаточно велико, могут вызвать
Рис. 90. Конструкций газотронов:
а — малой мощности; б — большой мощно-
сти; / — анод; 2 — катод; 3 — цоколь; 4 —
вводы подогревателя

Основные элементы дозиметрических приборов 273
эмиссию анода и образование самостоятельного разряда.
В этом случае газотрон будет иметь не одностороннюю, а двух-
стороннюю проводимость, что нарушит работу выпрямителя, а
в некоторых случаях (двухполупериодная или многофазная
схема) приведет к его короткому замыканию.
Величина обратного напряжения, которое может выдержать
газотрон, зависит от ряда факторов. Она получается тем боль-
ше, чем меньше объем плазмы (о чем было сказано выше). Кро-
ме того, большое значение имеет материал анода. Он должен
испускать как можно меньше электронов при ударе ионов и
нагреве и хорошо рассеивать тепло. Наилучшим в этом отноше-
нии материалом является графит. Применяются также аноды из
никеля, часто черненого.
Величина напряжения обратного зажигания зависит также
от выбора газа и его давления. Для наполнения газотрона при-
меняются пары ртути и инертные газы. В ртутных газотронах в
баллон, откачанный до глубокого вакуума, помещают неболь-
шое количество (несколько капель) ртути, которая испаряется
при нагревании и создает ртутный пар нужного давления. Одна-
ко давление ртутного пара зависит от температуры в колбе га-
зотрона и, следовательно, от внешних условий, что и является
недостатком .ртутного газотрона. Его преимущества перед инерт-
ными газами заключаются в более низком потенциале иониза-
ции и более высоком потенциале зажигания. Низкий потенциал
ионизации обеспечивает малую величину катодного падения и,
следовательно, малое падение напряжения на газотроне (поряд-
ка 10-И1 в вместо 16 в при аргоновом наполнении). Высокий
потенциал зажигания позволяет газотрону работать в выпрями-
телях при больших напряжениях без обратного зажигания.
В газотронах, наполненных инертным газом, давление мало
зависит от внешних условий, но эти газотроны отличаются боль-
шим рабочим анодным напряжением. Чтобы снизить их рабочее
анодное напряжение, некоторые типы газотронов (тунгары) на-
полняют инертным газом при сравнительно очень большом дав-
лении (несколько миллиметров ртутного столба). При этом ра-
бочее анодное напряжение снижается до величины, равной по-
тенциалу возбуждения газа. Это объясняется ступенчатой иони-
зацией, которая происходит при столь большом давлении. Сту-
пенчатая ионизация заключается в следующем. Атомы газа,
получившие при столкновении с электроном энергию, недоста-
точную для ионизации, но достаточную для их возбуждения.
получают при следующих столкновениях с электронами доба-
вочную энергию. В результате нескольких столкновений с элек-
троном атом будет ионизирован. Это может произойти при та-
ком давлении, когда атом испытывает много столкновений с
электронами. В этом случае для ионизации газа достаточно,

274
Дозиметрические приборы
чтобы энергия электронов, накопленная ими в электрическом
поле, соответствовала не потенциалу ионизации, а потенциалу
возбуждения газа. Тогда катодное падение устанавливается ми-
нимально необходимым для поддержания ступенчатой иониза-
ции, т. е. равным потенциалу возбуждения газа. Большое дав-
ление газа снижает напряжение обратного зажигания тунгаров,
поэтому они применяются в выпрямителях низких напряжении
(порядка сотен вольт).
Тиратроны
Тиратроном называют газоразрядный триод с накаливаемым
катодом, т. е. газотрон с сеткой. Однако сетка тиратрона отли-
чается от сетки электронного триода не только конструкцией,
но и по своему назначению. Сетка тиратрона предназначена для
управления анодным потенциалом зажигания. Действие сетки
основано на том, что будучи расположенной между анодом и
катодом, она почти полностью экранирует эти электроды один
от другого и тем самым препятствует возникновению дугового
разряда между ними. Это препятствие становится еще большим,
если сетке сообщен отрицательный потенциал относительно ка-
тода, поскольку в этом случае поле сетки противоположно по-
лю анода. Следовательно, при отрицательно заряженной сетке
для возникновения дугового разряда между анодом и катодом
требуется приложить к этим электродам напряжение большее,
чем при отсутствии сетки. Величина анодного напряжения, при
котором возникает дуговой разряд (анодное напряжение зажи-
гания), получается тем большей, чем больше отрицательное се-
точное напряжение. Зависимость анодного напряжения зажига-
ния от сеточного напряжения называется пусковой характери-
стикой тиратрона (рис, 91).
При очень сильной экранировке поля анода сеткой зажига-
ние дуги между анодом и катодом возможно лишь при положи-
тельном потенциале сетки, В этом случае пусковые характери-
стики имеют вид, показанный на рис. 91, б (правые характери-
стики). Эти характеристики показывают слабое влияние анод-
ного напряжения на величину сеточного напряжения, при кото-
ром происходит зажигание. В тиратронах с левыми характери-
стиками (рис. 91, а) сеточное напряжение зажигания сущест-
венно зависит от анодного напряжения, что объясняется более
слабой экранировкой поля анода. В тиратронах обоих типов
можно подобрать такое положительное сеточное напряжение,
что зажигание дуги в анодной цепи произойдет при напряже-
нии меньшем, чем при отсутствии сетки. Однако такой режим
является ненормальным, так как основной разряд возникнет ме-
жду сеткой и катодом, а в анодной цепи потечет лишь часть раз-
рядного тока.

Основные элементы дозиметрических приборов 275
Чтобы обеспечить необходимую экранировку анода от като-
да, сетку тиратрона конструируют в виде плоского экрана или
цилиндра с одним или несколькими отверстиями. Одна из воз-
можных конструкций сетки показана на рис. 92, где изображен ти-
ратрон с левыми характеристиками (а) и тиратрон с правыми
характеристиками (б). На рисунке хорошо видно различие в
экранирующем действии сеток этих тиратронов.
\
I
1
1
W00
900
800
7ПП
/UU
600
J00
400
300
zoo
4ПП
1UU
п
W50 40
V
\
V
Л
V
\
V
\
Л
V
N
1
30
\
Л
И
\
ка
\
\Л
V
гемпература конденсации ртути, °С
\
С
<ч
S5
V
^
»
^
>*Ч
ь*
№>.
п
II 11
1
~10 98Т65432101 23456789 1011
Напряжение на сетке% 6
Вис. 91, Пусковые характеристики тиратронов:
— с отрицательным управлением; б — с прложнтельным уп-
равлением
После возникновения разряда между анодом и катодом сет-
ка перестает экранировать один от другого эти электроды. Это
происходит в результате образования плазмы (столба разряда),
занимающей почти все междуэлектродное пространство за ис-
ключением небольшой области возле катода. Образовавшаяся
плазма благодаря малому падению напряжения в ней может
рассматриваться как токопроводящая среда, приближающая
анод к катоду. Иными словами, как было показано выше, обра-
зуется условный анод, который в установившемся состоянии рас-
полагается ближе к катоду, чем сетка. Кроме того, что сетка пе-
рестает экранировать анод от катода, она теряет свое управляю-
щее действие, так как возле нее возникает ионный или элек-
тронный чехол, нейтрализующий ее поле (рис. 93), Следователь-
но, после зажигания дугового разряда изменение потенциала
сетки не влияет на протекание разряда. Чтобы прекратить раз-
ряд в тиратроне (погасить его), необходимо понизить анодное
напряжение до величины напряжения погасания, либо умень-
шить силу анодного тока до величины, при которой дуговой раз-
ряд невозможен. При этом анодное напряжение погасания (в
отличие от напряжения зажигания) не зависит от потенциала
сетки.

276
Дозиметрические приборы
Экспериментальные вольтамперные характеристики подтвер-
ждают указанные свойства тиратрона. Анодные характеристики
(рис. 94) отличаются от характеристик газотрона лишь тем, что
Рис. 92. Конструкция
электродов тиратрона:
а — с отрицательным уп-
равлением: б — с положи-
тельным управлением; / —
катод: 2 — сетка; 3 — аиод
•ь
I
UnSU^V*
°Uh
'*»
'*
Рис. 94. Примерный вид
анодных характеристик
тиратрона
Рис. 93. Образование ионного чех-
ла около отрицательно заряжен-
ной сетки:
/ — кэтод: 2 — анод; 3 — отрица-
тельная сетка; 4 — оболочка из поло
ж и тельных ионов
-* -3 -В -1 0 1 2 3 * 5
Напряжение U^8
Рис. 95. Примерный вид сеточной
вольтамлерной характеристики ти-
ратрона и ее сравнение с характе-
ристикой триода:
/ — ток в ионном приборе; 2 — ток
в электронном приборе
цфтенциал зажигания зависит от сеточного напряжения. Сеточ*
цце характеристики (рис. 95) показывают, что при возрастании
цедичлны (алгебраической) сеточного напряжения происходит
Зржигаяие при определенном значении этой величины. При за^
жигднии ток скачком достигает насыщения и при дальнейшем
увеличении сеточного напряжения не изменяется (линия QPN).

Основные элементы дозиметрических приборов 277
Обратное изменение сеточного напряжения в сторону уменьше-
ния также не вызывает изменения тока и погасания разряда
(линия NM). На графике для сравнения нанесена вольтампер-
ная сеточная характеристика электронного триода.
Неоновые лампы и безнакальные тиратроны
В дозиметрических приборах широко используются газовые
диоды с холодными, не накаливаемыми катодами. В этих ион-
ных лриборах используется так называемый тлеющий разряд,
свойства которого иллюстрируются
вольтамперной характеристикой, приве-
денной на рис. 96. Как видно из харак-
теристики, при некотором напряжении
(точка с), называемом потенциалом за- §1
жигания тлеющего разряда, происходит р
скачок напряжения и тока. Аналогично
тому, как это получается в газотронах с
горячим катодом, сила тока в этом слу- г напоя
чае определяется величиной внешнего со- ? *ение
противления, включенного последова- рИс. 96. Вольтампериая
тельно с газоразрядным промежутком, а характеристика тока в-
напряжение на нем не изменяется при газе в линейном масштаг
r n .„„J1 бе. Выбранный масштаб
изменении силы тока в достаточно широ- ПОЗВ0ляет хорошо наблю-
ких пределах (участок ab). Это напря- дать только режим тле-
жение называется потенциалом нога- ющего разряда
сания.
Вертикальный участок характеристики соответствует так на-
зываемому нормальному тлеющему разряду. Дальнейшее увели-
чение тока сопровождается повышением напряжения, что соот-
ветствует режиму аномального тлеющего разряда (участок bd).
Тлеющий разряд практически отличается от дугового во мно-
го раз меньшими значениями силы тока (порядка миллиампер)
и большими значениями напряжения на газоразрядном проме-
жутке (десятки вольт). Физически различие состоит в том, что
тлеющий разряд поддерживается не термоэмиссией катода, а
вторичной его эмиссией, которая возникает в результате бом-
бардировки катода ионами, падающими на него из плазмы под
действием электрического поля. При этом удельная эмиссия ка-
тода (т. е. сила тока на единицу площади его поверхности), как,
показывают теория и эксперименты, в режиме нормального тле-
ющего разряда остается постоянной. Ток возрастает( например,
при уменьшении внешнего сопротивления) в результате увели-
чения площади той части поверхности катода, которая занята
разрядом. При том значении силы тока, при котором вся поверх-
ность катода занята разрядам, дальнейший рост тока может

27g
Дозиметрические приборы
происходить лишь при условии увеличения удельной эмиссии, а
это может получиться лишь вследствие большой скорости дви-
жения ионов к катоду. Поэтому дальнейший рост силы тока мо-
жет происходить лишь при увеличении напряжения, что соответ-
ствует переходу к режиму аномального тлеющего разряда. Та-
ким образом, вертикальный участок характеристики имеет тем
большую протяженность, чем больше поверхность катода.
Лампа тлеющего разряда представляет собой стеклянный
баллон, содержащий два металлических электрода и наполнен-
ный инертным газом с давлением порядка 10~3 -т- 102 мм рт. ст.
Выбор инертного газа исключает химическое взаимодействие
между газом и материалом электродов, которое привело бы к
«жестчению» лампы, т. е. к понижению давления газа в ней. Вы-
бор давления определяется необходимостью обеспечить режим
тлеющего разряда. Тлеющий разряд сопровождается свечением
газа. Цвет этого свечения зависит от рода газа; гелий светится
синим светом, неон — краснооранжевым, аргон — сиреневым и
т. д. Поэтому одним из применений тлеющего разряда являются
сигнальные лампы и газосветные трубки для рекламных и иллю-
минационных световых устройств. Сигнальные лампы всегда на-
полняются неоном (неоновые лампы), так как краснооранжевый
цвет свечения неона воспринимается на большем расстоянии,
чем другие цвета. Для ламп тлеющего разряда характерно бе-
зинерционное изменение яркости, пропорциональное силе тока
разряда. Это свойство полезно там, где требуется источник мо-
дулированного света, например для системы звукового сопро-
вождения в кино.
Неоновые лампы используются не только как сигнальные.
Различие между потенциалом зажигания и потенциалом погаса-
ния тлеющего разряда является весьма :важным их свойством,
позволяющим использовать их в схеме генераторов электриче-
ских колебаний, описанных ниже.
На рис. 97, а изображена конструкция одного из типов нео-
новых ламп СН-1 или СН-2, выпускаемых нашей промышлен-
ностью. Электродами служат два никелевых диска. Расстояние
между дисками выбрано меньше средней длины свободного про-
бега, поэтому между дисками почти не происходит столкнове-
ний, а разряд идет по более длинному пути между дисками, т. е.
в наружном пространстве. Поэтому свечением покрываются на-
ружные части дисков. При питании переменным током каждый
из дисков поочередно служит катодом. Чтобы вся поверхность
катода была покрыта свечением, внешнее сопротивление обычно
выбирают соответствующим режиму аномального тлеющего раз-
ряда. Поскольку диски одинаковы, то при любом направлении
тока имеется один и тот же (аномальный) режим и одна и та же
проводимость. Если бы электроды значительно отличались по

Основные элементы дозиметрических приборов 279
размерам, то можно было бы получить при одном направлении
тока аномальный режим, а при другом — нормальный и прово-
димость была бы неодинаковой. На этом принципе основаны
ионные вентили с холодным катодом.
Другой тип неоновой лампы с цилиндрическими электродами
МН-3 показан на рис. 97, б. У этой лампы электроды неодина-
ковы, поэтому она предназначена только для постоянного тока
определенного направления, а именно от внутреннего цилиндра
к внешнему.
300
275
Z50
*>225
\200
Vю
%/50
%m
\юо
* 75
50 0 25 50 15 100125 150 175 200225
Сипа тонц% мха
Рис. 98. Зависимость анодного
напряжения зажигания от
силы сеточного тока (характе-
ристика перехода)
W
Рис. 97. Сигнальные неоно-
вые лампы:
а — типа CH-I или СН-2; б —
типа МН-3
Как указывалось выше, определенное значение тока может
быть зафиксировано внешним сопротивлением. Если это сопро-
тивление отсутствует или мало, то разряд развивается, проходя
последовательно все стадии, и переходит в дуговой, при котором
сила тока велика. Это может привести к гибели лампы. Поэто-
му лампу включают последовательно с балластным сопротивле-
нием, специально подобранным так, чтобы обеспечить значение
тока, соответствующее нужному режиму. В лампах типа CH-J и
СН-2 балластное сопротивление находится внутри цоколя лам-
пы. Другие лампы требуют включения внешнего сопротивления.
В лампу тлеющего разряда можно ввести третий электрод —
сетку, позволяющую регулировать потенциал зажигания. Этот
электрод, помещенный между анодом и катодом изготовляют
либо в виде экрана с отверстием, либо в виде проволочной пет-
ли. Такая лампа называется безнакальным тиратроном. Если к
промежутку сетка — катод подвести напряжение, достаточное
для того, чтобы в нем возник самостоятельный разряд, то этот

280
Дозиметрические приборы
разряд может распространиться на промежуток анод — катод,
даже если напряжение между анодом и катодом ниже напря-
жения зажигания. При этом напряжение между анодом и като-
дом, достаточное для зажигания, зависит от силы тока разряда,
возникшего между сеткой и катодом. На рис. 98 приведена зави-
симость анодного напряжения зажигания от силы тока в про-
межутке сетка — катод. Из этой зависимости, называемой ха-
рактеристикой перехода, видно, что анодное напряжение зажи-
гания тем меньше, чем больше сеточный ток. Это объясняется
тем, с увеличением сеточного тока в разрядном промежутке
увеличивается число свободных электронов, часть которых
притягивается к аноду и образует лавины, из которых возникает
самостоятельный разряд. Чем больше таких лавин, тем мень-
ше требуется напряжение для возникновения самостоятель-
ного разряда. Напряжение зажигания не может быть меньше
напряжения горения (или, что то же самое, погасания), по-
этому характеристика асимптотически приближается к этому
значению. При нулевом токе, т. е. при отсутствии разряда меж-
ду сеткой и катодом, анодный потенциал зажигания выше, чем
при отсутствии сетки, так как сетка экранирует катод от анода
и большая часть электрических силовых линий анода заканчи-
вается на сетке.
Чтобы не возник разряд между анодом и сеткой, ее поме-
щают очень близко к аноду, т. е. на таком расстоянии от него,
на котором электроны не могут испытывать достаточного коли-
чества столкновений с атомами газа. При таком расположении
электродов для зажигания лампы требуется между сеткой и ка-
тодом приложить напряжение порядка анодного напряжения за-
жигания. Таким образам, в этих типах ламп не получается
выигрыша по напряжению. Однако практическая ценность их
заключается в том, что они позволяют получить анодный ток по-
рядка десятков миллиампер при протекании сеточного тока по-
рядка десятков микроампер, т. е. включить цепь более сильного
тока с помощью слабого тока (в схеме реле). В других типах
ламп сетку помещают возле катода на расстоянии от него, со-
ответствующем малому напряжению зажигания. Это позволяет
зажигать лампу сеточными напряжениями значительно меньши-
ми, чем анодный потенциал зажигания. В этих лампах полу-
чается выигрыш не только по току, но и по напряжению. Так,
например, в одной из ламп этого типа при отсутствии напряже-
ния на сетке пробой в анодной цепи не наступает при анодном
напряжении до 225 в. В цепи пускового электрода пробой на-
ступает при напряжении 90 в. Это значит, что можно включить
цепь с источником напряжения 225 в с помощью напряжения
90 в. Для предотвращения разряда между анодом и сеткой анод
изготовляют в виде никелевого стержня, заключенного в стек-

Основные элементы дозиметрических приборов 281
лянную трубку, изолирующую его от других электродов. Часъ
стержня выступает из стеклянной трубки на расстоянии при-
мерно 12 мм от других электродов (рис. 99) и может участво-
вать в разряде лишь после того, как возникнет разряд между
сеткой и катодом.
Характерная особенность лампы — прекращение управляю-
щего действия сетки после зажигания разряда между анодом и
катодом. Экспериментально установлено,
что при существовании разрядного тока в ~~
анодной цепи потенциал сетки не влияет
на величину этого тока, причем даже при
отрицательном потенциале сетки разряд
не прекращается. Это объясняется тем,
что к отрицательно заряженной «сетке под
действием ее поля устремляются ионы
(электроны отталкиваются), которые ок-
ружают ее чехлом, нейтрализующим ее
заряд (см. рис. 93). На сетке происходит
рекомбинация ионов с электронами, ко-
торые поступают из присоединенной к ней
цепи, образуя сеточный ток. Из разрядно-
го промежутка к сетке поступают новые
ионы в количестве, равном числу электро-
нов, участвующих в рекомбинации. При
этом пока поле сетки не нейтрализовалось
этими ионами, они движутся к ней в боль-
шом количестве и толщина ионного чехла
увеличивается, ослабляя ее поле. От этого
число движущихся к чехлу ионов умень-
шается до тех пор, пока не наступит ди-
намическое равновесие между числом
ионов, входящих в чехол, и числом реком-
бинирующих на сетке ионов. При таком равновесии поле сетки,
экранированной ионным чехлом, будет лишь таким, какое мини-
мально необходимо для пополнения убыли ионов в чехле при
рекомбинации. При увеличении отрицательного потенциала сетки
увеличится число ионов, поступающих в ионный чехол, и, следо-
вательно, толщина этого чехла, экранирующего «сетку. При этом
возрастет и сеточный ток1. Таким образом, увеличение отрица-
тельного потенциала сетки (относительно катода) не вызывает
погасания разряда. Погасить разряд можно только уменьшением
анодного напряжения.
Управление потенциалом зажигания с помощью сетки при-
меняется в описанных выше тиратронах с накаливаемым като-
1 Если сетка положительна, то аналогично к ней притягиваются элек-
троны, образуя экранирующий ее чехол, а ионы отталкиваются.
Рис. 99. Конструкция од-
ного из типов тиратрона
с холодным катодом:
/ — сетка; 2 — анод; 3 —
катод

282
Дозиметрические приборы
дом. По аналогии с ними лампа тлеющего разряда с сеткой на-
зывается тиратроном с холодным катодом, или безнакальным
тиратроном. Такие тиратроны также применяются в схемах реле
и генераторов колебаний. Преимущество тиратронов с холодным
катодом — отсутствие цепи накала, потребляющей значительную
энергию и усложняющей схему. Однако эти тиратроны приме-
няются только в цепях сравнительно слабого тока (до 100 ма),
тиратроны с накаливаемым катодом дают ток до 100 а.
*+-
/L
Газовые стабилизаторы
Вертикальный участок вольтамперной характеристики само-
стоятельного разряда, соответствующий режиму нормального
тлеющего разряда, выражает независимость напряжения на
разрядном промежутке от силы тока, определяемой внешним со-
противлением (см. рис. 94). Это свойство нормального тлеющего
разряда может быть использовано для стабилизации напряже-
ния. Лампы тлеющего разряда, предназначенные для этой цели,
называются газовыми стабилизаторами, или стабиловольтами.
Как было указано, существование вертикального участка
характеристики физически объясняется тем, что при нормаль-
ном тлеющем разряде катодное падение
и плотность тока устанавливаются посто-
янными, а сила тока изменяется при изме-
нении внешнего сопротивления только за
счет площади катода, занятой разрядом.
Поэтому для получения большого диапа-
зона изменения силы тока в вертикальном
участке характеристики стабиловольт
должен отличаться большой площадью
катода. Поэтому катод стабиловольта из-
готовляют в виде цилиндра 2, внутри ко-
торого на его оси помещен стержень /,
служащий анодом (рис. 100). Такая ци-
линдрическая система электродов облег-
чает зажигание самостоятельного разря-
да, так как до зажигания возле тонкого
стержня получается большая напряженность, чем та, которая
получилась бы возле электрода с большим радиусом кривизны
при том же напряжении. В результате потенциал зажигания
понижается. Той же цели служит и небольшой стерженек 4, при-
варенный к катоду.
Материалом электродов является никель, причем внутренняя
поверхность катода активируется (оксидируется), что также
снижает потенциал зажигания. Катодное падение (почти равное
напряжению стабилизации) для нормального тлеющего разря-
Рис. 100. Устройство
электродов стабиловоль-
та:
/ — аиод; 2 — катод; 3 —
слюдяные диски; 4 — стер-
жень

Основные элементы дозиметрических приборов 283
да определяется исключительно материалом катода и родом га-
за. Поэтому подбирая газ и материал катода, можно получить
разные значения напряжения стабилизации. Выпускаемые про-
мышленностью стабиловольты стабилизируют напряжения 75.
90, 105 и 150 в при диапазоне значений силы тока 5ч-30 ма.
При необходимости стабилизировать большие напряжения
можно последовательно соединять несколько стабиловольтов.
При этом нагрузку можно подключить к части стабиловольтоз,
используя их как делитель напряжейия. Для той же цели выпу-
скается стабиловольт типа СГ-226, содер-
жащий в одном баллоне несколько после-
довательно включенных газовых проме-
жутков, которые также могут служить де-
лителями напряжения. Электроды этого
стабиловольта представляют собой нике-
левые стаканы, активированные с одной
стороны барием; стаканы вставлены один
в другой так, что каждый из них служит
Рис. 101. Устройство
стабиловольта — де-
лителя напряжения
-/ei-
Рис. 102. Схема включения стабиловольта —
делителя напряжения
катодом одного промежутка и анодом другого (рис. 101). В ре-
зультате получается 4 промежутка, каждый из которых стабили-
зирует напряжение 70 е. Эти промежутки могут быть использо-
ваны в любой комбинации для питания нагрузок, требующих раз-
ных напряжений (рис. 102). Сопротивления Ru R2 и Яг вклю-
чены для обеспечения независимого зажигания разряда на каж-
дом промежутке. При отсутствии этих сопротивлений зажига-
ние происходит лишь в том случае, если напряжение на каждом
промежутке на 40—50 в больше нормального напряжения горе-
ния. Следовательно, для зажигания потребовался бы избыток на-
пряжения порядка 200 е.
В последние годы разработаны газовые стабилизаторы, ко-

284
Дозиметрические приборы
торые предназначены для стабилизации высоких напряжений
(порядка киловольт) при небольших значениях силы тока (по-
рядка микроампер). Такие стабилизаторы применяются, на-
пример, в источниках питания сцинтилляционных счетчиков и
благодаря своим малым размерам упрощают приборы, содер-
жащие эти счетчики. Эти стабилизаторы, называемые коронны-
ми, позволили применять сцинтилляционные счетчики в самых
несложных и малогабаритных приборах, вплоть до полевых.
Коронные стабилизаторы устроены аналогично счетчикам
Гейгера и в них используется режим Гейгера. В этом режиме
(как было показано выше) вольтамперная характеристика ста-
новится почти вертикальной, что и обеспечивает стабилизацию
напряжения. Название «коронные» объясняется использовани-
ем в них (как и в счетчиках Гейгера) коронного разряда, отли-
чающегося тем, что он происходит возле электрода с малым ра-
диусом кривизны (острие, нить), что обеспечивает высокую на-
пряженность поля.
Глава 2
ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
§ 1. ИМПУЛЬСНЫЕ ТОКИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ЛИНЕЙНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
Во многих типах дозиметрических приборов излучение реги-
стрируется путем подсчета числа частиц, действующих на пер-
вичный элемент прибора. Таким элементом является счетчик
частиц или ионизационная камера, работающие в импульсном
режиме и преобразующие частицы в импульсы электрического
тока. Так называют ток, который протекает в электрической
цепи в течение короткого промежутка времени, называемого
длительностью импульса.
Таким образом, задача дозиметрического прибора сводится
к подсчету числа случаев, когда в цепи счетчика или ионизацион-
ной камеры появляется импульс тока, т. е. к подсчету числа этих
импульсов. Поэтому для изучения устройства приборов необхо-
димо разобраться в вопросах, связанных с действием импульсов
тока и напряжения на некоторые его элементы и узлы.
Помимо различных электровакуумных приборов (электрон-
ных ламп, счетчиков частиц, ионизационных камер, тиратронов
и т. п.), а также полупроводниковых приборов, в дозиметриче-
ской аппаратуре имеется большое количество так называемых

Основные узлы дозиметрических приборов
285
линейных элементов — сопротивлений, конденсаторов, катушек
самоиндукции, трансформаторов и т. д. Эти приборы называют-
ся линейными потому, что между токами и напряжениями в них
существует линейная (в достаточно широких пределах) зависи-
мость, выражаемая следующими формулами:
х«— и A5)
для цепи, содержащей сопротивление /?,
w = L—. A6)
dt v '
для цепи, содержащей самоиндукцию L, и
для цепи, содержащей емкость С.
В этих формулах токи и напряжения, а также их производ-
ные входят в связывающие их уравнения в первой степени, а
коэффициенты — ,L и С — постоянные, не зависящие от силы
R
тока и напряжения.
Электрические цепи, составленные только из линейных эле-
ментов, называются линейными цепями. Для таких цепей спра-
ведливы законы Ома и Кирхгофа, причем если эти цепи содер-
жат реактивные элементы, то в формулы законов Ома или
Кирхгофа могут входить производные или интегралы в соответ-
ствии с формулами A6) и A7). В результате получаются диффе-
ренциальные (или интегродифференциальные) уравнения, ко-
торые также являются линейными.
Линейные электрические цепи могут находиться в установив-
шемся (стационарном) либо в неустановившемся состоянии.
Примером установившегося состояния может служить протека-
ние постоянного или синусоидального тока, вызванного постоян-
ной или синусоидальной э. д. с. в течение времени —oo<t< + oo.
Примером переходного состояния может служить протекание то-
ка в цепи, к которой в момент времени t=0 подключен источник
постоянной э. д. с. (рис. 103). В этом случае э. д. с, действующая
на цепь, может быть выражена функцией, график которой изо-
бражен на рис. 104. Эта функция называется функцией вклю-
чения или толчком. Если такой толчок э. д. с. воздействует в мо-
мент t=0 на цепь, содержащую только активные сопротивления
(рис. 105, а), то зависимость силы тока от времени будет также
иметь вид функции включения [см. формулу A5)]. Если же в
цепи помимо активных элементов включены также и реактивные,
например L (рис. 105, б), то сила тока станет постоянной не п

286
Дозиметрические приборы
момент t=0, а позже, так как в момент включения возникнет
э. д. с. самоиндукции, которая противодействует нарастанию то-
ка от нуля до некоторого постоянного значения [см. формулу
A6)]. Следовательно, при включении цепей, содержащих, поми-
мо активных, реактивные элементы, происходит процесс перехо-
да от одного установившегося состояния к другому (в данном
Рис. 103. Присое-
динение источника
постоянной э. д. с.
к цепи в момент
/=0
.1
"о
т
\«м
Рис. 104. График Рис. 105. Дейстаие напря-
функции включения
(толчка)
жения типа толчка на
активную (а) и реактив-
ную (б) цепи
случае от тока, равного нулю, к току, равному постоянной ве-
личине), связанный с изменением запаса энергии в электриче-
ском или магнитном поле. Аналогичный процесс происходит при
выключении цепи, при коротком замыкании части цепи, при
скачкообразном изменении э. д. с. или сопротивления, включен-
ного в цепь, и т. д. Такой процесс называется переходным.
Импульсные напряжения и токи также вызывают переходные
процессы в линейных цепях.
Включение постоянного напряжения
Последовательно соединенные самоиндукция и сопротивление
Рассмотрим переходный процесс в цепи, составленной из по-
следовательно включенных сопротивления R и самоиндукции
L (рис. 105, б). Напряжение, приложенное к этой цепи, выраже-
но как функция времени на рис. 106, а. Чтобы найти силу тока
в этой цепи, составим дифференциальное уравнение по второму-
закону Кирхгофа:
u(f) — L-4L = iR,
dt
или
dt L
u(t)
Решение этого уравнения для t>0 будет
R
'«--^-A
).
A8)
A9)
где е=2,71828 — основание натуральных логарифмов.

Основные узлы дозиметрических приборов
287
Найдем напряжения на отдельных участках цепи. Напряже-
ние на катушке самоиндукции находим из формул A6) и A9):
4® = ^=^'±<\-е~*')=и*^\ B0)
& на сопротивлении — из формул A5) и A9) либо по второму
закону Кирхгофа из формулы B0):
-А,
МО^о-МО-^оО-* " )• B1)
Кривые зависимостей /, uL и uR от времени изображены на
рис. 106.
Физический смысл кривых рис. 106 заключается в следую-
щем: в момент включения t=0 сила тока i(t) (кривая б) может
быть равна только нулю, так как в противном случае имело бы
место конечное приращение тока за бесконечно малое время,
т. е. э. д. с. самоиндукции eL(t) = —L—=oo, что невозможно, так
как eL {t) может быть только меньше или равна u(t). Так как
/@=0, то и напряжение uR(t)=i(t)R равно нулю (кривая г),
и поэтому все напряжение источника э. д. с u(t)=U0 приложено
к катушке (кривая в) и уравновешивается ее э. д. с. После мо-
мента ^=0 сила тока возрастает, причем скорость увеличения
тока пропорциональна приложенному напряжению U0 и обратно
пропорциональна самоиндукции L (Действительно, так как при
f=0 и (t) = UQ, то L^-=UQi откуда -^- = Щ-). Если бы
at at L
R было равно нулю, то сила тока возрастала бы беспредельно
по пунктирной прямой, проведенной под углом т (рис. 106, б),
а напряжение uL (t) было бы постоянным и равным UQ. Но так
как R не равно нулю, то по мере увеличения силы тока растет
и падение напряжения Uz(t)=i(t)R. Поэтому уменьшается
ul @ = ^с— uR @» а так как иь @ = ^ У > то уменьшается и
скорость нарастания силы тока. Процесс установится тогда, ког-
..v T di It)
да и, (t)=L——— станет равным нулю, сила тока станет по-
at
стоянной, а все напряжение u(t) будет приложено к сопротив-
лению /?, т. е. UQ=uR(t)=i(t)R, откуда i(t)= --J-.
Следовательно, в начале переходного процесса э. д. с. само-
индукции препятствует нарастанию тока со скоростью большей,

288
Дозиметрические приборы
U0
чем —-, а затем дальнейшее уменьшение скорости нарастания
тока обусловлено только сопротивлением, а самоиндукция все
меньше препятствует прохождению тока.
Последовательно соединенные емкость и сопротивление
Аналогичным путем можно получить соответствующие зави-
симости для цепи, составленной из последовательно соединен-
ных сопротивления R и конденсатора С (рис. 107). В этом слу-
чае дифференциальное уравнение по второму закону Кирхгофа
имеет вид
u(t) — uc(t) = i(t)Rt или u(t)=uc(t) + i(t)R,
duc
откуда заменяя i = C —-—[по формуле A7)], получим
RC—^— + uc(t)^u(t). B2)
Решение этого уравнения для t>0 имеет вид
/_
uc(t) = l/0(l-e RC), B3)
из которого, по формуле A7), сила тока
/_ /_
i(t)=C-^--=CU0^(l-e «с) = -^е RC B4)
w dt ° dt v ' R v '
и падение напряжения на сопротивлении
»R(.t) = UQ-uc(t) = U0e RC. B5)
На рис. 108 изображены кривые изменения i, ис и uR во вре-
мени. Эти кривые также можно объяснить физически. В момент
/=0 конденсатор не заряжен и «с=0; мгновенно ис измениться
не может, так как в противном случае
dur (t)
что невозможно, так как uR (t)=i(t)R может быть только мень-
ше или равно u{t). Поэтому все напряжение u(t) = U0 приложе-
но к сопротивлению [uR (t) = i(t)R = U0], а сила тока равна
i(t) = —, т. е. имеет ту же величину, какую она имела бы, ес-
R
ли бы конденсатор был замкнут накоротко. Таким образом, не-

1 -Ч
u(t)
1 t
"f
ut
L_
y\
/V
1.
u°
ч«>
i
l
"о
|4rW
1
Рис. 106.
силы тока
М=&
^
Изменение во
и напряжений
tfZ,
а
t
6
t
6
t
2
t
временл
в цепи
h-
г1
i7
и It)
т..
Рис.
107. Цепь ЯС
Рис. 108. Изменение во времени
силы тока и напряжений в цепи RC

290
Дозиметрические приборы
заряженный конденсатор не препятствует прохождению тока в
присоединенной к нему цепи; природа его препятствия току за-
ключается в противодействии накопленных зарядов. После мо-
мента t=0 пластины конденсатора накапливают заряд и раз-
ность потенциалов между ними ис (t) повышается, a ur (t) =
= UQ—ис (t) уменьшается, а следовательно, уменьшается и сила
тока [так как uR(t)=i(t)R]. Процесс установится тогда, когда
конденсатор зарядится до напряжения uc(t) = U0 и ток прекра-
тится, т. е.
W) - —^- =» — — = 0.
w R R
Следовательно, в начале переходного процесса конденсатор
почти не препятствует прохождению тока, величина тока опре-
деляется только величиной сопротивления R и напряжения ?/0,
а затем ток уменьшается в результате возрастающего противо-
действия зарядов, накопляемых конденсатором.
Понятие о постоянной времени
Для практических целей необходимо иметь возможность
оценивать скорость протекания переходного процесса. Для это-
го пользуются величиной, которая называется постоянной вре-
мени.
Во все полученные выше формулы входит показательная
(экспоненциальная) функция вида е ~а где а — показатель за-
тухания. Если провести касательную к графику этой функции
(рис. 109) в точке f=0, то эта касательная образует с осью вре-
мени угол у» тангенс которого равен
»т = [-?с-Ч-.-
и отсекает на оси времени отрезок t0, равный
/0 - —— = — . B6)
0 (tg7)
Значение показательной функции в момент t0 равно
i
—1 —
с =е =е = —. B7)
Время /0, в течение которого показательная функция е~а
становится равной —, называется постоянной времени.
е

Основные узлы дозиметрических приборов
291
Так как величина /о = —, то она, так же как и а, характеризует
скорость протекания переходного процесса, что иллюстрировано
рис. 110.
Как легко видеть из предыдущих формул, для последователь-
но соединенных R и L
а==~Г; '0 = 1Г' B8)
для последовательно соединенных R и С
a^-J—; /0 = /?C, B9)
где все величины должны быть взяты в одной системе единиц, на-
пример, t — в секундах, R — в омах, L — в генри, С— в фарадах.
Рис. 109. График показательной Рис. ПО. Иллюстрация понятия
функции—экспонента постоянной времени. Чем медлен-
нее протекает переходный процесс,
тем больше постоянная времен)!
Физический смысл формул B8) и B9) можно объяснить сле-
дующим образом. В цепи RL скорость нарастания тока в нача-
ле тем меньше, чем больше L (так как ——•, см. преды-
dt L
дущий параграф), т. е. чем больше э. д. с. самоиндукции, пре-
пятствующая нарастанию тока. Поэтому чем больше L, тем мед-
леннее процесс, тем больше постоянная времени. Сопротивление
R является причиной отклонения кривой тока от пунктирной пря-
мой (см. рис. 106, б); чем больше /?, тем больше напряжение
ur @ = i(t)R ПРИ одном и том же токе, обусловленном само-
индукцией, тем, следовательно, раньше кривая тока начнет от-
клоняться от пунктирной прямой, тем быстрее закончится пере-
ходной процесс, тем меньше постоянная времени.
Механической аналогией цепи RL может служить реактивный
dv
снаряд, начальное ускорение которого— тем меньше, чем боль-
dt
ше его масса т. Если он движется в пустоте, то под действием
постоянной силы F скорость его будет неограниченно и притом

292
Дозиметрические приборы
линейно возрастать (так как F = m —- ); при движении его в ка-
at
кой-либо среде силы трения будут возрастать с увеличением ско-
рости и снаряд перейдет к равномерному движению, когда силы
трения уравновесят движущую силу. При этом переход к равно-
мерному движению произойдет тем раньше, чем больше коэффи-
циент трения в среде.
В цепи RC в начале процесса сила тока зависит только от
сопротивления /?, поэтому чем больше /?, тем меньше сила тока,
тем медленнее конденсатор накапливает заряды, тем больше по-
стоянная времени. Однако по мере накопления зарядов конден-
сатором сила тока уменьшается и это происходит тем медлен-
нее, чем позже успеет коденсатор накопить заряд, достаточный
для противодействия току. Следовательно, чем больше емкость С,
т. е. чем больше нужно зарядов для изменения потенциала на
1 в, тем медленнее спадает ток, тем больше постоянная времени.
Механической аналогией цепи RC может служить баллон,
надуваемый через трубку. В начале процесса скорость газа в
трубке зависит только от площади ее поперечного сечения,
баллон не оказывает препятствия газу, скорость газа такая же,
как и при отсутствии баллона на конце трубки (сравните с неза-
ряженным конденсатором, замененным коротким замыканием).
В дальнейшем начнет возрастать давление газа в баллоне,
которое будет противодействовать движению газа. Это противо-
действие станет заметным тем раньше, чем меньше объем (ем-
кость) баллона.
Параллельно соединенные элементы
Пользуясь полученными соотношениями, нетрудно рассмот-
реть переходные процессы при параллельном соединении RL или
/?С, если воспользоваться известной из электротехники теоремой
об эквивалентном генераторе (теорема Тевенина). Согласно этой
теореме, цепи, изображенные на рис. 111 (где Rt— внутреннее
сопротивление генератора) можно заменить цепями рис. 112.
Последние состоят из генератора с нулевым внутренним сопро-
тивлением, дающего э, д. с. ul(t) = u(t) , включаемую в
момент f = 0, конденсатора С (или самоиндукции L) и включен-
ного последовательно с ними сопротивления R0, эквивалентного
параллельно соединенным /?, и R. Следовательно, постоянная
времени для цепей рис. 111 равна
toc=R0C-' 'ol=^T. C°)
где

Основные узлы дозиметрических приборов 293
Из рис. 112 :или из формул C0) и C1) очевидно, что если
/?,«/?. то /0С«/?,С; /0L^4~; <32)
если Я, »./?, то t0C^RC; t0L^~- , C3)
т. е. скорость переходного процесса определяется меньшим со-
противлением.
Рис. III. Параллельное соедине- Рис. 112. Цапи, эквивалентные пре-
ние RC и RL дыдущим
Выключение постоянного напряжения
В случае действия на цепь напряжения, закон изменения
которого отличается от рассмотренного, нужно снова составлять
и решать дифференциальные уравнения. Однако для некоторых
видов функций можно найти решения из уже полученных ранее
формул, если применить метод (Наложения.
Напряжение u(t)t изменяющееся по кривой рис. 113, а можно
рассматривать как сумму постоянной э. д. с. ux(t) (рис. 113, б) и
включения, взятого с отрицательным знаком u2(t) (рис. 113,в).
Поэтому на основании принципа наложения все токи и напря-
жения на участках цепи являются суммой токов и напряжений,
вызванных действием напряжений U\(t) и u2(t) в отдельности.
Так, например, для цепи рис. 107 сила тока для />0 равна [см.
формулу B4)]:
I = о Ч±Г~™~=-И±- е"*\ C4)
R R V
так как сила тока от постоянного напряжения в этой цепи равна
нулю. Напряжение на сопротивлении (для t > 0) равно [см. фор-
мулу B5)]:
t_ /_
uR = 0-U0e RC =-U0e RC , C5)
так как падение напряжения на сопротивлении R при действии
постоянной э. д. с. так же, как и сила тока, равна нулю. Напря-

294
Дозиметрические приборы
жение на конденсаторе ис (для t>0) равно [см. формулу B3)]:
«c = V0-UQ{\~e «*) = U0e
RC
Соответствующие графики приведены на рис. 114, а, б, е.
и0
т
1
u(t)
Un
ф
UJt)
.__!,.
Uo
\
ш
a t
Uc(t)
\
-и0A-еЩ
Ркс. 113. Разложение функ-
ции выключения на состав-
ляющие
Рис. 114. Напряжения и си-
ла тока при выключении
э. д. с. в цепи RC
C6)
Действие прямоугольного импульса напряжения на
линейную цепь
Напряжение, изменяющееся по кривой рис. 115, а, называе-
мое прямоугольным импульсом, можно рассматривать как сум-
му двух включений с разными знаками u\(t) и u2(t)y сдвинутых
во времени на t, где х — длительность импульса (рис. 115, б и в).
Поэтому искомые токи или напряжения равны сумме токов или
напряжений, вызванных каждым из этих включений в отдельно-
сти. Так, например, для той же цепи RC рис. 107 сила тока i
изображается кривой рис. 116, а; напряжение на конденсаторе
ис — кривой рис. 116, б, напряжение на сопротивлении uR —
кривой рис. 116, в, построенных на основании кривых рис. 108.
Если постоянная времени tQ цепи мала по сравнению с дли-
тельностью имлульса t, то прямоугольный импульс удобнее
рассматривать просто как включение напряжения в момент t =¦ О
и выключение его в момент t = т.

Основные узлы дозиметрических приборов 295
Укорачивающие (дифференцирующие) и удлиняющие
(интегрирующие) цепи
Одним из многочисленных практических применений переход-
ных процессов является укорочение и удлинение импульсов,
получаемое в так называемых укорачивающих (или дифферен-
цирующих) и удлиняюших (или интегрирующих) цепях. Приме-
ром такой цепи является рас-
смотренная цепь RC (рис. 177).
При условии t0 = RC<^x напря-
жение -uR на сопротивлении
(рис. 117, а), как следует из пре-
дыдущего, будет иметь вид двух
коротких импульсов, возникаю-
щих в момент включения и вы-
ключения (рис. 117,6 и в).
1
»1
1Щ
\иМ
Г
t
Un
н
Рис. 115. Разложение пря-
моугольного импульса на со-
ставляющие
1
Уо
v</
\^L
Рис. 116. Напряжения и си-
ла тока в цепи RC при дей-
ствии на нее прямоугольно-
го импульса напряжения
Поэтому, устранив один из двух импульсов (например, при
помощи диода), можно получить на входе какой-либо схемы один
импульс нужного знака, длительность которого намного меньше
длительности исходного импульса u(t). В этом случае цепь RC
называют укорачивающей или дифференцирующей и включают по
схеме рис. 117, а.

296
Дозиметрические приборы
Та же самая цепь может быть использована как удлиняющая
¦или интегрирующая, если ее включить, как показано на рис. 118,
а, и выбрать R и С так, чтобы to=RC>x. В этом случае напря-
жение на конденсаторе имеет вид, показанный на рис. 118, в, а
Источнин
импульсов
*-*Ч
ИИ
u(t)
Схема
управляемая]
короткими
импульсоми
1.
ц,
г
u(t)
——г—-
t
т
5
Рис. 117. Включение дифферен-
цирующей цепи:
а — схема включения; б — пря-
моугольный импульс; в — диффе-
ренцированный импульс
Источник
импульсов
га
I,
Схема,
>6ляепап
1ликными
импульсами
Рис. 118. Включение интегри-
рующей цели:
а — схема включения; б — пря-
моугольный импульс; в — инте-
грированный импульс
длительность импульса получается намного больше, чем исход-
ного импульса u(i). Названия «дифференцирующая» или «инте-
грирующая» цепи связаны с тем, что, например, в рассмотренной
цепи сила тока является производной напряжения на конденса-
торе и, наоборот, напряжение на конденсаторе является интег-
ралом силы тока.
§ 2. ВЫПРЯМИТЕЛИ
Выпрямители предназначены для преобразования энергии
переменного тока или напряжения в энергию постоянного тока
или напряжения. Основной элемент выпрямителя — вентиль, т. е.
нелинейный элемент с односторонней проводимостью. Такой
вентиль может быть как полупроводниковым, так и электроваку-
умным (диод, газотрон, тиратрон и т. д.), это не изменяет прин-
ципа действия схемы.

Основные узлы дозиметрических приборов
29?
Принцип действия однополупериодного выпрямителя
Если в цети рис. 119 действует переменное синусоидальное
напряжение и, то, благодаря односторонней проводимости
(характеристику вентиля см. на рис. 120), сила тока через сопро-
тивление нагрузки будет изменяться во времени по кривой рис.
I
\U Al l/rv 1/Л
Рис. 119. Последо-
вательное соедине-
ние вентиля и со-
противления на-
грузки
Рис. 120. Идеали-
зированная харак-
теристика веитнля
1 t*\i щ *л
Рис. 121. Изменение во
'зремеии переменного на-
пряжения и\ и силы то-
ка /н
121, б, т. е. получится пульсирующий ток через нагрузку1. Хотя
ток течет в одном направлении, но он меняется по величине, по-
этому еще не является постоянным. Преобразование пульсирую-
Ч^-?5
М=<*+?<
' с +
Рис. 122. Схема одиополупери-
одного выпрямителя с емкост-
ным фильтром
Рис. 123. График изменения во
времени напряжений н токов в
однолодупериодном выпрями-
теле
щего тока в постоянный (сглаживание) осуществляется фильт-
ром. Простейшим фильтром является конденсатор С, который сов-
местно с сопротивлением нагрузки Rн осуществляет сглаживание
(рис. 122).
Схема рис. 122 работает следующим образом. При положи-
1 Сопротивлением нагрузки является тот прибор, который питается током
от выпрямителя.

298
Дозиметрические приборы
тельной полуволне сетевого напряжения и^ (рис. 123) ток,
протекающий через вентиль, заряжает конденсатор, отчего на-
пряжение на нем ис (равное напряжению на нагрузке ин)
увеличивается. Как видно из схемы, напряжение на вентиле
всегда равно
ив= и^—ис. C7)
Ток iB через вентиль течет только тогда, когда ив положительно,
т. е. когда uj>uc. Поэтому в момент времени t\ ток через вентиль
прекратится и, следовательно, прекратится заряд конденсатора.
Г
id=0
-О—
о§<о
±ъ\
Рис. 124. Разряд конденса-
тора на сопротивление на-
грузки при tt6<0
Рис. 125. Механическая аналогия для
однополулериодного выпрямителя с
емкостным фильтром
Между моментом t\ и fe конденсатор будет разряжаться через
сопротивление магрузки RH (рис. 124), причем ток через нагрузку
течет в ту же сторону, что и до момента t\. После момента h сно-
ва и^>ис и конденсатор опять заряжается, а через нагрузку
течет ток от источника переменного напряжения. Если конденса-
тор заряжается быстро, а разряжается медленно, то напряжение
ис = иИ изменяется по кривой рис. 123 и приближается к посто-
янному. Так как сопротивление нагрузки активно, то график
силы тока через нагрузку по своей форме не отличается от гра-
фика напряжения ис= ии и близок к прямой, параллельной оси
времени.
Таким образом конденсатор выполняет роль резервуара энер-
гии, которую он отдает в нагрузку в те отрезки времени, когда
ток от источника э. д. с. через вентиль не течет (см. кривую iB на
рис. 123). Механической аналогией схемы может служить пуль-
веризатор, в котором первый баллон создает переменное давле-
ние, клапан играет роль вентиля, а второй баллон поддерживает
почти постоянный поток воздуха в трубке, когда клапан закоыт
(рис. 125).
Кривая ис = ин рис. 123 тем меньше отличается от прямой,
чем быстрее заряжается и чем медленнее разряжается конденса-

Основные узлы дозиметрических приборов 299
тор. Так как заряд происходит через вентиль, а разряд — через
сопротивление нагрузки, то для хорошего сглаживания пульса-
ций необходимо, чтобы соблюдались условия:
4>зар<Г<^А)разр C8)
или
/?ВС«Г</?ИС, C9)
где Т — период синусоидального напряжения.
Сглаживающее действие конденсатора можно объяснить к
другим способом. Ток через вентиль (кривая iB рис. 123) проте-
кает короткими импульсами, которые можно представить в виде
суммы постоянной составляющей и синусоидальных гармоник.
В точках а и б ( рис. 122) эти токи разделяются. Постоянная со-
ставляющая тока не может протекать через конденсатор и поте-
чет целиком через нагрузку; переменные составляющие (гармо-
ники) потекут почти целиком через конденсатор, если только сто
емкость выбрана настолько большой, что уже для первой гармо-
ники частоты о)н
Ц)НС
Легко убедиться, что формула D0) вытекает из формулы C9).
Рассмотренная схема называется однополупериодной, так
как используется только один полупериод синусоидальной э. д. с.
Ее недостатком является сравнительно большая пульсация, для
сглаживания которой необходима слишком большая емкость, что
увеличивает стоимость схемы. Кроме того, поскольку выпрями-
тель обычно сочетается с трансформатором, повышающим или
Рис. 126. Схема однополу- 6 _а
периодного выпрямителя с Z 'S}
трансформатором I
IE3Q
понижающим переменное напряжение (рис. 126), то трансформа-
тор используется плохо: через первичную обмотку / ток течет
весь период, а через вторичную // — только часть положительно-
го полупериода. Эти недостатки в меньшей степени присущи
двухполупериодной схеме.
Однако однополупериодная схема все же применяется для пи-
тания нагрузок, сопротивление которых велико, так как при боль-
шом сопротивлении RH хорошее сглаживание получается и при
сравнительно небольшой емкости С. В частности, эта схема ис-
пользуется для питания ионизационных камер и счетчиков ча
стиц.

300
Дозиметрические приборы
Двухполупериодные выпрямители
В схеме рис. 127 конденсатор заряжается не только в поло-
жительный полупериод, но и в отрицательный за счет добавления
второй секции вторичной обмотки и второго вентиля (путь заряд-
ного тока показан стрелкой).
На рис. 128 изображены переменные напряжения и^х и и^
от обеих секций вторичной обмотки трансформатора, причем на-
правление, принятое за положительное, указано на рис. 127 стрел-
кой. Как легко видеть из рис. 128, конденсатор заряжается через
первый вентиль, когда u^t >uc, n через второй, когда и^2 > ис •
Рис. 127. Двухполупериодная Рис. 128. График изменения
схема выпрямителя во времени напряжений и
токов в двухполупериодной
схеме выпрямителя
Поэтому частота пульсации вдвое больше, чем в однополупери-
одной схеме, что, согласно формуле D0), позволяет вдвое умень-
шить (при прочих равных условиях) емкость С. Кроме того, кон-
денсатор разряжается в меньшей степени, чем в однополупериод-
ной схеме, т. е. амплитуда пульсаций значительно меньше. Это
позволяет еще уменьшить емкость С. Таким образом, двухполу-
периодная схема позволяет существенно уменьшить емкость С и
улучшить использование трансформатора.
Недостаток этой схемы — необходимость добавления второй
секции вторичной обмотки в трансформаторе, что усложняет его
конструкцию. Однако при небольшой мощности это усложнение
незначительно и в этом случае схема широко применяется. При
большой мощности применяется мостовая двухполупериодная
схема, которая дает те же результаты при одной секции вторич-
ной обмотки.
В мостовой схеме выпрямителя (рис. 129) конденсатор заря-
жается в течение части положительного полупериода через вен-
тили 1 н 3 (стрелки с цифрой /), а в течение части отрицательно-
го полупериода — через вентили 2 и 4 (стрелки с цифрой 2). За-
ряд и разряд иллюстрированы рис. 130, где пунктиром показано^
напряжение вторичной обмотки в цепи отрицательного полупери-

Основные узлы дозиметрических приборов
301
ода и~ь а сплошной линией — то же напряжение в цепи поло-
жительного полупериода. Выбранное положительное направле-
ние показано стрелкой возле сопротивления нагрузки и совпада-
ет с направлением выпрямленного тока. Как ясно из рисунка,
2
Рис. 129. Мостовая двухполу-
периодная схема выпрямителя
вентили «коммутируют» вторичную обмотку трансформатора, из-
меняя полярность присоединения к ней конденсатора с нагруз-
кой одновременно с изменением знака переменного (напряжения.
Это и позволяет обойтись без второй секции вторичной обмотки.
Рис* 130. График изменения во времени напряже-
ний и токов в мостовой схеме выпрямителя
Большое число вентилей является недостатком этой схемы,
однако не очень существенным в случае применения полупровод-
никовых вентилей, выполненных в виде «столба». Практически
в схему включают один столб полупроводниковых вентилей.
Рис. 131. Мостовая схема * <а
выпрямителя на кенотронах 1 Э
Применение кенотронов в качестве вентилей в этой схеме не-
удобно, так как два кенотрона должны иметь изолированные ка-
тоды, что осложняет питание цепей канала (рис. 131).

302
Дозиметрические приборы
Выпрямители с удвоением и умножением напряжения
На схеме рис. 132 изображены два однополупериодных вы-
прямителя, подключенных параллельно к одному источнику пере-
менного напряжения. Вентили этих выпрямителей включены
в противоположных направлениях, поэтому конденсаторы заря-
жаются с разной полярностью напряжения на них. Величина вы-
прямленного напряжения на каждом конденсаторе ис равна ам-
плитудному значению переменного напряжения Um. Напряжение
между точками а и б равно, следовательно, 2Um. Таким образом,
схема обеспечивает выпрямление с одновременным удвоением
напряжения.
m
U~
i
0
I
1
<*—
——<
1
——
^ 4
Г
и*
¦dhr
О U.
Рис. 132. Параллельное
соединение выпрямителей
Рис. 133. Схема выпря-
мителя с удвоением на-
¦гвряжеиня (параллель-
ная)
Рис. 134. Схема
выпрямителя с уд-
воением напряже-
ния (каскадная)
Включение нагрузки между точками а и б несколько изменя-
ет работу схемы (рис. 133). Заряд одного из конденсаторов (на-
пример, С{) сопровождается одновременным разрядом другого
(С2) через сопротивление нагрузки R (на чертеже зарядный ток
показан сплошной стрелкой, а разрядный — пунктирной). В ре-
зультате конденсаторы не заряжаются полностью до напряже-
ния^ и напряжение на нагрузке получается несколько меньше
2U.n. Разница получается небольшой, если постоянная времени
цепи, через которую происходит разряд, намного больше периода
переменного напряжения, т. е.
RtiC1 = RHC2>T. D1)
Поэтому схема с удвоением напряжения применяется для пита-
ния нагрузок с большим сопротивлением.
Принцип удвоения может быть осуществлен и в другом вари-
анте. Параллельное соединение выпрямителей можно заменить
каскадным, как показано на рис. 134. В этой схеме второй выпря-
митель присоединен к вентилю первого. Напряжение на этом
вентиле, по закону Кирхгофа, равно сумме выпрямленного напря-
жения ис%п переменного напряжения источника и~ , т. е. иа =
= ^с, + ^оо (рис. 135). Конденсатор С2 будет заряжаться до

Основные узлы дозиметрических приборов
30$
"л
максимального напряжения на первом вентиле, т. е. до 2 Um , a
яри наличии нагрузки — до несколько меньшего.
Каскадная схема удвоения может быть преобразована в схе-
му умножения добавлением к ней новых каскадов, как показано
на рис. 136. Из рассмотрения про-
цессов в схеме можно убедиться,,
что конденсатор С\ будет заряжен
до напряжения Um , а остальные —
до 2 Um . На чертеже для примера
показан путь тока в момент заряда
конденсатора Сз. В этот момент
переменное напряжение и^ проти-
воположно по знаку напряжению
ис и сумма их равна нулю. По-
%
Р<ис. 135. Временные диаграм-
мы напряжений в каскадной
схеме выпрямителя с удвоени-
ем напряжения:
а — выпрямляемое переменное
напряжение; б — напряжение на
первом конденсаторе; в — напря-
жение на первом вентиле
*ч—
Рис. 136. Схема выпрямителя с умноже-
нием напряжения
этому в указанной цепи действует только напряжение ис =
= 2 Um, заряжающее конденсатор С3. Сочетая конденсаторы
в различных комбинациях, можно получить различные постоян-
ные напряжения, например 4 Um (точки а и б), 3 Um (точки в
и г) и т. д. Схемы умножения также применяются для высоко-
омных нагрузок, таких как счетчики и ионизационные камеры.
Сглаживающие фильтры
Как показано в предыдущем разделе, выпрямитель состоит
из трансформатора (в некоторых случаях он может отсутство-
вать), вентиля и сглаживающего фильтра. Трансформатор по-
вышает (а в некоторых случаях понижает) переменное напря-
жение, вентиль создает под действием этого напряжения пульси-
рующий ток одного направления, а фильтр сглаживает эти пуль-
сации. Емкостный фильтр, рассмотренный выше, является про-
стейшим. Его недостаток заключается в том, что с повышением,
мощности, потребляемой нагрузкой, сглаживающее действие это-

304
Дозиметрические приборы
го фильтра ухудшается. Действительно, повышение мощности
нагрузки при постоянном напряжении означает уменьшение ее
и*
сопротивления (согласно формуле Р =——), а это приводит к
R
уменьшению постоянной времени RC фильтра, к ускорению раз-
ряда (рис. 123) и, следовательно, к увеличению пульсаций.
LH
L
иь
0„<
Рис. 137. Схема выпрямите-
ля с индуктивным фильт-
рам
L
По этой причине емкостный фильтр применяют лишь для пи-
тания маломощных нагрузок, т. е. нагрузок с большим сопротив-
лением (например, счетчиков и ионизационных камер, цепи се-
точного смещения и т. д.).
На рис. 137 изображена схема выпрямителя с (индуктивным
фильтром, действие которого основано на том, что самоиндукция
Рис. 138. График 'изменения во времени тока в вы-
прямителе с индуктивным фильтром при различных
значениях постоянной времени
препятствует как нарастанию, так и спаданию тока. При L = О
сила тока изменялась бы по пунктирной кривой рис. 138, при
L Ф 0 она изменяется по сплошной кривой, причем чем больше по-
стоянная времени —, тем больше растянут во времени им-
R-л
пульс тока.
При большом значении постоянной времени—- по сравне
нию с периодом импульсы тока соседних периодов растягивают-

Основные узлы дозиметрических приборов
305
ся настолько, что сливаются между собой в сплошную слабо
пульсирующую кривую. В двухполупериодной схеме рис. 139
пульсации получаются еще меньшими (рис. 140).
L
Рис. 139. Схема двухполуперйодного вы-
прямителя с индуктивным фильтром
Так как с увеличением мощности [Нагрузки ее сопротивление
L'2 L
уменьшается (по формуле Р = ), то постоянная времени —
Rh R
увеличивается. Следовательно, фильтрующие свойства индуктив-
ного фильтра улучшаются с увеличением мощности нагрузки;
в этом состоит его основное преимущество перед емкостным
Рис. 140. Иллюстрация сглаживающего действия
индуктивного фильтра:
а — однополупериодный выпрямитель; б — двухполу-
периодный выпрямитель; / — активная нагрузка; 2 —
индуктивная нагрузка
фильтром. Другое преимущество заключается в том, что ток, те-
кущий через вентиль, не имеет вида импульсов, а течет более
равномерно! Это позволяет пользоваться вентилями, рассчитан-
ными на меньшую силу тока, чем в схемах с емкостным фильтром,
в которых вентили рассчитываются на пиковое значение тока.
Недостатком индуктивного фильтра является меньшее напря-
жение на нагрузке, чем в схеме с емкостным фильтром. Действи-
тельно, конденсатор емкостного фильтра заряжается почти до
амплитудного значения переменного напряжения. В схеме с ин-

306
Дозиметрические приборы
дуктивным фильтром напряжение на нагрузке уменьшается, не
успев нарасти до амплитудного значения, причем чем лучше
фильтр (т. е. чем больше постоянная времени — ), тем меньше
максимальная величина тока и, следовательно, напряжения на
нагрузке (см. рис. 138). Кроме того, индуктивный фильтр имеет
большие габариты и стоимость, чем емкостный.
Работу индуктивного фильтра также можно объяснить с точ-
ки зрения спектрального разложения импульсов тока. Действи-
тельно, постоянная составляющая тока вызовет падение напря-
жения только на сопротивлении нагрузки, дроссель имеет почти
нулевое сопротивление для постоянного тока. Переменные со-
ставляющие тока вызовут падение напряжения на дросселе и во
много раз меньшее падение напряжения на сопротивлении на-
грузки при условии, что самоиндукция дросселя столь велика,
что уже для первой гармоники колебаний частоты и>и
«>« *-»#«• D2)
Таким образом, если в цепи RH С происходит разделение
составляющих тока, то в цепи RH L разделяются составляющие
напряжения.
Лучшие результаты дают фильтры, в которых используются
и емкость и самоиндукция, комбинируемые в различные схемы —
Г-образную (рис. 141, а) Т-образную (рис. 141, б) и Л-образ-
ную (рис. 141, в). Работу этих схем можно объяснить с точки
а • нпппгр*-
«L Ивагрузнр^ с JL
С=г
•0
Ннагругнг
-0
Рис. 141. Схема сложных фильтров:
Г-образного (а), Т-образного (б). П-образного. (в)
зрения разделения составляющих токов и напряжений. Так, з
схеме рис. 141, а составляющие напряжения разделяются между
дросселем L и звеном Ru С, так как переменные составляющие
тока создают падение напряжения на дросселе, а постоянная
(и в небольшой степени переменные) —на звене RH С.
В звене RH С разделяются составляющие тока; переменная
течет через конденсатор, а постоянная с небольшими пульсаци-
ями—через нагрузку RH . Аналогичные процессы происходят
в схеме рис. 141, б с той разницей, что в этой схеме получается

Основные узлы дозиметрических приборов 307
дополнительное разделение составляющих между нагрузкой и
вторым дросселем, подавляющим остаточные пульсации. Рабо-
та схемы рис. 141, в отличается от работы схемы рис. 141, а
предварительным отделением переменной составляющей тока
первым конденсатором.
По своим свойствам Т-образный фильтр аналогичен дрос-
сельному, а Я-образный — емкостному фильтру. Действительно,
в Л-образном фильтре первый конденсатор в каждый период
быстро заряжается почти до амплитудного значения напряже-
ния, Это вызывает, с одной стороны, бросок тока (недостаток),
с другой стороны, — большое напряжение (преимущество). Кро-
ме того, с уменьшением сопротивления нагрузки второй конден-
сатор разряжается быстрее, что увеличивает пульсации и сни-
жает выпрямленное напряжение (т. е. это напряжение зависит
от нагрузки).
В Т-образном фильтре первый дроссель не дает конденсато-
ру зарядиться — это ограничивает, бросок тока (преимущество)
и уменьшает выпрямленное напряжение (недостаток). Второй
дроссель препятствует разряду конденсатора, поэтому при
уменьшении нагрузки не получается такого увеличения пульса-
ции и уменьшения выпрямленного напряжения, как в Я-образном
фильтре.
Выбор того или иного фильтра зависит от типа нагрузки и
от того, какое из приведенных соображений более важно по ус-
ловиям работы схемы.
§ 3. УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
Процесс усиления электрических колебаний заключается в
том, чтобы увеличить все мгновенные значения напряжения или
тока в цепи, не изменяя в то же время формы кривой, изобра-
Рис. 142. Усилитель как уст-
ройство с двумя парами
клемм—входными и выход-
ными
жающей их зависимость от времени. Устройство, осуществляю-
щее этот процесс, называется усилителем. Если отвлечься от
конкретного содержания этой схемы, то ее можно изобразить в
виде прямоугольника с двумя парами клемм — входными и вы-
ходными (рис. 142). Если на входных клеммах имеется перемен-
ное напряжение произвольной формы (рис. 143, а), то задачей
усилителя является создание на его выходных клеммах пере-
менного напряжения той же формы, но большей абсолютной
величины, чем входное напряжение (рис. 143, б).

308
Дозиметрические приборы
Такая задача возникает во многих практических случаях.
Одним из многочисленных примеров является радиоприемник,
который получает от антенны переменное напряжение высокой
частоты порядка сотен микровольт (т. е. десятитысячных долей
вольта), в то время как для нормальной работы основного его
элемента-детектора требуется напряжение порядка долей вольта
или единиц вольт.
В современной электронной аппаратуре электрические коле-
бания усиливаются с помощью электронных ламп-триодов, тет-
родов, пентодов и других многосеточных ламп.
Рис. 143. Входной и вы-
ходной сигналы усили-
теля
Рис 144. Графическое нахож-
дение функции ?а@ по задан-
ной функции ug{t)
Устройство электронных усилителей
Принцип триодного усиления
Если между сеткой и катодом триода приложить перемен-
ное напряжение иъх, то, очевидно, сила тока в анодной цепи не
будет постоянной, а будет также изменяться во времени в соот-
ветствии с изменением сеточного напряжения. Чтобы найти фор-
му кривой анодного тока, воспользуемся сеточными вольтампер-
ными характеристиками триода (см. рис. 77). Изобразив кривую
переменного сеточного напряжения на оси времени, направлен-
ной вниз, соответствующим построением получим кривую анод-
ного тока на оси времени, направленной вправо (рнс. 144).
Если в анодную цепь (рис. 145) включить сопротивление (на-
зываемое сопротивлением нагрузки), то анодный ток, протекаю-
щий чорез него, будет создавать между концами сопротивления
разность потенциалов uR (t) = ia(t)Ra) которая изобразится
кривой рис. 146, а, по своей форме не отличающейся от кривой
анодного тока ia (t).

Основные узлы дозиметрических приборов 309
Кривую напряжения uR , так же как и кривую силы тока
а
/д, можно рассматривать как сумму двух составляющих — пос-
тоянной U0 и переменной и,шх (рис. 146, б ив). Постоянная со-
ставляющая представляет собой среднее значение кривой uR
и изображается прямой, проведенной так, чтобы площадь меж-
ду нею и осью времени была равна площади между кривой uR
и осью времени. Разность между кривой tiR (рис. 146) и посто-
а
янной составляющей UQ (рис. 146, б) дает переменную состав-
ляющую напряжения на нагрузке ивых (рис. 146, в).
Рис. 145. Включе- Рис. 146. Напряжение на Рис. 147. Отделение пе-
ние в анодную цепь сопротивлении анодной ременной составляющей
сопротивления на- нагрузки и разложение напряжения от постоян-
груэки его на постоянную и пе- ной с помощью конден-
ременн.ую составляющие сатора
Эту переменную составляющую напряжения иъых легко отде-
лить от постоянной составляющей U0) если включить в схему кон-
денсатор так, как показано на рис. 147. Действительно, сопро-
тивление конденсатора постоянному току равно бесконечности
и для постоянного тока цепь между точками Ь'\ и Ь\ разорвана,
поэтому между точками Ь\ и Ь2 будет существовать только пере-
менное напряжение ивых . Рассматривая схему так, как она изо-
бражена на рис. 142, легко видеть, что напряжение иаых между
точками Ь} и Ь2 является выходным, а напряжение авч между
точками а{ и а2— входным. Благодаря действию конденсатора
выходное напряжение не изменится, если точку Ь2 перенести на
катод (рис. 148, а).
Форма кривой выходного напряжения совпадает с формой
кривой входного напряжения (рис. 144 и 146). Покажем, что

310
Дозиметрические приборы
при некоторых условиях мгновенные значения выходного нап-
ряжения по абсолютной величине больше соответствующих
мгновенных значений входного напряжения.
Анодный ток в рассматриваемой схеме изменяется под дей-
ствием приложенного между сеткой и катодом напряжения ивх.
Однако точно такое же изменение анодного тока можно было бы
получить, если включить в анодную цепь источник переменной
э. д. е., равной [хивх (рис. 148). Это следует из того, что изме-
нение сеточного напряжения в [х раз больше влияет на анодный
ток, чем изменение анодного напряжения.
***
Рис. 148. Перенесение э. д. с. из сеточной цепи в
анодную
Следовательно, переменная составляющая анодного тока
ia~, а также переменная составляющая напряжения на сопро-
тивлении нагрузки uRUX в схемах рис. 148, а и б одинаковы. Для
нахождения величины uQVtx и ia^ изобразим отдельно анодную
цепь схемы рис. 148, б, причем будем принимать во внимание
только переменные составляющие токов и напряжений и сопро-
тивление ламп переменному току. Такая схема, называемая
эквивалентной схемой усилителя, изображена на рис. 149. Та-
ким образом, из предыдущих рассуждений следует, что усили-
тель, ко входу которого приложено напряжение нвх, можно за-
менить эквивалентной схемой, составленной из генератора пе-
ременной э. д. с. [[UBK с внутренним сопротивлением Rit рав-
ным внутреннему сопротивлению лампы, и сопротивления Ray
равного сопротивлению нагрузки.
Из эквивалентной схемы рис. 149 легко найти величину пере-
менной слагающей анодного тока ia~:
^"вх
Величина 5^ —
"вх
D3)
Ra + Ri '
называется динамической крутизной
лампы.
Из формулы D3) следует, что
S„-
Ra + Ri
D4)

Основные узлы дозиметрических приборов
311
На основании этой формулы и формулы A4)
Rt
= 5
Ra
Ri
D5)
Динамическая крутизна Sd показывает отношение изменения
анодного тока к вызвавшему его изменению сеточного напря-
жения при наличии сопротивления Ra в анодной цепи; статиче-
ская крутизна S показывает ту же величину при отсутствии
Ra
сопротивления Ra в анодной цепи. Действительно, при ~jr
= 0
?d = S; при—а
Ra
Ri
ooSd->0 ; при
Rt
а «1 S„«-
-. Зависимость
Sd от — изображается кривой рис. 150, а, построенной пофор-
Ri
муле D5).
i
0 Z
Рис.
и
bd
k
150.
от
б А Ю t?
4Л
/А
Зависимость Л'
отношения
Ra
Rt
Рис. 149. Эквивалент-
ная схема усилителя
Переменная составляющая падения напряжения на нагрузке
может быть получена из формулы D3) умножением ее на Ra)
т. е.
«-¦-'-*•-«f^-*- m
Величина К — вых называется коэффициентом усиления уси-
#вх
лителя. Из формулы D6) следует, что
Ra 1
/С = Р
Ra + Ri
1 +
_*<_
^
D7)
Коэффициент усиления усилителя показывает отношение изме
иения падения напряжения на нагрузке к вызвавшему его из-
менению сеточного напряжения. Он зависит от коэффициента
усиления лампы [х и от отношения сопротивления нагрузки R

312
Дозиметрические приборы
к внутреннему сопротивлению лампы Rf. Зависимость К от -~-
может быть выражена кривой рис. 150, б, построенной по фор-
муле .D7). Из кривой видно, что коэффициент усиления может
R R
быть больше и меньше 1. При — -*оо К-^|х, при — =0 К=0,
Ri Ri
R u-
a при — = 1 K= —. Из эквивалентной схемы, кривой рис. 150, б
и формулы D7) легко уяснить назначение и роль сопротивления
Ra\ э. д. с. |ливх распределяется между сопротивлениями Rt и
Ra) отчего ивых будет тем больше, чем больше Ra по сравнению
с R; . При очень малом сопротивлении нагрузки Ra выходное пе-
ременное напряжение >не будет больше входного и, следователь-
но, триод не будет усиливать напряжение. При Ra равном нулю
на выходе усилителя сигнала совсем не будет.
Усилители напряжения, тока и мощности
Графики рис. 150 показывают, что с увеличением отношения
Ra
— выходное переменное напряжение и9ЫХ увеличивается, а
Ri
переменная составляющая анодного тока ia~ уменьшается (при
неизменном значении входного напряжения). Следовательно,
невозможно выбрать такой режим, при котором получается од-
новременно .наибольшее выходное напряжение и наибольший вы-
ходной ток (переменный). Поэтому отношение ~^- выбирают
в зависимости от назначения усилителя. В том случае, когда
требуется получить на выходе усилителя возможно большее пе-
ременное напряжение, необходимо выбирать — >1; в этом
Ri
случае усилитель называют усилителем напряжения.
Таким усилителем является, например, указанный выше уси-
литель в радиоприемнике, включенный между антенной и детек-
тором. В том случае, когда требуется получить возможно боль-
шую переменную силу тока (например, для управления элект-
ромагнитом) необходимо выбирать —<1; в этом случае уси-
Ri
D
литель называют усилителем силы тока. Если выбрать — «1,
Rt
то получается наибольшая мощность переменной составляющей
тока и в этом случае усилитель называют усилителем мощности.
Это бывает необходимо, например, для возбуждения громкого-
ворителя радиоприемника, для питания антенны радиопередатчи-
ка, для высокочастотного нагрева металла и т. д.

Основные узлы дозиметрических приборов 31&
Каскадное соединение усилителей
Как было показано выше, коэффициент усиления усилителя
не может быть больше коэффициента усиления лампы [х. При
необходимости получить больший коэффициент усиления к вы-
ходу данного усилителя присоединяют вход другого усилителя, к
выходу второго — вход третьего и т. д. Такой составной усили-
тель называется многокаскадным, и каждый из составляющих
усилителей — ступенью или каскадом усиления. Его коэффици-
ент усиления К — К\ • К2...Кп , т. е. равен произведению коэф-
фициентов усиления всех его каскадов.
Рис. 151. Схема усилителя с реостатно- емкости ой связью
Различные схемы усилителей отличаются способом соедине-
ния между каскадами. Основная проблема этого соединения зак-
лючается в том, чтобы, присоединив катоды всех ламп к общему
проводу (обычно к корпусу), защитить сетку последующей
лампы от попадания на нее большого постоянного потенциала
анода предыдущей лампы (порядка сотен вольт).
В схеме усилителя с реостатно-емкостной связью (рис. 151)
для этой цели включают разделительный конденсатор Cg и соп-
ротивление Rg. Конденсатор заряжается до напряжения, равно-
го и противоположного по полярности постоянной составляющей
анодного напряжения. В результате, по закону Кирхгофа, по-
стоянное напряжение ка сопротивлении Rg, приключенном ко
входу следующего каскада, равно нулю. Переменное напряжение
на этом сопротивлении равно переменной составляющей анод-
ного напряжения при условии, что постоянная времени RgCg
выбрана достаточно большой. Действительно, при этом условии
колебания анодного напряжения не успевают вызвать заряд или
разряд конденсатора Cg и поэтому накопленный им заряд и
пропорциональное заряду напряжение на нем почти не изменяют-
ся. Следовательно, переменное напряжение на конденсаторе Cg
почти равно нулю и, согласно закону Кирхгофа, напряжение на
сопротивлении Rg (т. е. на входе следующего каскада) почти
равно переменной составляющей анодного напряжения.
В схеме усилителя с трансформаторной связью между сеткой
и анодном двух соседних каскадов отсутствует связь по постоян-
ному току, а переменная э. д. с. между сеткой и катодом после-

-314
Дозиметрические приборы
дующей ступени получается за счет электромагнитной индукции
между первичной и, вторичной обмотками трансформатора. В
усилителях звуковой частоты (рис. 152) для этой цели приме-
няется тра.нсформатор с железным сердечником, а в усилителях
Рис. 152. Схема усилителя
звуковой частоты с транс-
форматорной связью
радиочастоты (рис. 153)—либо совсем без сердечника, либо с
сердечником из магнитодиэлектрика.
Трансформаторная схема усилителя имеет ряд преимуществ.
Одно из них — малое сопротивление постоянному току первичной
Рис. 153. Схема усилителя г—
радиочастоты с траисфоэма- ?
ТОрнОЙ СВЯЗЬЮ vug
обмотки трансформатора, включенной в анодную цепь. Благо-
даря этому на ней практически нет падения напряжения от пос-
тоянной составляющей тока и, все напряжение источника питания
приложено к участку анод-катод лампы. В усилителе на сопро-
тивлениях анодное напряжение в 3—4 раза ниже напряжения
источника, так как на сопротивлении нагрузки теряется значи-
тельная часть постоянного напряжения, а следовательно, и. мощ-
ности. Кроме того, трансформатор может трансформировать ток
или напряжение.
Указанные преимущества трансформаторной схемы усили-
теля особенно ценны в мощных выходных каскадах различных
приборов, где она широко применяется. Недостатками трансфор-
маторной схемы являются сравнительно большие габариты и
вес и неудобство экспериментальной наладки усилителя путем
подбора сопротивления нагрузки. Поэтому в промежуточных ма-
ломощных каскадах усилителя, где затрачивается сравнительно
небольшая энергия, обычно применяется схема усилителя на соп-
ротивлениях.
Понятие о напряжении смещения и режиме работы усилителей
Для нормальной работы усилителя необходимо, чтобы коле-
бания сеточного напряжения соответствовали линейному участ-
ку вольтамперной характеристики (см. рис. 144). В противном
F'-r-l Ш2

Основные узлы дозиметрических приборов
315
случае возникают нелинейные искажения усиливаемого сигнала,
т. е. выходное напряжение по своей форме отличается от вход-
ного.
Во многих случаях вольтамперные характеристики усилитель-
ной лампы бывают расположены не так, как, например, на рис.
144, а сдвинуты влево. Кроме того, при положительном напряже-
нии на сетке в сеточной цепи появляется сеточиый ток, что так-
же может быть источником искажений. По этим причинам
нужно, чтобы анодный ток и сеточное напряжение изменялись
в пределах, соответствующих вольтамперным характеристикам,
расположенным слева от вертикальной оси. Это значит, что
сеточное напряжение
должно при любых его
изменениях оставать-
ся отрицательным.
Для этой цели в сеточ-
ную цепь вводится
Рис. 154. Включение ис-
точников напряжения
смещения в, цепь сетки
Рис. 155. Графическое нахождение функ-
ции ia(t) по заданной функции ug(t) при
смещении
дополнительный источник постоянного напряжения (рис. 154),
включенный отрицательным полюсом в сторону сетки. В этом
случае сеточное напряжение будет равно алгебраической сумме
переменного входного напряжения ивх и постоянного напря-
жения UCMt т. е.
D8)
Ug=UBi — Vc*-
График рис. 144 теперь изменится таким образом, что кривая
сеточного напряжения сместится влево на величину UC1A (рис.
155), поэтому это напряжение называется напряжением смеще-
ния. Если напряжение смещения выбрано достаточно большим, то
сеточное напряжение всегда будет отрицательным, сеточного
тока не будет, а принцип работы усилителя в остальном не из-
менится. Чтобы сеточное напряжение и анодный ток изменялись
в пределах прямолинейного участка вольтамперной характери-
стики, следует правильно выбрать одну из характеристик се-

316
Дозиметрические приборы
мейства и установить анодное напряжение, соответствующее
выбранной характеристике (рис. 156).
Для получения (напряжения смещения нужен отдельный ис-
точник питания. Однако существуют способы получения этого
напряжения без специального источника. Эти способы изобра-
жены на рис. 157. В схеме рис. 157, а постоянная составляющая
анодного тока ц,, протекая через сопротивление /?см (назы-
ваемое сопротивлением смещения), создает между его концами
разность потенциалов iaQ RCUJ которая оказывается включен-
ной между сеткой и катодом последовательно с напряжением
:?Тй??.:
'5,*%*
Рис. 156. Режим класса А:
"' ' "«1<|*/отс1.
m— амплитуда вход-
ного напряжения:
^7отс — нал ряжение от-
сечки
пде
и*
ивх. Конденсатор Ссм выбирают достаточно большой емкости,
чтобы его сопротивление для переменной составляющей анодно-
го тока было мало; поэтому переменная составляющая тока
протекает не через сопротивление, а через конденсатор, создавая
на нем ничтожную переменную разность потенциалов. Если бы
конденсатора Ссм не было, между сеткой и катодом помимо
переменного входного напряжения ивх действовала бы еще
переменная разность потенциалов на Rcu, которая, как можно
показать, противофазна изх. Это привело бы к уменьшению
коэффициента усиления.
Схема рис. 157, а называется схемой смещения анодным
током. В схемах рис. 157, б и в смещение получается за счет се-
точного тока. При положительном значении входного напряжения
протекает сеточный ток и конденсатор С заряжается через малое
сопротивление участка сетка — катод. При уменьшении входною
напряжения и перемене его знака конденсатор С разряжается
через очень большое сопротивление R (сопротивление участка
сетка — катод теперь бесконечно, так как через него ток в об-
ратную сторону течь не может). Так как постоянная времени
разряда намного больше, чем постоянная времени заряда CR
сетка — катод, то конденсатор не будет успевать разряжаться
и постепенно зарядится до напряжения, близкого к максималь-

Основные узлы дозиметрических приборов 317
ному положительному значению входного напряжения, заменяя
тем самым источник э. д. с. смещения схемы рис. 154. В схеме
рис. 157, г смещение получается за счет тока, протекающего че-
рез катодное сопротивление от источника анодного питания.
Совокупность выбранных значений постоянного анодного
напряжения Ua и напряжения смещения UCM определяет режим
работы усилителя. На семействе сеточных характеристик выбран-
ные значения Ua и Ьгш дают точку на одной из характеристик,
Рис. 157. Различные способы создания напряжения сме-
щения:
а — смещение анодным током; бив — смещение сеточным то-
ком; г — смещение от источника анодного питания
которая называется рабочей точкой (точка а на рис. 155). Ре-
жим, при котором значения переменного напряжения не выходят
за пределы линейного участка характеристики, называется ре-
жимом класса А (рис. 156). Этот режим обеспечивает отсутст-
вие искажения формы сигнала при усилении. Однако в некото-
рых случаях (например, при усилении импульсов) оказывается
возможным и выгодным применение других режимов (классов
АВ, Б или С), определение которых очевидно из рис. 158, 159 и
160. Преимущество этих режимов — малое значение постоянной
составляющей анодного тока, что уменьшает расход энергии
источниками питания.
При неправильном выборе режима или при слишком боль-
ших изменениях входного напряжения возникают нелинейные
искажения. На рис. 161 показаны искажения, получающиеся при

318
Дозиметрические приборы
слишком малом (кривая а) и слишком большом (кривая б)
значениях напряжения смещения, а на рис. 162 показаны иска-
жения при слишком большом переменном входном напряжении
Рис. 168. Режим класса АВ:
+ </ml>l*A>rc|
\UC
i И |е
Рис. 159. Режим класса
|*/cm|S-|*/0tc|
В:
(кривая б). Этот вид искажений объясняется нелинейностью
вольтамперных характеристик анодного тока. Другой причиной
нелинейных искажений является нелинейность вольтамперной
1%. 6
4/XA/V
Рис. 160
Рис. 161. Иллюстрация нелинейных
искажений при слишком малом (я)
и слишком большом (б) напряжении
смещения
характеристики сеточного тока (см. рис. 76), которая создает
неодинаковые условия для работы лампы при положительном
и отрицательном значениях сеточного напряжения. Действи-
тельно, при положительном потенциале сетки относительно ка-

Основные узлы дозиметрических приборов 319
тода напряжение на внутреннем сопротивлении источника вход-
ной э. д. с. растет за счет сеточного тока (рис. 163). Поэтому
сеточное напряжение ивх в этом случае не равно входной э. д. с.
еьх, а отличается от нее на величину igR»CT (где ig—сеточный
ток, a RHCT—сопротивление входной э. д. с). При отрицатель-
ном потенциале сетки это не имеет места. Поэтому если входная
э. д. с, например, синусоидальная (пунктир на рис. 164), то
сеточное напряжение бу-
дет несинусоидальным,
т. е. положительные и от-
рицательные полуволны
не будут одинаковыми
(сплошная линия на
рис. 164).
*х а
"выл я
FWV
Рлс. 162. Иллюстрация нелинейных ис-
кажений при слишком большом входном
напряжении
Рис. 163. Входная цепь уси-
лителя
„пш.
nrxz
Рнс. 164. Иллюстрация нелинейных
искажений в сеточной цепи Ывх =
= ?вх — lg ^?ист
Щш^
La
и$ы*
^ААт
Рис. 165. Иллюстрация нели-
нейных искажений при непра-
вильном выборе анодного на-
пряжения: при напряжении
Оа± получаются искажения
(рабочая точка а), а при на-
пряжении U?2 этн искажения
устраняются (рабочая точка а)

320
Дозиметрические приборы
Следовательно, чтобы усилитель работал .нормально, необ-
ходимо выбрать такое напряжение смещения, чтобы потенциал
сетки при любых изменениях входного напряжения оставался
отрицательным. Это обеспечивается при величине напряжения
смещения, равной или большей, чем наибольшее положитель-
ное значение входной э. д. с. При таком выборе сеточного нап-
ряжения нужно одновременно обеспечить отсутствие искажений
за счет нелинейности характеристик анодного тока. Это дости-
гается выбором анодного напряжения, определяющего ту вольт-
амперную характеристику, по которой будет изменяться анодный
ток и сеточное напряжение (рис. 165).
Шумы в усилителях
В усилителе помимо переменных напряжений и токов, явля-
ющихся результатом действия сигнала, на его входе возникают
также нежелательные переменные токи и напряжения, обуслов-
ленные паразитными причинами, которые складываются с уси-
ленным сигналом и искажают его. Если к выходу усилителя
подключить репродуктор, то эти паразитные напряжения можно
воспринимать на слух, отчего они и называются шумами. Шу-
мы могут возникать по следующим причинам.
Фон переменного тока частоты 50 гц
Для борьбы с этим фоном необходимо обеспечить хорошую
фильтрацию в выпрямителях, применять подогревные катоды
или питать катоды ламп постоянным током. Полезно также при-
менение электронно-ионных стабилизаторов в цепях питания.
Микрофонный эффект
Сотрясение ламп вызывает механические колебания электро-
дов и, следовательно, колебания емкости CgK между сеткой и
катодом. При неизменном заряде Q это приводит к колебаниям
разности потенциалов между сеткой и катодом Ug — -—],
которые усиливаются усилителем. Для устранения этого явле-
ния необходимо хорошо амортизировать аппаратуру (особенно
первые ступени усиления) и оберегать ее от механического и
акустического воздействия. С этой целью первые ступени укреп-
ляют на губчатой резине или войлоке и иногда помещают в
свинцовые экраны. В первых ступенях применяют лампы, кото-
рые по своей конструкции менее подвержены микрофонному эф-
фекту (желуди и электрометрические лампы).
Наводки э. д. с. на проводники схемы и соединительные кабели
Для борьбы с наводками аппаратуру и соединительные кабе-
ли тщательно экранируют от внешних полей.

Основные узлы дозиметрических приборов
321
Дефектные детали и монтаж
Плохие контакты в деталях и монтаже, а также утечки в
диэлектриках конденсаторов вызывают нежелательные разряды.
Для устранения этого источника шумов нужен тщательный мон-
таж и хорошие заранее испытанные детали.
Флуктуационные шумы
При постоянных анодном, сеточном и накальном напряже-
ниях анодный ток не является все же абсолютно постоянным. Ко-
личество электронов, испускаемых катодом за одинаковые про-
межутки времени, неодинаково, а изменяется по случайному за-
кону. Эти колебания тока (флуктуации), ничтожные по величине,
могут быть обнаружены при большом усилении в виде шума, ко-
торый называется флуктуационным. Другой причиной флуктуа-
ционного шума является хаотическое движение электронов в
проводниках, в результате которого в данный момент в провод-
нике проходит в одном направлении больше электронов, чем в
другом. Величина этого шума, называемого контурным, пропор-
циональна температуре, сопротивлению цепи, в которой он воз-
никает, и полосе пропускания усилителя.
Таким образом, даже при устранении всех предыдущих при-
чин, вызывающих шумы, будут иметь место шумы, обусловлен-
ные тепловыми флуктуациями в лампах и проводниках. Наибо-
лее существенны шумы, возникающие в первых ступенях усилите-
ля, так как они усиливаются всеми его ступенями. Шумы, возни-
кающие в первых ступенях усилителей, кладут предел увеличе-
нию коэффициента усиления, так как не имеет смысла усиливать
сигнал, который на выходе усилителя будет меньше шумов.
Паразитная обратная сяязь
Переменные напряжения или токи в выходной части усили-
теля могут через какую-либо цепь или через электрическое или
магнитное поле создавать напряжения или токи во входной его
части. В этом случае, как будет показано, в усилителе могут воз-
никнуть нежелательные (паразитные) колебания. Это явление
называется паразитной обратной связью. Для его устранения
необходимо так составить схему усилителя, чтобы не было це-
пей, общих для входной и выходной его частей, и тщательно эк-
ранировать некоторые его элементы.
Наиболее важные виды паразитной обратной связи следую-
щие.
Связь через электрические и магнитные поля. Вокруг выход-
ных цепей и деталей усилителя (трансформаторов, сопротивле-

322
Дозиметрические приборы
ний, конденсаторов) существуют электрическое и магнитное поля,
которые изменяются в соответствии с изменениями напряжения и
токов. Если входные цепи находятся в пространстве, охватывае-
мом этими полями, то в них может возникнуть переменная э. д. е.,
которая после усиления остальными каскадами снова воздей-
ствует на вход, и т. д.
Для устранения или ослабления влияния полей все детали и
проводники, которые подвержены их воздействию, или, наоборот,
являются их источником, помещают в экраны.
Рис. 166. Экранирование ферромагнитным экра
ном Э:
а — катушки К от внешнего магнитного поля; б — внеш-
него пространства от поля катушки К
Для экранирования магнитных полей низкой частоты приме-
няют ферромагнитные (железные) экраны, действие которых яс-
но из рис. 166. Для экранирования полей высокой частоты при-
меняются экраны из материалов с малым удельным сопротив-
лением (медь, латунь, алюминий), в которых экранирование про-
исходит за счет возникающих в них вихревых токов. Поле, соз-
даваемое вихревыми токами, противодействует причине, их вызы-
вающей, и вычитается из воздействующего на экран поля. При-
менение железных экранов при высоких частотах недопустимо
из-за больших потерь энергии в железе (большое удельное соп-
ротивление). Применение экранирования вихревыми токами при
низких частотах нецелесообразно, ибо сила вихревых токов тем
меньше, чем меньше частота:
( I — *вихр L d Ф \
Для экранирования электрических полей применяют экраны
из хорошо проводящих материалов (меди, латуни, алюминия),

Основные узлы дозиметрических приборов
323
причем обязательным условием экранирования является соеди-
нение экрана с корпусом (рис. 167). При отсутствии соединения
экрана с корпусом на противоположной поверхности экрана об-
разуется заряд, который будет служить источником поля
• рис. 168).
V/////////7///////////////////, ъЯЯИ^ИТЯЯЯТШ*
Рис. 167. Экранировка электрическо-
го поля заземленным экраном: z —
сопротивление
Рис. 168. Иллюстрация элек-
трического поля между дву-
мя телами А и Б, разделен-
ными иезаземлениым экра-
ном В
Связь через емкость анод— сетка. Через емкость анод — сет-
ка образуется связь между выходом и входом каскада усили-
теля (рис. 169). Действительно, при изменении анодного тока
Рис. 169. Иллюстрация обрат-
ной связи через паразитную
междуэлектродную емкость
изменяется падение напряжения на сопротивлении нагрузки, а
следовательно, и напряжение между анодом и катодом (иJ ^
=^0—iaR)> между которыми включена цепь Cag — Rg- При
некоторых условиях эта связь может оказаться положительной
и достаточно большой для возникновения паразитного самовоз-
буждения. Для борьбы с этим явлением применяются специаль-
ные схемы или лампы с экранной сеткой (тетроды и пентоды),
уменьшающей емкость.
Связь через общие источники питания. Все или несколько
каскадов усилителя обычно питаются от общих источников пита-

324
Дозиметрические приборы
ния (рис. 170). Это ке нарушало бы работу схемы, если бы внут-
реннее сопротивление источников было равно нулю. Однако ре-
альные источники питания имеют некоторое внутреннее сопро-
тивление /?в„7^0, условно показанное на схеме рис. 170. Пере-
менная составляющая анодного тока, протекая через сопротив-
ление /?вк , создает на нем падение напряжения ia~ RaH вычи-
тающееся из напряжения источника U0. Поэтому анодные цепи
Рис. 170. Схема усилителя, в котором возможна паразитная
обратная связь через общий источник анодного питания
всех остальных каскадов (в том числе и первого) получают вме-
сто постоянного напряжения U0 (между точками а и б)
напряжение @о — ia~ RBH)f содержащее переменную со-
ставляющую. Последняя воздействует через разделительные
Рис. 171. Схема усилителя с цепями развязки
конденсаторы на сетки ламп первых каскадов, усиливается ими
и через источник питания снова воздействует на первые каскады
и т. д. В результате при некоторых условиях может возникнуть
паразитная генерация.
Устранить связь через источники питания можно, сделав их
сопротивление малым для переменной составляющей тока. Для

Основные узлы дозиметрических приборов
325
этого включают параллельно источникам питания конденсатор
Сбл (называемый блокировочным), емкость которого выбрана
достаточно большой, чтобы его сопротивление переменному току
было невелико (рис. 171). Кроме того, для уменьшения паразит-
ной связи между каскадами в анодную цепь каждого каскада
включают так называемую цепь развязки, состоящую из конден-
сатора С и сопротивления /?. Постоянную времени RC выбирают
так, чтобы конденсатор не успевал заряжаться и разряжаться
при изменениях тока; поэтому напряжение на нем, а следова-
тельно, и между точками а и б остается постоянным.
§ 4. ГЕНЕРАТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ
Различные электронные устройства мигут служить источни-
ками переменной э. д. с. наперед заданной формы — синусоидаль-
ной (рис. 172, с), прямоугольной (рис. 172, б), треугольной
(рис. 172, в) и т. д. Такие устройства назы-
ваются генераторами электрических коле-
баний. Электронные генераторы являются
преобразователями энергии постоянного
тока, получаемого от какого-либо источни-
ка постоянной э. д. с, в энергию перемен-
ного тока. Примером такого преобразова-
теля является ламповый усилитель; .на его
выходе получается переменное напряже-
ние или ток, а в его анодной цепи расхо-
дуется энергия, получаемая от источника
постоянной э. д. с. (батареи, выпрямителя
и т. д.).
Однако для получения переменного на-
пряжения на выходе усилителя необходи-
мо, помимо питания его постоянным то-
ком, воздействовать на его вход небольшим переменным напря-
жением, т. е. возбуждать в нем колебания иавне. Следователь-
но, усилитель является генератором с посторонним возбужде-
нием. Генераторами с посторонним возбуждением являются
также и ряд других схем, например одновибратор и пересчет-
ная схема, рассмотренные ниже.
Существует ряд приборов, которые могут генерировать коле-
бания без постороннего возбуждения. Эти приборы (например
генератор синусоидальных колебаний, мультивибратор, релакса-
ционный генератор и т. д.) называются генераторами с самовоз-
буждением. Одним из способов самовозбуждения является об-
ратная связь, т. е. такое соединение в схеме усилителя, при ко-
тором часть выходного напряжения воздействует на его вход.
Поясним этот способ самовозбуждения на примере генератора
синусоидальных колебаний.
Рис. 172. Различные
виды переменных на-
пряжений, возбуждае-
мых электронными ге-
нераторами

326
Дозиметрические приборы
Генераторы синусоидальных колебаний
Предположим, что усилитель, изображенный на схеме
рис. 173, получает на вход синусоидальное напряжение с ампли-
тудой ?/вх от внешнего генератора. В качестве сопротивления
анодной нагрузки в усилителе использован колебательный кон-
тур LC, настроенный на частоту входного напряжения. Поэтому
его сопротивление для переменной составляющей анодного тока
часто активно и, следовательно, на нем возникает падение напря-
жения с амплитудой UBbtx= IaZpe3 так же, как это происходит
в усилителе на сопротивлениях. Очевидно, точно такое же на-
пряжение ивых получилось бы на контуре и в том случае, если
бы переменное напряжение поступало на вход усилителя не от
Рис. 173. Иллюстрация
принципа обратной связи
Рис. 174. Схема генера-
тора синусоидальных ко-
лебаний радиочастоты с
трансформаторной связью
постороннего генератора, а с выхода усилителя, как часгь вы-
ходного напряжения (см. пунктир на рис. 173). Передать часть
выходного напряжения на вход можно многими способами, в
частности с помощью катушки LCBt образующей трансформа-
тор вместе с катушкой контура L (рис. 174}. Тогда переменное
напряжение на контуре иВЬ1Х вызывает напряжение между соткой
и катодом . ив<, а напряжение между сеткой и катодом иах
так же как в усилителе, вызывает напряжение иаых на контуре
и т. д.
Идея схемы рис. 174 аналогична идее паровой машины, в
которой источником энергии является паровой котел, создающий
постоянную силу давления пара, направленного по соединитель-
ной трубе. Сила пара преобразуется в переменную силу золот-
ником, но сам золотник управляется поршнем, с которым оь
механически связан. В схеме рис. 174 сетка, управляя анодным
током, текущим под действием постоянной э. д. с, преобразовы-
вает его в переменный ток; но управляющее действие сетки осу-
ществляется с помощью напряжения, получаемого от анодной
цепи через цепь обратной связи.

Основные узлы дозиметрических приборов
327
Конечно, существование колебаний возможно лишь при оп-
ределенных условиях.
1. Необходимо, чтобы переменное напряжение подавалось к
участку сетка — катод в нужной фазе, т. е. так, чтобы оно было
положительным и отрицательным как раз тогда, когда нужно,
чтобы ток увеличивался и уменьшался. Иными словами,
нужно, чтобы сеточное напряжение совпадало по фазе с
переменной составляющей анодного тока и, следовательно,
с напряжением на контуре. При этом условии обратная связь
называется положительной. При противоположной фазе сеточ-
ного напряжения обратная связь называется отрицательной. Оче-
видно, что отрицательная обратная связь не только не обеспе-
чивает самовозбуждения, но даже при наличии постороннего воз-
буждения будет способствовать уменьшению выходного напря-
жения. В схеме рис. 174 нужная фаза напряжения обратной
Пг*
Р;ис. 175. Схема генера-
тора синусоидальных ко-
лебаний радиочастоты с
автотрансформат о р н о й
связью
Рис. 176. Схема генератора
синусоидальных колебаний
радиочастоты с емкостной
связью
связи обеспечивается выбором взаимного расположения кату-
шек ?св и L или выбором одного из двух воз1\южных вариантов
присоединения концов катушки Lca к сетке и катоду. На
рис. 175 и 176 показаны другие возможные способы осуществле-
ния положительной обратной связи.
2. Необходимо, чтобы напряжение обратной связи было до-
статочным по величине.
Действительно, напряжение обратной связи бр = Р"вых
где C =
«обр
"вых
коэффициент обратной связи, показывающий,
какая часть выходного напряжения поступает с выхода на вход.
Чтобы на контуре получилось напряжение "вых> необходимо
воздействие на сетку напряжения "вых .
К
Следовательно, напряжение иобр, снимаемое через цепь об-

328
Дозиметрические приборы
ратной связи с контура, должно быть не меньше, чем
"обр= Р"вых>"
к
т. е*
D9)
1С
откуда получается условие самовозбуждения:
?> — или К}> 1.
/С
Процессы, происходящие по схемам рис. 174, 175 и 176, мож-
но пояснить и другим путем. Если в контуре LC (рис. 177) кон-
денсатор С почему-либо зарядится, то, как известно, в резуль-
тате его разряда на катушку L возникнут затухающие колеба-
ния, т. е. напряжение и на контуре будет изменяться по кривой
Р.ис, 177, Колебательный
контур
Ш№»- ч
Рис, 178, Свободные ко
лебания напряжения в
контуре
рис. 178. Затухание колебаний объясняется расходом энергии в
контуре на тепло, выделенное в его активном сопротивлении
(провода и потери).
Если же контур включен в анодную цепь генератора, то он
будет получать добавочную энергию из анодной цепи за счет
падения напряжения на нем от переменной составляющей анод-
ного тока, возникающей в результате обратной связи. При соблю-
дении указанных выше условий колебания будут не затухать, а
возрастать.
Условия самовозбуждения обеспечивают поддержание или
возрастание колебаний, но для их возникновения необходим на-
чальный толчок, например заряд конденсатора или изменение то-
ка в катушке, который вызвал бы начальные колебания. Следу-
ет подчеркнуть, что при выполнении условий самовозбуждения
начальный толчок может быть как угодно мал — если /СC>1, то
колебания все равно будут нарастать. Система ведет себя по-
добно конусу, поставленному на вершину. Теоретически можно
представить себе, что в определенном положении конус будет
находиться в равновесии, но при сколь угодно малом отклонении
от этого равновесия он будет стремиться еще дальше отклонять-,
ся от него.

Основные узлы дозиметрических приборов
329
Такое состояние называется неустойчивым равновесием. По-
этому и про схему с положительной обратной связью при усло-
вии D9) говорят, что она неустойчива. Вследствие неустойчиво-
сти схемы ничтожные тепловые флуктуации анодного тока быва-
ют обычно причиной возникновения колебаний.
Причиной, ограничивающей нарастание амплитуды колеба-
ний, является нелинейность ламповых характеристик.
Блокинг-генераторы
Синусоидальная форма колебаний, возникающих в схемах
рис. 174, 175 и 176 обеспечивается наличием в них колебательного
контура. В схеме рис. 179 есть положительная обратная связь и
может быть выполнено условие самовозбуждения, но в ней нет
Рис. 179. Схема блокинг-гене- Рис. 180. Вольтамлерная ха-
ратара ' рактер>истика лампы
колебательного контура, поэтому генерируемые ею колебания
несинусоидальны. Эта схема обычно применяется в области зву-
ковых частот и поэтому для обратной связи используется тран-
сформатор с железным сердечником.
В состоянии покоя рабочая точка на сеточной характеристи-
ке (рис. 180) соответствует нулевому сеточному напряжению.
Однако такое состояние схемы при достаточно большой положи-
тельной обратной связи неустойчиво. Действительно предполо-
жим, что в результате флуктуации сила тока в анодной цепи лам-
пы увеличивалась на ничтожную величину. Увеличение тока в
первичной обмотке трансформатора вызовет появление э. д. с.
во .вторичной обмотке, т. е. между сеткой и катодом. Если вто-
ричная обмотка включена так, что увеличение тока способствует
появлению положительного потенциала на сетке (это и есть по-
ложительная связь), то этот потенциал вызовет нарастание анод-
ного тока, что, в свою очередь, вызовет положительный потенци-
ал сетки и т. д.

330
Дозиметрические приборы
Таким образом, ничтожное начальное отклонение тока от
состояния равновесия (например, увеличение) вызывает дальней-
шее его отклонение, что и характеризует неустойчивость схемы.
Нарастание тока ограничено верхним загибом характеристики
лампы. При замедлении нарастания тока уменьшается еобр ===
= М —тг~ , т. е. положительный потенциал сетки, что еще боль-
ше замедляет рост тока. При прохождении кривой тока через
максимум (рис. 181) ^o6p=0» что вызывает спадание анодного
тока до начального значения. При спадании тока ^обр— М-
din
dt
отрицательно, поэтому сила тока быстро уменьшается до нуля.
7К_
Рис. 181. График изменения во
времени анодного тока генератора
несинусоидальных колебаний
Рис. 182. Схема блсккимг-генератора.
обеопечивающая паузы между им-
пульсами
При отсутствии тока через лампу отрицательная э. д. с. е^ ис-
чезает, лампа отпирается, появляется анодный ток, а следова-
ла
тельно, и положительная э. д. с.
^обр = М-
dt
•, и процесс повто-
ряется сначала.
В результате описанных процессов схема генерирует импуль-
сы тока, изображенные на рис. 181. С помощью катушки связи
можно получить от схемы импульсы напряжения1.
При небольшом видоизменении схемы можно создать паузы
между генерируемыми импульсами. Для этого в сеточную цепь
блокинг-генератора включают конденсатор Cg и сопротивление
утечки Rgt как показано на рис. 182. Процесс нарастания и спа-
дания тока в этой схеме происходит таким же образом, как и в
схеме рис. 179. Однако при положительном потенциале сетки от-
1 Приведенное здесь описание является упрощенным, а форма кривой на
рис. 181 —приближенной. Более точное описание и форма кривой связаны с уче-
том таких явлений, как сеточный ток и изменение крутизны характеристики
-анодного тока, вызванное изменением анодного напряжения. Графики рис. 183
более точны.

Основные узлы дозиметрических приборов
331
носительно катода (возникающем при нарастании тока ia)
появляется сеточный ток и конденсатор
током. После прекращения нараста-
ния анодного тока на сетке остается
отрицательный потенциал благода-
ря заряду, накопленному конденса-
тором. Этот потенциал достаточен
для поддержания запертого состоя-
ния лампы. Лампа отопрется тогда,
когда отрицательное напряжение на
конденсаторе уменьшится за счет
его разряда через R до величины
потенциала отсечки (см. рис. 180).
Таким образом, схема будет ге-
нерировать короткие периодические
импульсы, по форме аналогичные
предыдущим, но разделенные значи-
тельными промежутками времени,
пропорциональными постоянной вре-
мени kg ^. Изменяя Rg или CgJ
можно регулировать частоту повто-
рения импульсов. На рис. 183 пред-
ставлены графики зависимости анод-
ных и сеточных токов и напряжений
от времени. Схема широко применя-
ется в качестве генератора разверт-
ки в осциллографах и телевизорах, а
также в схемах преобразования
низкого постоянного напряжения в
высокое.
Cg заряжается этим
Рис. 183. Графики зависи-
мости анодных и сеточных
токов и напряжений от вре-
мени
Мультивибраторы
Схема рис. 184 представляет собой двухкаскадный усилитель
на сопротивлениях, отличающийся от рассмотренного ранее
лишь тем, что оба его каскада питаются от общего источника.
Нетрудно убедиться, что в усилителе каждый каскад меняет
знак усиливаемого сигнала на обратный. Действительно, повы-
шение сеточного напряжения ugl вызвало бы увеличение анод-
ного тока iai4 увеличение падения напряжения iax% Rai и, сле-
довательно, уменьшение анодного напряжения uai=U0 —
— iaxRat* При усилении двумя ступенями знак сигнала не меня-
ется. Поэтому, если соединить выход второй ступени со входом
первой (рис. 184), то получится положительная обратная связь,

332
Дозиметрические приборы
причем 0= 1, /Ср>1 и схема, следовательно, неустойчива. Такая
схема называется мультивибратором.
Схему можно перерисовать так, как изображено на рис. 185.
В таком виде схема симметрична. В состоянии равновесия токи
в лампах должны были бы быть постоянными, а конденсаторы
заряжены так, как показано на чертеже. Однако благодаря по-
ложительной обратной связи это состояние равновесия неустой-
чиво. Действительно, при ничтожном увеличении анодного тока
в лампе Л увеличится падение напряжения iai*Rai и, следо-
вательно, уменьшится анодное напряжение иах = ?/0™/ai Rai.
Это вызовет разряд конденсатора С^через лампу Лх и сопротив-
ление Rzt. Ток разряда, протекая через сопротивление Rgt, вы-
зовет на нем падение напряжения, полярность,которого очевидна
Рис. 185. Схема мультивибратора
из чертежа, т. е. потенциал сетки лампы Л2 относительно катода:
станет отрицательным, а анодный ток в ней уменьшится. Это вы-
зовет уменьшение падения напряжения ia2Rat и увеличение
анодного напряжения иа„ в результате чего начнется заряд
конденсатора С^2от источника э. д. с. U0 через сопротивления Ra>
и Rgt. Падение напряжения на RSt обеспечит положительньш"
потенциал сетки Лх относительно катода, отчего анодный ток
лампы увеличится, и т. д.
Таким образом, ничтожное увеличение анодного тока в лам-
пе (например, из-за флуктуации) вызывает процесс, в результа-
те которого за счет обратной связи будет происходить дальней-
шее нарастание тока. Нарастание тока в лампе Лх прекратится
тогда, когда либо анодный ток Лх достигнет насыщения, либо
анодный ток Л2 упадет до нуля. Этот процесс называется опро-
кидыванием.
Процесс опрокидывания протекает с большой скоростью и
происходит практически мгновенно, так как мгновенно устанав-

Основные узлы дозиметрических приборов
333
ливается максимальное значение тока в цепи RgtCgl и в цепи
Rgi Cg%- В результате опрокидывания устанавливается новое со-
стояние, которое поддерживается в течение некоторого времени,
пока разряжается конденсатор Cgxчерез сопротивление Rgl. Ток
разряда постепенно уменьшается, отчего уменьшается и падение
напряжения на Rgl и отрицательный потенциал сетки лампы
Л2 (рис. 186). Когда потенциал сетки «У72 станет равным потенци-
алу отсечки (см. рис. 180), лам-
па Л2 отопрется, ток в ней начнет
аться и произойдет но-
опрокидывание, аналогичное
первому, но только в обратном
порядке (лампы поменяются ро-
лями). При этом анодный ток
лампы Лх упадет до минимума,
а анодный ток лампы Л2 увели-
чится до максимума. Промежу-
ток времени между первым и вто-
рым опрокидыванием зависит от
постоянной времени RgtCgt (по-
этому его можно регулировать,
меняя сопротивление или ем-
1па л2 отс
N-i J4-* Г*"] увеличив
„ Н—}—'—¦—1—*-*** вое опро]
|"om,
Hi h n i..
о
%
Ы*
-fc^-rt^-i
Рис. 186. Осциллограммы
токов ii напряжений в муль-
тивибраторе:
UQ — напряжение источника
анодного пнта.ния; U от .—•
напряжение отсечки
"fat
о\г\лл <•
Рис. 187. Выходное напря-
жение мультивибратора
кость). Интервал между вторым и третьим опрокидыванием за-
висит от постоянной времени Rgl Cv
В промежутке времени между двумя опрокидываниями анод-
ный ток каждой из ламп, например лампы Л2, остается постоян-
ным, следовательно, постоянным остается и анодное напряже-
ние, равное Uo^Uq — iazRa,. По этой причине кривая анод-
ного напряжения иаг будет иметь вид, изображенный на рис. 186.
Отделив постоянную составляющую анодного напряжения с по-
мощью разделительного конденсатора Ср, можно получить
периодические прямоугольные импульсы (рис. 187) на выходе
схемы (см. рис. 185). Отступление от прямоугольной формы объ-
ясняется процессами, связанными с зарядом и разрядом конден-

334
Дозиметрические приборы
сатора Сgt или Сgx *. Этот заряд происходит значительно бы-
стрей, чем разряд, так как конденсаторы заряжаются не только
через сопротивление утечки сетки, но и через участок сетка —
катод, в котором появляется сеточный ток при положительном
потенциале сетки. При наличии тока этот участок имеет намно-
го меньшее сопротивление, чем Rgl или Rgt, поэтому заряд
конденсатора происходит намного быстрее разряда.
Мультивибратор применяется в очень многих импульсных,
приборах в качестве источника импульсов и, в частности, в схе-
мах преобразования постоянного низкого в постоянное высокое
напряжение.
Генераторы пилообразных колебаний
Схема рис. 188 может генерировать переменное напряжение,
график которого похож на зубцы пилы, отчего она и называется
генератором пилообразных колебаний. Неоновая лампа соедине-
на параллельно с конденсатором, поэтому напряжение на ней
R
| 1/VWW"(
fl
= UC Щ
Рис. 188. Схема релаксаци-
онного генератора на нео-
новой лампе
"ti
*ЙЗ^ Ьгразр
+~t
Рис. 189. График изменения
во времени напряжения на
конденсаторе (релаксацион-
ного генератора
равно напряжению на конденсаторе. Если до включения цепи
конденсатор не был заряжен, то напряжение на нем равно нулю.
После включения напряжение на конденсаторе будет нарастать
с постоянной времени RC, а неоновая лампа сначала не будет
играть никакой роли. Однако когда напряжение на конденсаторе
достигнет потенциала зажигания, то в лампе произойдет иониза-
ция и через нее потечет ток от источника э. д. с, а также от кон-
денсатора, который на нее будет разряжаться. Сопротивление
лампы после зажигания намного меньше сопротивления R, поэ-
тому разряд и уменьшение напряжения на конденсаторе будут
происходить намного быстрее, чем заряд. Разряд конденсатора
* Действительно, при запирании лампы ток через сопротивление нагрузки
прекращается не сразу, так как через него заряжается конденсатор. При от-
пираннн лампы ток через сопротивление нагрузки не сразу становится равным
анодному току лампы, который вначале поддерживается в основном разрядом
конденсатора. Поэтому анодное напряжение не может изменяться скачком.

Основные узлы дозиметрических приборов
335
прекратится тогда, когда напряжение на нем уменьшится до по-
тенциала погасания. При этом лампа погаснет. Конденсатор
снова начнет заряжаться и т. д. В результате получатся перио-
дические пилообразные (релаксационные) колебания, период ко-
торых зависит от постоянной времени цепи заряда t03ap= RC
и цепи разряда/оразр = ^неонС (рис. 189). Обычно *озаР>'ораэр*
и поэтому второй величиной можно пренебречь по сравнению с
первой.
Для нормальной работы схемы нужно, чтобы были соблю-
дены некоторые условия. Во-первых, необходимо, чтобы напря-
жение источника э. д. с. было достаточно для зажигания, т. е.
U0>U3. E0>
Во-вторых, нужно, чтобы после разряда конденсатора
(или во время его разряда) неоновая лампа погасла. Для этого
сопротивление R должно быть достаточно большим, чтобы
Uo-InR<Vn, E1)
где /п— минимальный ток, при котором возможно существо-
вание тлеющего разряда.
Формулы E0) и E1) можно объединить:
U3<U0<Un-hInR. E2>
и, к
D
„vw
it Ал m
"аз Wan
6
Рис. 190. Схема релаксационного генератора на тира-
троне (а) и график изменения во времени напряжения на
конденсаторе (б)
Амплитуда пилообразных импульсов определяется раз-
ностью U3 и Un . Так как для данного типа лампы эти вели-
чины фиксированы, то и амплитуда колебаний не может регули-
роваться. Однако если вместо неоновой лампы в схему рис. 188
включить тиратрон, то можно получить пилообразные колеба-
ния с регулируемой амплитудой (рис. 190). Регулировка осу-
ществляется изменением сеточного напряжения, которое
определяет порог зажигания тиратрона.
Тиратронные генераторы пилообразных колебаний, в кото-
рых амплитуда регулируется изменением сеточного напряже-
ния, а частота — подбором R и С, применяются в осциллогра-
фах для развертки.

336
Дозиметрические приборы
§ 5. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ
В этом параграфе рассматриваются только генераторы им*
пульсов с посторонним возбуждением. Их назначение заклю-
чается в преобразовании импульса тока или напряжения по ве-
личине, длительности, либо форме.
Тиратронные реле
Тиратрон может использоваться в качестве реле, т. е.
включать цепь сильного тока на заданный отрезок времени при
помощи импульса напряжения небольшой величины и дли-
тельности. В схеме рис. 191 параллельно тиратрону присоеди-
нены конденсатор и электромагнит Эу который может сработать
только от значительного тока (например, 1 а). Анодное напря-
жение и сеточное напряжение смещения выбраны так, чтобы
тиратрон был близок к состоянию зажигания. При этом кон-
денсатор заряжен до напря-
жения источника питания U0.
При действии на сетку не-
большого положительного ко-
роткого импульса тиратрон
зажигается и конденсатор раз-
ряжается через тиратрон и
электромагнит. Так как сопро-
тивление цепи разряда мало,
то через электромагнит течет
сильный ток. Горение тиратро-
на прекратится тогда, когда
напряжение на конденсаторе
станет равным потенциалу по-
гасания. Тогда конденсатор
снова зарядится и схема опять
готова для работы от следую-
щего импульса. Длительность
импульса тока через электромагнит зависит не от длительности
запускающего импульса, а от постоянной времени цепи разря-
да. Следовательно, схема преобразует импульсы как по вели-
чине, так и по длительности.
Сопротивление R должно быть выбрано так, чтобы обеспе-
чить погасание тиратрона так же, как и в схеме с неоновой
лампой рис. 188 [см. формулу E1)]. Если это сопротивление
слишком мало, то протекающий через него ток iR создает
очень малое падение напряжения; тогда анодное напряже-
Ркс.
191. Схема гиратронного
реле
ние и а =*U0 — iRR
всегда будет больше потенциала пога-
сания тиратрона и он не погаснет.

Основные узлы дозиметрических приборов
337
Одновибраторы
Назначением одновибратора является преобразование
импульса произвольной (в некоторых, достаточно широких пре-
делах) амплитуды, формы и длительности в импульсы заданной
амплитуды, длительности и прямоугольной формы. То, что эта
схема генерирует лишь один импульс, определяет ее название в
отличие от мультивибратора, который генерирует много импуль-
сов.
Схема одновибратора получается из схемы мультивибратора
(рис. 185), если включить в сеточную цепь одной из ламп напря-
жение смещения ?/,м, достаточное для ее запирания (рис. 192).
'S/S/s
Рис. 192. Схема однозибратора
При отсутствии импульса напряжения на входе схема будет на-
ходиться в устойчивом состоянии, т. е. одна лампа (левая Л\)
заперта, а другая (правая Л2) отперта. При действии на вход
положительного импульса напряжения, величина которого боль-
ше напряжения ?ЛМ. лампа Л, отпирается, в се анодной цепи
течет ток, что вызывает процесс, аналогичный процессу в муль-
тивибраторе. В результате этого процесса произойдет опрокиды-
вание, затем схема будет находиться в новом состоянии (Л, от-
перта, Л2 заперта) в течение некоторого времени, зависящего от
^•sQi- Когда конденсатор Cgl разрядится настолько, что сеточное
напряжение лампы Л2 станет равным потенциалу отсечки, про-
изойдет новое опрокидывание и схема вернется к исходному со-
стоянию. В отличие от мультивибратора она и дальше будет
удерживаться в исходном состоянии напряжением смещения
UCM до тех пор, пока на ее вход не воздействует новый импульс.
При первом опрокидывании анодное напряжение vQt лам-
пы Л2 скачком повышается до величины U0 (лампа запирается,
ttat = Uq—ia2' R*2=-- Uq), при втором опрокидывании u.i9
уменьшается до первоначальной величины (ullt-- ^ ?/0 — 4#*j.

338
Дозиметрические приборы
Это значит, что на выходе схемы (точки а и б) получается прямо-
угольный импульс напряжения, амплитуда которого равна
ia2Rat (где iat — величина тока в лампе Л2 в состоянии рав-
новесия), а длительность зависит от постоянной времени цепи
Rg* Qt и может регулироваться изменением сопротивления
Rg2 или емкости Cgx. С анода другой лампы (Лх) можно полу-
чить импульс напряжения отрицательного знака; запуск также
можно осуществлять не через сетку лампы Ли а через сетку лам-
пы Л2 (в этом случае нужен отрицательный входной импульс).
Таким образом, одновибратор одновременно усиливает, фор-
мирует и удлиняет импульсы. Он имеет много разновидностей,
которые очень широко применяются в различных приборах.
В дозиметрических приборах одновибраторы применяются для
формирования, калибровки и удлинения импульсов, а также в
схемах гашения разряда в счетчиках.
Пересчетные схемы
Пересчетная схема осуществляет деление числа импульсов
на 2, т. е. на каждые два импульса, поступающие на ее вход, она
генерирует один импульс на выходе.
Рис. 193. Пересчетная схема
В схеме рис. 193 сеточные напряжения ламп Лх и Л2 склады-
ваются из напряжения источника смещения ?/см, падения на-
на общем сопротивлений Rs
Rs>
пряжения uR
жеиия на сопротивлениях утечки сетки
и падения налря-
и RSt от токов г,
и i2. Напряжение смещения создает на сетке отрицательный по*

Основные узлы дозиметрических приборов
339
тенциал относительно катода, а падения напряжения на Rglf
Ret и Rg—положительный. Режим выбран таким образом,
чтобы положительное падение напряжения на Rgl или Rgt от-
пирало лампу Л\ или Л2 и чтобы лампа была заперта, если оно
равно нулю.
Состояние, при котором обе лампы отперты, неустойчиво. Дей-
ствительно, сколь угодно малое изменение (например, увеличе-
ние) анодного тока в одной из ламп (например, в Лх) вызовет
увеличение падения напряжения на сопротивлении анодной
нагрузки ( Rai) и уменьшение анодного напряжения, а следо-
вательно, и напряжения на сопротивление утечки сетки (Rg,)
являющегося частью анодного. Это приведет к уменьшению
анодного тока другой лампы (Л2), что вызовет увеличение ее
анодного напряжения, а следовательно, увеличение его части —
напряжения на сопротивлении утечки сетки первой лампы
RgX отчего анодный ток первой лампы (Лг) увеличится
и т. д. Таким образом, анодный ток в одной лампе (Лх) будет
увеличиваться, а в другой лампе (Л2) уменьшаться до тех пор,
пока либо ток в одной лампе (Л\) достигнет насыщения, либо ток
в другой лампе (Л2) станет равным нулю. Это состояние схемы
является устойчивым так же, как и противоположное состояние
(Лх заперта, Л2 отперта), и может сохраняться сколь угодно дол-
го, так как в отличие от предыдущих схем не связано с переход-
ными процессами.
Предположим, что на вход схемы поступает отрицательный
импульс напряжения, который действует одновременно на сетки
обеих ламп. Этот отрицательный импульс не окажет действия на
запертую лампу («Я2), но может уменьшить анодный ток отпер-
той лампы (Лх), что приведет к повышению ее анодного напря-
жения. В результате на аноде отпертой лампы получится усилен-
ный импульс положительного знака, который будет передан
через цепь связи на сетку запертой лампы и отопрет ее. Запер-
тая лампа (Л2) отопрется и произойдет опрокидывание схемы,
которая останется в новом состоянии сколь угодно долго до при-
хода следующего импульса.
Каждый последующий импульс входного напряжения будет
вызывать новое опрокидывание схемы. В результате потенциал
и0г анода лампы Л2 будет изменяться скачками, причем один
входной импульс напряжения будет увеличивать его до U0t дру-
гой—уменьшать до U0 — iJz Ra2. В промежутках времени
между импульсами потенциал анода будет оставаться постоян-
ным. В результате, как очевидно из рис. 194, на каждые два
входных импульса получается один импульс напряжения на вы-
ходе.
Существенная особенность схемы — ее способность реагиро-
вать только на отрицательный импульс напряжения. Положи-

340
Дозиметрические приборы
тельный импульс напряжения не вызывает опрокидывания схе-
мы, так как, действуя на сетку отпертой лампы, он вызывает на
ее аноде усиленный импульс напряжения отрицательного знака,
который передается на сетку запертой лампы и препятствует ее
отпиранию входным положительным импульсом.
На рис. 195 изображена пересчетная схема, реагирующая
только на положительный входной импульс напряжения. Вход
схемы присоединен к катодам; положительный входной импульс
4 +
иЬ
А А А UU ff>
и8ых
Рис. 194. График изменения во
времени входного и выходного
напряжений пересчетной схемы
Рис. 195, Пересчетная схема, реаги-
рующая только на положительные
импульсы напряжения
напряжения повышает потенциал катодов. От этого напряжение
между сеткой и катодом обеих ламп уменьшается так же, как и
при действии отрицательного импульса напряжения на сетки
ламп и, следовательно, принцип действия этой схемы такой же,
как и предыдущей. Схема рис, 195 не требует отдельного источ-
ника напряжения смещении — это напряжение получается на об-
щем катодном сопротивлении.
Конденсаторы С\ и С2 обеспечивают более четкое и быстрое
срабатывание схемы. При их отсутствии скачок напряжения с
анеда одной лампы передается на сетку другой через сопротив-
ление, которое вместе с входной емкостью лампы вносит искаже-
ние (см. рис. 107 и 108). При наличии корректирующего конден-
сатора напряжение на сетке изменяется более быстро, так как
оно передается на нее через конденсатор. В течение небольшого
промежутка времени, пока заряд конденсатора и напряжение на
нем не успели измениться, он мало препятствует передаче скачка
напряжения.

Устройство, дозиметрических приборов
341
Глава 3
УСТРОЙСТВО ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
§ 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ
ПРИБОРОВ
Число типов различных дозиметрических приборов, выпускае-
мых отечественной промышленностью, быстро увеличивается.
В настоящее время оно очень велико, однако различные типы
приборов отличаются один от другого не основными принципами,
а деталями их осуществления. Поэтому в данной главе излагают-
ся лишь основные принципы устройства приборов и подробно
описываются некоторые основные типы. Детально познакомив-
шись с этими приборами, читатель при необходимости сможет
разобраться и в других приборах.
Все дозиметрические приборы можно разделить по их назна-
чению на следующие классы:
1. Индикаторы — для обнаружения радиоактивных веществ
по световому или звуковому сигналу.
2. Радиометры — для определения степени загрязнения раз-
личных предметов (грунта, воздуха и т. д.) и поверхностей (рук,
одежды, мебели и т. д.) радиоактивными веществами.
3. Рентгенометры — для определения мощности дозы (напри-
мер, в рентгенах в час).
4. Дозиметры для определения дозы облучения (в рентге-
нах).
Кроме того, приборы делятся по условиям их применения на
стационарные, переносные, полевые и карманные.
Первичным элементом всякого электронного дозиметрическо-
го прибора является ионизационная камера или счетчик частиц,
которые под действием радиоактивных излучений создают элек-
трические сигналы, регистрируемые прибором (см. скелетную
схему рис. 196). В зависимости от типа первичного элемента эти
сигналы получаются различными, а именно:
1. Отдельные приблизительно одинаковые импульсы напря-
жения, число которых за некоторый отрезок времени пропорцио-
нально числу частиц за тот же промежуток времени (счетчик
Гейгера — Мюллера).
2. Отдельные импульсы напряжения, число которых также
пропорционально числу частиц и амплитуда которых пропорцио-
нальна ионизирующей способности соответствующих им частиц
(пропорциональный газовый счетчик, сцинтилляционный счетчик
и импульсная ионизационная камера).
3. Постоянный ток, сила которого пропорциональна средней

342
Дозиметрические приборы
ионизующей способности частиц за достаточно большой отрезок
времени, соизмеримый с постоянной времени прибора (интеграль-
ная ионизационная камера, счетчик Гейгера в интегральном ре-
жиме).
Для нормальной работы любого из указанных типов первич-
ного элемента приборов необходимо постоянное высокое напря-
жение порядка от нескольких сотен вольт до нескольких кило-
вольт. Как указывалось выше, галогенные счетчики работают при
напряжениях 300—400 в, счетчики Гейгера — Мюллера 800—
900 в, сцинтилляционные 1000—1500 в, а пропорциональные газо-
вые счетчики и ионизационные камеры—от нескольких сотен
ПерВич-
ныи
прибор
уюточнил
\6ысокого[
напряжв\
ния
ФормирА w
ющий I
каскад
\УсилиТел&
напрямя
нир
Источник
питания
Стрелочный индикатор
Пере-
\счетная\
схема
Самописец
Механический
счетчик
Рис. 196. Скелетная c.\e\i:i нейтронного дозиметрического прибора
вольт до нескольких киловольт. Поэтому в любом электронном
дозиметрическом приборе имеется источник высокого напряже-
ния, как правило, являющийся преобразователем энергии, по-
лучаемой от другого источника питания, общего для всего при-
бора.
Электрические сигналы, поступающие от первичного элемента
прибора, регистрируются выходным устройством одного из сле-
дующих типов:
1. Стрелочный индикатор, стрелка которого отклоняется про-
порционально числу частиц за определенный отрезок времени.
2. Механический счетчик импульсов тока.
3. Реле, включающее сигнальное или иное автоматическое
устройство.
4. Самописец, регистрирующий изменение во времени первич-
ных электрических сигналов.
5. Телефон для ориентировочной оценки измеряемой величи-
ны на слух.
6. Сигнальная лампочка.
Электрические сигналы первичного элемента, как правило,

Устройство дозиметрических приборов
343
но могут непосредственно воздействовать на выходное устройст-
во. Поэтому они соответственно обрабатываются, а именно:
1) усиливаются, если напряжение или сила тока недостаточ-
ны для работы выходного устройства, для чего применяются уси-
лители;
2) удлиняются, т. е. длительность импульсов тока или на-
пряжения увеличивается, если она недостаточна для срабатыва-
ния выходного устройства импульсного типа (реле, механиче-
ский счетчик, телефон) или для обеспечения заданной чувстви-
тельности прибора непрерывного типа (стрелочный индикатор,
самописец). Эта задача решается с помощью одновибратора,
ждущего блокинг-генератора или ждущего релаксатора с неоно-
вой лампой или тиратроном.
3) Пересчитываются, т. е. число импульсов делится на по-
стоянное целое число, если разрешающая способность выходного
устройства импульсного типа (реле, механический счетчик) во
много раз хуже разрешающей способности первичного прибора
импульсного типа (счетчик или ионизационная камера в им-
пульсном режиме). Это согласование разрешающих способностей
первичного и выходного устройств осуществляется одним или не-
сколькими каскадами полупериодных мультивибраторов либо ти-
ратронными пересчетными схемами, а также схемами накопи-
тельного типа с неоновой лампой.
4) В приборах импульсного типа для нормальной работы ука-
занных элементов схемы импульсы подвергаются промежуточно-
му формированию с помощью одиовибраторов, блокинг-генерато-
ров, дифференцирующих цепей и ограничителей.
Помимо перечисленных основных элементов, прибор иногда
содержит ряд вспомогательных элементов, повышающих его ка-
чество, таких, например, как следующие:
1) гасящая схема, ускоряющая гашение разряда в газовых
счетчикгх;
2) катодный повторитель, который согласовывает выходную
цепь прибора с кабелем, уменьшая искажение формы импульсов,
вызываемое емкостью кабеля;
3) стабилизатор, повышающий стабильность напряжения, что
особенно важно для приборов со сцинтилляционным счетчиком.
Первичный элемент, как правило, располагается на некото-
ром расстоянии от всей установки и соединяется с ней достаточ-
но длинным кабелем, что обеспечивает его подвижность. С целью
уменьшить влияние помех, вызванных наведенными в кабеле
электродвижущими силами и токами, часто рядом с первичным
элементом располагают один или несколько каскадов усиления.
В результате помеха усиливается меньшим числом каскадов, чем
сигнал. В получившийся таким образом выносной блок иногда
помещают, помимо первичного элемента с усилителем, источник

344
Дозиметрические приборы
высокого напряжения для питания первичного элемента. Это ис-
ключает .попадание на первичный элемент помех, наведенных на
провода, подводящие к нему высокое напряжение. Выносной
блок согласовывают с кабелем обычно с помощью катодного по-
вторителя.
§ 2. ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Малогабаритный радиометр РМ-2
Радиометр РМ-2 предназначен для приблизительного опреде-
ления интенсивности у- и жесткого р-излучений до 1000 мкр/час
с точностью ±20%. Прибор конструктивно оформлен в одном
г л4
Рис. 197. Внешний вид при-
бора РМ-2
Рис. 198. Принципиальная схема прибора
РМ-2
блоке, размеры которого позволяют помешать его в кармане
(внешний вид прибора см. рис. 197). В этом блоке содержатся
(рис. 198): два галогенных счетчика типа CTC-I, два безнакаль-
ных тиратрона типа МТХ-90, телефон, конденсаторы, сопротив-
ления, источники питания и две кнопки К\ и К2 с фиксаторами.
Первая служит для включения прибора и его периодической под-
зарядки, вторая —для переключения прибора на прямой или
пересчетный диапазон.
При нажатии кнопки /С, (верхняя и нижняя лары контактов
замкнуты) конденсатор мгновенно заряжается до напряжения
батареи, т. е. до 185—200 в *. При отпускании кнопки (средняя
* В нерабочем состоянии кнопки /С, и /С2 нажаты и закреплены фиксатора-
ми. Поэтому в начале работы конденсатор С4 уже заряжен.

Устройство дозиметрических приборов
345
пара контактов замкнута) он оказывается включенным последо-
вательно с батареей в цепь газовых счетчиков. Таким образом,
между нитью и катодом каждого из счетчиков, включенных па-
раллельно, получается напряжение иа порядка 370—400 в, что
достаточно для их нормальной работы. В том случае, когда ка-
кая-либо частица вызывает в счетчике самостоятельный разряд,
напряжение иа между его электродами уменьшится и затем снова
восстановится (см. раздел «Газовые счетчики частиц»). В ре-
зультате получится отрицательный импульс напряжения, кото-
рый через конденсатор С5
передается на участок
сетка — катод тиратро-
на Л2 и вызывает зажи-
гание тиратрона.
Если кнопка /С2 не на-
жата (средняя пара кон-
тактов замкнута), то в
анодную цепь тиратро-
на Л2 входят телефон Г,
тиратрон Л1 (включен-
ный диодом^ и конденса-
тор Си который служит
источником питания цепи
тиратронов, подзаряжае-
мым в паузах от батареи
через сопротивление R\. Каждый импульс напряжения на сетке
тиратрона Л2 вызывает щелчок телефона и вспышку тиратро-
на Ли которую можно наблюдать через окошко в корп\се
прибора.
Пересчетное устройство включается нажатием кнопки /Сг. При
этом в анодную цепь тиратрона Л2 включается конденсатор С2
(нижняя пара контактов кнопки замкнута), а телефон и тира-
трон Л, присоединяются к конденсатору С3 (верхняя пара кон-
тактов кнопки замкнута) (см. схему рис. 199). Таким образом,
конденсатор С2 заряжается каждым импульсом тока через тира-
трон Л2 от конденсатора Си а в паузах между импульсами от-
дает часть накопленного заряда конденсатору С3. В результате
напряжение на конденсаторе С3 постепенно повышается и при
определенном числе импульсов достигает порогового значения,
необходимого для зажигания тиратрона Л\. Следовательно, на-
блюдаемые в окошко вспышки тиратрона Лг и шелчки телефона
будут происходить во много раз реже, чем зажигания тиратро-
на Л2. Следует отметить, что постоянная времени цепи /?2^3 вы-
брана во много раз большей, чем постоянная времени цепи заря-
да конденсатора С2, причем С3 в 100 раз больше С2= 100 мкмкф.
Поэтому цепь R2C3 практически не влияет на процесс заряда кон-
Рис 199. Упрощенная схема прибора РМ-2
Из схемы исключены кнопки К\ и /\2

346
Дозиметрические приборы
денсатора С2, который при каждом зажигании тиратрона Л2
успевает заряжаться до напряжения источника. Конденсатору С3
благодаря его большой емкости через сопротивление /?2 сооб-
щается в паузах приращение напряжения примерно в сто раз
меньшее. В паузах между зажиганиями тиратрона, кроме того,
происходит подзаряд конденсатора С\ через сопротивление /?ь
причем постоянная времени этой цепи равна R\C\ = 1,3* 10~2 сек.
Радиометр типа Б-2
Радиометр Б-2 является стационарным лабораторным прибо-
ром, предназначенным для измерения радиоактивности газовым
счетчиком. Прибор позволяет регистрировать механическим
счетчиком до 6400 импульсов в секунду.
Т
ч / ВСП
Рис. 2С0. Принципиальная схема блока БГС-2
Конструктивно радиометр оформлен в виде двух блоков, со-
единенных двумя кабелями. Перзый блок (БГС-2) содержит
держатель счетчика и один каскад усиления, предназначенный
для согласования счетчика с кабелем, а также для повышения
величины сигнала по сравнению с помехами, наведенными на
кабель (рис. 200). Во втором блоке (ВСП) находятся устройст-
ва, необходимые для усиления импульсов напряжения, поступаю-
щих от блока БГС-2, их пересчета, а также увеличения длитель-
ности до величины, необходимой для срабатывания механическо-
го счетчика (рис. 201). Кроме того, в блоке ВПС содержатся
источники питания всего прибора, механический счетчик и секун-
домер. Блок ВСП является унифицированным, т. е. может реги-
стрировать импульсы, поступающие не только от блока БГС-2, но
и от других источников, для чего предусмотрен отдельный вход
(клеммы /).

348
Дозиметрические приборы
Счетчик, включаемый в блок БГС, получает высокое напряже-
ние от блока ВСП через коаксиальный кабель, колодку 14 и одно
из сопротивлений нагрузки D или 5), которые можно переклю-
чать перемычкой 12. При размыкании перемычки 12 цепь счет-
чика содержит только сопротивление 4 величиной 1000 мгом,
используемые как гасящее при включении несамогасящихся
счетчиков. При работе с самогасящимся счетчиком такое боль-
шое сопротивление не требуется, поэтому можно замкнуть пере-
мычку /2, которая включает сопротивление 5 в 1000 раз меньшее.
При возникновении разряда в счетчике ток, протекающий через
сопротивление нагрузки, уменьшает потенциал нити счетчика,
который затем восстанавливается. Получившийся отрицательный
импульс передается через разделительный конденсатор 7 на сетку
лампы.
Лампа 10 типа 6Ж8 (пентод) включена в схему усилителя,
на выходе которого получаются положительные импульсы напря-
жения, передаваемые через разделительный конденсатор 8 и
кабель на вход блока ВСП.
Входная цепь блока ВСП содержит одну половину лампы 2
типа 6Н8С, включенную диодом. Назначение этой цепи — устра-
нение отрицательной части входного импульса напряжения, воз-
никающего в результате переходных процессов. Так как во вход-
ной цепи ток может протекать только в сторону проводимости
диода, то через сопротивление 3 ток течет только в течение поло-
жительной части входного импульса напряжения. При этом на
сопротивлении возникает разность потенциалов, действующая на
вход усилителя-ограничителя, в схеме которого использована
правая половина триода 2. На правом аноде эта лампа получает
усиленные и сформированные отрицательные импульсы напря-
жения, которые через разделительный конденсатор 4 поступают
на вход одновибратора.
В схему одновибратора включены пентоды 5 и 6 типа 6Ж8.
Он предназначен для дальнейшего формирования каждого вход-
ного импульса с целью увеличения крутизны его переднего
фронта, из которого с помощью дифференцирующей цепи 7 и 8
получается короткий импульс для запуска пересчетного каскада.
При отсутствии входного импульса одна из ламп одновибрато-
ра 5 отперта, другая 6 заперта отрицательным напряжением, по-
ступающим от выпрямителя через потенциометр 9, 10. Отрица-
тельный входной импульс напряжения, действуя в цепи сетки
лампы 5, запирает ее, вызывая опрокидывание. Большая ско-
рость опрокидывания (крутой фронт) обеспечивается малыми
постоянными времени междукаскадных связей (непосредствен-
ная связь с анода лампы 6 на сетку лампы 5 и малая емкость
конденсатора //— 30 мкмкф).

Устройство дозиметрических приборов
349
Выходное напряжение одновибратора получается на катод-
ном сопротивлении 12 при каждом отпирании лампы 6. Получа-
ющиеся импульсы напряжения дифференцируются цепью 7, 8 и
поступают на вход первого пересчетного каскада. Пересчетные
каскады на лампах 13, 14, 15, 16, 17, 18 выполнены по схеме, опи-
санной в разделе «Пересчетные схемы», и реагируют только на
положительные входные импульсы. Поэтому первый каскад сра-
батывает от переднего фронта импульса одновибратора, который
после дифференцирования создает положительный импульс. Пе-
ресчетные каскады также связаны между собой дифференцирую-
щими цепями (например, 19, 20). Поэтому каждый такой каскад
срабатывает только в том случае, когда на аноде правой полови-
ны лампы предыдущего каскада напряжение возрастает, т. е.
когда эта половина запирается.
Все каскады приводятся в исходное положение нажатием
кнопки 23 «сброс». При этом во всех левых половинах ламп со-
противление утечки сетки B4, 25, 26 и т. п.) отсоединяется от
земли. Сила тока через сопротивление связи B7, 28, 29 и т. п.),
а также падение напряжения на нем уменьшается. В результате
напряжение на сетках левых половин ламп повышается настоль-
ко, что эти половины отпираются, а правые половины запирают-
ся. При действии на входе первого каскада (сопротивление 7)
положительного импульса напряжения происходит опрокидыва-
ние, правая половины лампы отпирается и ее анодное напряжение
понижается. В этом случае на вход второго каскада (сопротив-
ление 20) поступает через дифференцирующую цепь 19,20 отри-
цательный импульс напряжения, на который второй каскад не
реагирует. При действии па первый каскад второго входного по-
ложительного импульса напряжения анодный потенциал правой
половины лампы повысится (так как она опять запрется) и на
вход второго каскада через дифференцирующую цепь поступит
положительный импульс, который вызовет его опрокидывание.
Таким образом, для опрокидывания второго каскада требуется
два входных импульса, а для двух'его опрокидываний, т. е. для
срабатывания третьего каскада, 22 = 4 входных импульса. Для
двух срабатываний п каскадов (т. е. для получения на их выходе
положительного импульса) требуется 2п импульсов на входе.
Число каскадов, используемых для пересчета, можно регули-
ровать трехплатным переключателем, которым присоединяют
к сетке лампы 30 выход шестого, четвертого или второго каска-
дов (в положении 4, 3 и 2 соответственно), либо непосредственно
выход одновибратора (в положении /). В зависимости от поло-
жения переключателя число импульсов делится соответственно
на 64, 16, 4 и 1. В пятом положении переключателя («проверка»)
ко входу прибора присоединяется точка а накальной обмотки
трансформатора и прибор начинает регистрировать колебания

350
Дозиметрические приборы
сетевого напряжения. Это позволяет проверить правильность ра-
боты прибора. При нормальной работе он должен регистриро-
вать 50 импульсов в секунду или 3000 импульсов в минуту. В по-
ложении «проверка» используются 6 пересчетных каскадов, по-
этому показания механического счетчика нужно умножить на 64.
Для получения промежуточных значений числа импульсов ис-
пользуются неоновые лампы. У каждой неоновой лампы
один электрод присоединен к источнику питания, другой —
к аноду правой половины лампы соответствующего пересчетного
каскада. При отпирании правой половины лампы потенциал ано-
да понижается, а напряжение на неоновой лампе повышается и
она зажигается. Это происходит в каждом каскаде при перзом
опрокидывании, что соответствует: для первого каскада — перво-
му импульсу на входе блока ВСП, для второго—второму, для
третьего — четвертому и т. д. Поэтому возле неоновых ламп на
панели прибора выгравированы цифры 1, 2, 4, 8, 16 и 32 соот-
ветственно.
Выходная часть прибора состоит из одновибратора и усилите-
ля на двойных триодах 30 и 31 типа 6Н7. Одновибратор предназ-
начен для увеличения длительности импульсов до 3—5 миллисе-
кунд, что необходимо для срабатывания механического счетчика.
Правая половина триода 30 заперта напряжением, поступающим
от выпрямителя через потенциометр 32, 33, левая половина от-
перта. Одна из связей осуществляется через конденсатор 34,
другая — через общее катодное сопротивление 35. Когда на сетку
правой половины действует отрицательный импульс (с левого
анода одной из ламп пересчетных каскадов), анодный ток умень-
шается и происходит опрокидывание — левая половина запирает-
ся, а правая отпирается. Так как сопротивление правой анодной
цепи очень мало, то при отпирании правой половины лампы че-
рез катодное сопротивление протекает значительный ток, создаю-
щий большое напряжение смешения. Это напряжение действует
на обе сетки лампы, но запирает только левую половину, так как
на правой сетке есть еще положительное напряжение за счет за-
рядного тока конденсатора 34, Действительно, при запирании
левой половины лампы анодный потенциал возрастает и возни-
кает зарядный ток через конденсатор 34 и сопротивление 36, на
котором создается положительное сеточное напряжение. По мере
заряда конденсатора потенциал правой сетки уменьшится и пра-
вая лампа запрется. При этом уменьшится катодное напряжение
смещения и левая половина отопрется. Длительность импульса
тока в левой анодной цепи определяется постоянной времени це-
пи связи 34, 36. С левого анода этот импульс напряжения посту-
пает на соединенные вместе сетки лампы 31. В этой лампе соеди-
нены также и аноды. Лампа 31 служит усилителем; в ее анодную
цепь включен механический счетчик. Лампа заперта напряже-

Устройство дозиметрических приборов
351
нием от того же потенциометра 32, 33. При действии на сетки
лампы положительного импульса напряжения она отпирается и в
ее анодной цепи возникает ток, величина и длиfeльнocть кото-
рого достаточны для соабатывания механического счетчика.
Для питания всех цепей прибора (кроме счетчика) исполь-
зуется один кенотронный выпрямитель (лампа 37 типа 5Ц4С).
Часть напряжения этого выпрямителя, получающаяся на сопро-
тивлении (—100 в) используется в сеточных цепях ламп 6, 30
и 31 для смещения. Остальное напряжение C00 в) питает анод-
ные цепи. Счетчик получает напряжение от селенового выпрями-
теля, собранного по схеме умножения на вентилях 35, 39, 40, 41,
42 и 43 типа ABC-5-la. Этот выпрямитель стабилизирован газо-
выми стабилизаторами 44, 45, 46 типа СГ4С. Выход выпрямителя
позволяет получить как положительное, так и отрицательное на-
пряжение относительно земли в зависимости от того, в какое из
двух выходных гнезд будет включена заглушка. При выключении
прибора конденсаторы высоковольтного выпрямителя разряжа-
ются очень медленно. Для их разрядки используется кнопка 50
(замыкание высокого напряжения).
Универсальный радиометр «Тисе»
Радиометр Тисе предназначен для измерения величины ра-
диоактивной загрязненности рук, одежды и других поверхностей
а- или р-активными веществами и для сигнализации о превыше-
нии этой величины над допустимым уровнем. Измерение осуще-
ствляется как по механическому счетчику (до 150 импульсов в
минуту), так и по стрелочному прибору (до 100000 импульсов в
минуту).
Конструктивно прибор выполнен в виде четырех блоков: ос-
новного ТЗ и трех сменных ТЧ, ТЮ и ТИ. Сменные блоки содер-
жат первичные приборы разных типов (ТЧ — р-счетчики Гейге-
ра— Мюллера, ТЮ—пропорциональный счетчик и ТИ — сцин-
тмлляционный счетчик), а также первые каскады усиления и
каскад, согласующий их с кабелем. Вся остальная аппаратура
расположена в блоке ТЗ.
Блок ТЧ
При измерении и контроле р-загрязненности ко входу основ-
ного блока ТЗ присоединяется блок ТЧ, содержащий три р-счет-
чика типа СТС-6, Напряжение для этих счетчиков поступает от
основного блока ТЗ по кабелю на гнезда 1 \\ 7 соединительной
колодки 12 (см. схему рис. 202). В цепь каждого счетчика вклю-
чены сопротивления 2 и 3. Первое из них 2 является нагрузоч-
ным: при возникновении разряда в счетчике на нем получается
падение напряжения от протекающего через него тока. В резуль-

352
Дозиметрические приборы
тате потенциал той точки, которая через конденсатор 4 присоеди-
нена к сетке лампы, понижается, а затем снова восстанавливает-
ся, т. е. возникает отрицательный импульс напряжения, усили-
ваемого лампой. Включение отдельных нагрузочных сопротивле-
ний в цепь каждого счетчика уменьшает их взаимное влияние.
Действительно, конденсатор 4 и сопротивление 5 являются уко-
рачивающей цепью по отношению к длительности импульса
напряжения на счетчике, так как ее постоянная времени значи-
тельно меньше постоянной времени цепи счетчика. Поэтому при
Рис. 202. Принципиальная схема блока ТЧ
возникновении разряда в цепи одного счетчика на другой счет-
чик (и на сетку лампы) с сопротивления 5 будет поступать уко-
роченный импульс, что сократит время нечувствительности дру-
гих счетчиков. Если бы счетчики имели общее нагрузочное
сопротивление, то в течение всего времени нечувствительности
одного счетчика были бы нечувствительны н другие.
Сопротивления о \мепьшаюг влияние на работу счетчика па-
разитных емкостей других счетчиков и монтажа, что необходи-
мо для получения крутого переднего фронта и достаточной ам-
плитуды импульса напряжения. Действительно, так как паразит-
ная емкость при разряде через счетчик теряет определенный за-
ряд, то напряжение изменяется тем больше, чем меньше эта ем-
кость. Благодаря включению сопротивления 3 паразитные емко-
:ти присоединены к нити данного счетчика через цель, постоянная
времени которой велика по сравнению с длительностью передне-
го фронта импульса. Поэтому раньше, чем успеет существенно
измениться напряжение на этих паразитных емкостях, закончит-
ся передний фронт импульса напряжения на нити счетчика и на
сетке лампы.
Лампа 61115П (пальчиковый двойной триод) включена в схе-
му катодного повторителя, который согласовывает цепи счетчи-

Устройство дозиметрических приборов
353
ков с кабелем. Выходное напряжение получается на нагрузочном
сопротивлении 8. Так как на этом сопротивлении возникает слиш-
ком большое отрицательное напряжение смещения, поступаю-
щее на сетку лампы 7, то для компенсации этого отрицательного
напряжения к сетке подведено необходимое положительное на-
пряжение от анодного источника питания через потенциометр,
составленный из сопротивления 6 \\\ сопротивления утечки сетки 5.
Блок ТЮ
При измерении и контроле а-загрязненности больших поверх-
ностей ко входу основного блока ТЗ присоединяется выносной
блок ТЮ, содержащий открытый пропорциональный счетчик с
Рис. 203. Принципиальная схема блока ТЮ
эффективной поверхностью 150 см2, Счетчик получает напряже-
ние питания от основного блока ТЗ через гнезда / и 7 соедини-
тельной колодки 28, сопротивление нагрузки // и развязываю-
щий фильтр, состоящий, из сопротивления 12 и конденсатора 20
(см. схему рис, 203). Постоянная времени фильтра выбрана рав-
ной 4,5-10~3, поэтому напряжение на конденсаторе 20 остается
постоянным, если между точками / и 7 возникают импульсы на-
пряжения с меньшей длительностью. Таким образом, фильтр за-
щищает счетчик от действия импульсных помех, которые могли
бы наводиться на цепь питания счетчика как извне, так и из ос-

354
Дозиметрические приборы
новного тракта прибора (паразитная обратная связь). Конден-
сатор фильтра служит как бы местным источником питания
счетчика. При возникновении в счетчике газового разряда через
счетчик и сопротивление // протекает ток от конденсатора 20 (в
основном) и на нити счетчика понижается напряжение, которое
затем восстанавливается. Изменение напряжения (импульс) пе-
редается на сетку первой лампы через разделительный конден-
сатор, который защищает ее от высокого постоянного напряже-
ния питания счетчика. Конденсатор 20 подзаряжается в паузах
между разрядами через сопротивление 12.
Импульсы напряжения, поступающие от цепи счетчика на
сетку первой лампы, усиливаются двухкаскадным усилителем на
лампах 6ЖЗП (пальчиковый пентод). Третья лампа 6ЖЗП вклю-
чена в схему катодного повторителя, согласовывающего выход
усилителя с кабелем, по которому импульсы напряжения посту-
пают на вход основного блока ТЗ (гнезда б и 7 соединительной
колодки).
Блок ТИ
При измерении и контроле а-загрязненности малых поверхно-
стей ко входу основного блока ТЗ присоединяют выносной блок
ТИ, содержащий фотоумножитель типа ФЭУ-19. Цепь фотоумно-
жителя присоединена к гнездам / и 7 соединительной колодки 6
так же, как и в других выносных блоках (см. схему рис. 204), и
Рис. 204. Принципиальная
схема блока ТИ
проходит через сопротивления 2 потенциометра, который обеспе-
чивает нужное распределение потенциалов на динодах /—14. Цепь
коллектора 15 (анодная цепь) присоединена к источнику пита-
ния через сопротивление нагрузки 7. При возникновении импуль-
са фототока с катода через коллектор и сопротивление нагрузки

Устройство дозиметрических приборов 355
протекает усиленный фототок и напряжение на коллекторе 15
уменьшается (аналогично напряжению на нити счетчика), а затем
восстанавливается с постоянной времени, приблизительно равной
произведению сопротивления нагрузки 7 на паразитную емкость
фотоумножителя, монтажа и входа лампы. Получившийся им-
пульс напряжения передается на сетку лампы через разделитель-
ный конденсатор 9, который защищает ее от постоянного напря-
жения питания счетчика. Лампа 6Н15П (пальчиковый двойной
триод) включена в схему катодного повторителя для согласова-
ния цепи фотоумножителя с кабелем (использована одна поло-
вина лампы).
Конденсаторы 3, 4 и 5 включены для поддержания постоян-
ства потенциала динодов. При наличии лавины электронов по-
следние диноды A2,13,14) эмитируют сравнительно большой ток,
который протекает по следующей цепи: гнездо / колодки, сопро-
тивление 7, коллектор /5, динод (например, 12) сопротивления 2,
земля, гнездо 7. В результате понижается не только потенциал
коллектора (за счет тока через сопротивления 7), но и потенциал
всех динодов (за счет тока через сопротивления 2). Конденсато-
ры 3, 4, 5 являются как бы местными источниками энергии, от
которых питаются цепи трех последних динодов. Цепь получается,
например, следующей: конденсатор 5, сопротивление 7, коллек-
тор 15, динод 12, конденсатор 5. Таким образом, ток этого динода
протекает через сопротивление нагрузки 7, но не протекает через
весь потенциометр и напряжение на остальных одиннадцати дино-
дах не уменьшается.
Выходное напряжение катодного повторителя получается на
сопротивлении 11, к которому присоединен амплитудный дискри-
минатор, т. е. устройство для отсечки импульсов темнового тока
фотоумножителя. Дискриминатор состоит из германиевого диода
ДГЦ-7 и источника напряжения смещения в виде потенциометра
из сопротивлений 14, 15 и 17. Диод включен в непроводящем на-
правлении по отношению к постоянному напряжению смещения
на сопротивлении 17. Поэтому ток через него может возникнуть
только в том случае, если отрицательный импульс напряжения
на выходе катодного повторителя (сопротивление 11) изменит
знак напряжения на сопротивлении 17 на обратный. Следователь-
но, если импульс напряжения на выходе катодного повторителя.
больше напряжения смещения, то через диод потечет ток, кото-
рый вызовет напряжение на выходном сопротивлении 18. Им-
пульсы напряжения меньшей величины не вызовут тока в цеш»
диода и напряжения на сопротивлении 18. Подбирая перемен-
ным сопротивлением 14 напряжение смещения, можно регулиро-
вать порог дискриминации, пропуская в кабель только те им-
пульсы напряжения, которые больше заданной величины.

356
Дозиметрические приборы
Основной блок ТЗ
Основной блок предназначен для измерения средней часто-
ты импульсов, поступающих с выхода одного из выносных бло-
ков, с помощью механического счетчика, стрелочного прибора и
порогового сигнального устройства. Он содержит нормализатор
импульсов на пальчиковом двойном триоде 6Н15П (/ по схеме
рис. 205) с включенной в него интегрирующей цепью, ламповый
вольтметр на пальчиковом двойном триоде 6Н1ПB), сигнальное
устройство на пальчиковом двойном триоде 6Н1П C), усилитель
тока на пальчиковом двойном триоде 6Н15П D) с включенным
в него механическим счетчиком и выпрямители для питания по-
стоянным током всей установки (в том числе ламп и счетчиков
выносных блоков).
Нормализатор импульсов необходим для следующих целей:
1. Импульсы тока, сосчитываемые при помощи стрелочного
индикатора, должны быть откалиброваны по длительности и ам-
плитуде для того, чтобы показания прибора зависели только от
частоты импульсов и Не зависели от их длительности и ампли-
туды.
2. Нормализатор одновременно увеличивает длительность
импульсов тока, что повышает чувствительность устройства, со-
держащего стрелочный прибор, так как позволяет получить нуж-
ную величину среднего тока через прибор при меньшей частоте
импульсов.
В качестве нормализатора в блоке ТЗ используется одновиб-
ратор, на вход которого поступают отрицательные импульсы на-
пряжения от выносных блоков через гнездо 6 контактной колод-
ки 5. В схеме одновибратора одна из связей осуществляется че-
рез конденсатор 6 и сопротивление 7, а другая связь — через
общее катодное сопротивление 8. Действительно, если в анодной
цепи правой половины лампы возникает импульс тока, то он вы-
зывает на катодном сопротивлении импульс напряжения, кото-
рый передается на вход левой половины лампы, так как потен-
циал катода повышается. Сетке левой половины лампы сообщен
такой положительный потенциал относительно земли (потенцио-
метр на сопротивлениях 9 и 10), что ее потенциал относительно
катода близок к нулю. Потенциал сетки правой половины относи-
тельно катода отрицательный и достаточен для ее запирания.
Входной отрицательный импульс вызывает запирание левой по-
ловины лампы и опрокидывание одновибратора.
При обратном опрокидывании время нечувствительности од-
новибратора уменьшается германиевым диодом типа ДГЦ-7.
Действительно, при отсутствии диода возвращение одновибра-
тора iK первоначальному состоянию сопровождается разрядом
конденсатора 6 через левую половину лампы и сопротивление 7,
на котором ток разряда создает отрицательное напряжение

ши№Ш

358
Дозиметрические приборы
между сеткой и катодом правой половины лампы. Поэтому, пока
происходит разряд, следующий импульс напряжения на входе не
вызывает опрокидывания одновибратора, так как правая поло-
вина лампы остается запертой. При наличии диода конденсатор
разряжается не через сопротивление, а через диод, что, во-пер-
вых, ускоряет разряд, во-вторых, устраняет отрицательное на-
пряжение на сетке лампы, так как сопротивление диода в прово-
дящем направлении очень мало.
В анодной цепи правой половины триода включена интегри-
рующая цепь, состоящая из параллельно включенных конденса-
тора 12 и сопротивления 25, величину которого можно изменять
переключателем. Интегрирующая цепь преобразует импульсы то-
ка, протекающие через анодную цепь правой лампы в постоянное
(или медленно меняющееся) напряжение, пропорциональное
средней частоте этих импульсов. Каждый импульс тока заряжает
конденсатор, который в паузах между импульсами разряжается
через сопротивление. Параметры цепи подобраны таким обра-
зом, чтобы напряжение на конденсаторе незначительно колеба-
лось около некоторого постоянного значения, пропорционально-
го частоте импульсов. Средний ток через интегрирующий контур
равен среднему току через лампу. Так как постоянный ток может
протекать только через сопротивление, то постоянная составля-
ющая напряжения на контуре равна постоянной составляющей
тока через лампу, умноженной на сопротивление. Напряжение на
интегрирующей цепи сглаживается фильтром, состоящим из кон-
денсатора 13 и сопротивления 14, и измеряется ламповым вольт-
метром, который содержит стрелочный прибор, градуированный
в импульсах в минуту.
Чем больше сопротивление в интегрирующей цепи, тем боль-
ше постоянная составляющая напряжения на ней и, следователь-
но, тем больше чувствительность прибора, однако при большой
чувствительности прибора можно измерять только импульсы с
малой средней частотой; импульсы большей частоты вызовут
«зашкаливание» стрелочного прибора. Поэтому в схеме преду-
смотрено шесть диапазонов чувствительности, переключение ко-
торых заключается в смене сопротивлений в интегрирующей цепи
с помощью переключателя. Некоторые из этих сопротивлений
сделаны полупеременными для согласования и подгонки шкал
прибора ].
Ламповый вольтметр представляет собой мост постоянного
тока, составленный из четырех плеч. Двумя из них служат сопро-
тивления 15, 16 и /7, двумя другими — две половины лампы 2.
Диагоналями моста являются источник его питания и измери-
1 Полупеременными называют сопротивления, величину которых можно из-
менять, но это делается только в процессе наладки. Они управляются не ручкой
на передней панели, а шлицем внутри прибора.

Устройство дозиметрических приборов 359
тельный прибор 18 типа М-20, включенный между катодами лам-
пы. Сетки обеих половин лампы присоединены к противополож-
ным концам интегрирующей цепи. Тумблером // «установка ну-
ля» интегрирующая цепь может быть закорочена и разность по-
тенциалов между сетками станет равной нулю. При таком поло-
жении этого тумблера мост балансируется сопротивлением 17
(«уст. нуля»), т. е. плечи его подбираются так, чтобы стрелка
прибора указывала нуль. При размыкании тумблера 11 между
сетками окажется включенной интегрирующая цепь и мост раз-
балансируется. При этом отклонение стрелки прибора будет
пропорционально напряжению на интегрирующей цепи. Преиму-
щество лампового вольтметра — его большое входное сопротив-
ление. Присоединение вольтметра с недостаточным входным со-
противлением параллельно интегрирующей цепи привело бы к
уменьшению чувствительности прибора. Чувствительность лам-
пового вольтметра плавно регулируется переменным сопротив-
лением 21, включенным последовательно со стрелочным при-
бором.
Механический счетчик 22 включен в анодную цепь одновибра-
тора с катодной связью, схема которого аналогична схеме норма-
лизатора. Назначение этого второго одновибратора — увеличить
длительность импульсов тока через обмотку механического счет-
чика до величины, достаточной для его срабатывания. Кроме
того, правая часть схемы служит усилителем, обеспечивающим
величину силы тока, необходимую для срабатывания механиче-
ского счетчика. Пусковой импульс поступает на сетку этого
одновибратора через разделительный конденсатор 23 с катодного
сопротивления 8 нормализатора.
Для пояснения работы сигнального устройства на рис. 206 и
207 изображена в упрощенном виде часть схемы прибора для
двух случаев, соответствующих двум положениям тумблера
«компенсация фона».
В схеме рис. 206 (тумблер в положении «ручн.») напряжение
с интегрирующей цепи /2, 25 поступает через фильтр 13, 14 на
сетки триода 3, включенного в мостовую схему, аналогичную
схеме катодного вольтметра. Диагональю этого моста служит
одна из обмоток /, 2 поляризованного реле РП-4 (/); другая об-
мотка этого же реле 3, 4 включена в мостовую схему, составлен-
ную из сопротивлений 26, 27, 28, 29. Ламповый мост баланси-
руется переменным сопротивлением 30 при коротком замыкании
интегрирующей цепи тумблером «установка нуля». Плечи моста,
содержащего вторую обмотку реле, подбирают (переменным со-
противлением 27) таким образом, чтобы через эту обмотку про-
текал некоторый ток. При размыкании тумблера «установка
нуля» между сетками лампы будет включена интегрирующая
цепь и получится разность потенциалов, которая нарушает ба-

360
Дозиметрические приборы
ланс моста. Когда ток через обмотку реле, включенного между
катодами лампы, достигнет определенного значения, якорь реле
перебросится от левого контакта « правому и включит сигнал
Рис. 206. Упрощенная схема, части блока ТЗ. Тумблер «компенсация
фона» в положении «ipym»
Рис. 207. Упрощенная схема части блока ТЗ. Тумблер «компенсация
фона» в положении «авт.»
«грязно». Порог срабатывания реле определяется током через его
обмотку 3, 4, который устанавливается сопротивлением 27 («per.
чувств, сигн. устр.»).
Якорь реле, замыкая цепь сигнала «грязно», одновременно
отключает сетку правой половины лампы от интегрирующей це-
пи. При этом постоянный потенциал сетки повышается, так как
он становится равным потенциалу точки соединения солротив-

Устройство дозиметрических приборов 361
лений 31 и 32. При левом положении якоря сетка получает более
низкий постоянный потенциал от другого потенциометра C3, 34) f
составленного из сопротивлений, значительно меньших, чем со-
противления 31 и 32. Повышение потенциала сетки правой лам-
пы при перебрасывании якоря вправо обеспечивает четкое сраба-
тывание реле, так как увеличивает разбаланс моста и заставляет
якорь более резко переброситься к правому контакту.
В схеме предусмотрен релаксационный генератор, который
предназначен для того, чтобы сигнал «грязно» повторялся пе-
риодически через промежутки времени порядка 1 сек. Этот ге-
нератор состоит из сопротивления 35, конденсатора 36 и неоно-
вой лампочки 37 типа МН-8. При каждом зажигании неоновой
лампы ее разрядный ток проходит через обмотку «?, 4 реле и ток
через эту обмотку увеличивается. Одновременно через раздели-
тельный конденсатор 38 поступает отрицательный импульс на-
пряжения на сетку правой половины триода и ток в обмотке /, 2
уменьшается. В результате реле возвращается в левое положе-
ние, а при погасании неоновой лампочки снова перебрасывает-
ся вправо и т. д. Таким образом, лампочка в цепи сигнала «гряз-
но» будет примерно 1 раз в секунду зажигаться и гаснуть. Если
же напряжение на интегрирующей цепи станет меньше заданно-
го, то якорь реле, вернувшись в левое положение, уже не пере-
бросится вправо и будет неподвижен, а сигнал «грязно» не вклю-
чится.
Схема рис. 207 соответствует положению «авт.» тумблера
«компенсация фона». В этом случае тумблер замыкает цепь пи-
тания обмотки реле типа РКМ (см. основную схему рис. 205),
которая проходит через гнездо 2 соединительной колодки и ка-
бель к кнопке 13, находящейся в выносном блоке ТЧ *. При на-
ложении на поверхность выносного блока измеряемый предмет
нажимает на кнопку. При отсутствии измеряемого предмета
контакты реле РКМ находятся в таком положении, что конден-
сатор 40 включен параллельно интегрирующей цепи. Поэтому он
заряжается до напряжения, пропорционального средней частоте
импульсов фона. При наложении измеряемого предмета на блок
ТЧ кнопка 13 замыкает цепь реле РКМ и его контакты включа-
ют конденсатор 40 последовательно с интегрирующей цепью.
При этом напряжение на конденсаторе противоположно напря-
жению на интегрирующей цепи и вычитается из него, компенси-
руя фон, а на сетки лампы действует только некомпенсирован-
ная часть напряжения.
В зависимости от величины этой некомпенсированной части
напряжения реле РП-4 (/) замыкает цепь лампы 41 («чисто»)
или 42 («грязно»). Однако эта цепь содержит еще один контакт,
* Автоматическая компенсация фона предусмотрена только для C-измере-
ний, так как фон а-излучення мал.

362
Дозиметрические приборы
замыкаемый якорем поляризованного реле 43 типа РП-4 B).
Назначение этого реле — обеспечить выдержку времени после
наложения измеряемого предмета, необходимую для окончания
переходного процесса на интегрирующей цепи. При нажатии
кнопки 13 якорь реле РКМ разрывает цепь одной обмотки (/, 2)
реле РП-4 B) и включает другую C, 4). Реле РКМ срабатывает
с запаздыванием, создаваемым реле времени на безнакальном
тиратроне 44 типа МТХ-90. При перебрасывании якоря реле
РКМ обрывается анодная цепь тиратрона и он гаснет. Анодное
напряжение на тиратроне выбрано недостаточным для его за-
жигания. Поэтому через обмотку 3, 4 реле РП-4 B) не будет
протекать ток до тех пор, пока на сетке тиратрона не возникнет
потенциал, достаточный для его зажигания. Этот потенциал оп-
ределяется напряжением на конденсаторе 45, которое при горе-
нии тиратрона мало, а при его погасании постепенно нарастает
с постоянной времени, зависящей от его емкости и величины со-
противлений 46 и 47. Сопротивление 46 сделано переменным
для регулировки величины выдержки времени.
Якорь реле РП-4 B) до его срабатывания замыкает цепь
лампы 48 («готов»), а после его срабатыванния перебрасывается
налево, включая сигнал «чисто» или «грязно» в зависимости от
положения реле РП-1. При снятии измеряемого предмета реле
РКМ переключит своим якорем обмотки реле РП-4 B), якорь
которого снова включит сигнал «готов». При этом тиратрон по-
гаснет, а затем снова загорится после заряда конденсатора 45.
В схеме предусмотрены гнезда для включения дополнитель-
ного сигнала «грязно».
Для питания различных цепей прибора в блоке ТЗ содер-
жатся:
1. Двухполупериодный выпрямитель для питания анодных
цепей ламп на пальчиковом кенотроне 50 типа 6Ц4П с двухзгзен-
ным П-образным фильтром (конденсаторы 51, 52, 53 и сопротив-
ления 54, 55) и газовым стабилизатором 56 типа СП П.
2. Однополупериодный выпрямитель для питания реле РКМ
на германиевом диоде 57 типа ДГЦ-8 со сглаживающим конден-
сатором 55.
3. Выпрямитель по схеме у*множения напряжения на селено-
вых вентилях 19, 60, 63, 64 типа ABC-1—720 с газовыми стаби-
лизаторами 20, 24, 65, 66 типа СГ5Б. От этого выпрямителя пи-
таются счетчики частиц.
Микрорентгенометр типа «Кактус»
Микрорентгенометр «Кактус» является стационарным сете-
вым прибором, предназначенным для измерения мощности дозы
у-излучения. Он оформлен в виде двух блоков — основного
(пульта управления) СП и выносного СР. Выносной блок содер-

Устройство дозиметрических приборов
363
жит усилитель постоянного тока на электрометрическом двойном
триоде / типа 2Э2П, ко входу которого присоединена иониза-
ционная камера. В основном блоке находится ламповый вольт-
метр на двойном триоде 2 типа 6Н15П со стрелочным прибо-
ром 3, сигнальное устройство на двух лампах—пентоде 4 типа
6ЖЗП и двойном триоде 5 типа 6Н15П, а также источники пи-
тания. Установка допускает удаление выносного блока от пуль-
та до 100 м без нарушения градуировки.
Ионизационная камера (рис. 208) присоединена к выпря;ми-
телю через развязывающий фильтр б, 7 и сопротивление нагруз-
ки, которое в зависимости от диапазона измерений можно изме-
нять (8, 9, 10, 11, 12). Для дистанционной смены диапазонов с
пульта переключателем 13 замыкается цепь обмотки одного из
реле 14, 15, 16, 17. Ионизационный ток через камеру и через со-
противление нагрузки пропорционален мощности дозы измеряе-
мого излучения. Той же величине пропорционально и падение
напряжения на сопротивлении нагрузки, получающееся от этого
тока. Это напряжение подведено к сеткам лампы /, которая
включена в схему усилителя постоянного тока. Особенностью
лампы 2Э2П, использованной в схеме усилителя, является весь-
ма малая величина сеточного тока (порядка 10"и а), достигае-
мая благодаря примененнОхМу в ней электро;метрическОхМу ре-
жиму. Это необходимо для того, чтобы весьма малый иониза-
ционный ток не ответвлялся через сеточную цепь, а целиком про-
текал через сопротивление нагрузки, создавая на нем измеряе-
:мую разность потенциалов.
Усилитель постоянного тока выполнен по мостовой схеме.
Плечами моста являются сопротивления 18, 20, 25 и две поло-
вины двойного триода /. Одной из диагоналей моста служит
ламповый вольтметр на лампе 2; сетки этой лампы присоедине-
ны непосредственно к анодам лампы /. В другую диагональ
включено постоянное напряжение, снимаемое с сопротивлений
22. 23 и 24 через потенциометр 19. Мост балансируется ручкой
«уст. нуля грубо» с помощью сопротивления 25, регулирующего
соотношение плеч моста. При балансировке тумблер 27 ставится
в положение «уст. нуля»; он включает реле 28, контакты которо-
го соединяют между собой сетки лампы /, отключая от сопротив-
ления нагрузки ионизационную камеру. При переключении тумб-
лера в положение «работа» реле 28 замыкает цепь ионизацион-
ной камеры через сопротивление нагрузки, к концам которого
присоединены сетки лампы /. В этом случае мост разбаланси-
руется и в той его диагонали, в которую включен ламповый
вольтметр (сетки лампы 2), появится разность потенциалов, про-
порциональная ионизационному току через камеру.
Ламповый вольтметр также представляет собой мост, состав-
ленный из сопротивлений 29, 30, 31 и двух половин двойного

Сеть~
Г ПН контактов на
контактной панели
!Янодн
напр

Устройство дозиметрических приборов
365
триода 2. В диагональ моста включен стрелочный прибор 3 типа
М24 на 100 мка. Этот мост также балансируется при положении
тумблера 27 «уст. нуля». При переключении тумблера в положе-
ние «работа» сила тока через прибор пропорциональна разности
потенциалов между сетками триода 2, поступающей с анодов
усилителя. При смене диапазонов чувствительности переключа-
тель 13 изменяет сопротивления, включенные последовательно и
параллельно стрелочному прибору C2, 33, 34, 35, 36, 37). В схе-
ме предусмотрена возможность включать последовательно со
стрелочным прибором самопишущий прибор.
Балансировка первого моста (усилителя) сопротивлением 25
используется для грубой установки нуля прибора, а балансиров-
ка второго моста (лампового вольтметра) сопротивлением 30 —
для более точной установки нуля. Регулировка чувствительно-
сти осуществляется потенциометром 19, который изменяет вели-
чину анодного напряжения лампы /.
Сигнальное устройство состоит из усилителя постоянного то-
ка и одновибратора с включенным в него сигнальным реле 38,
замыкающим цепь звонка и светового сигнала.
Лампа усилителя 4 получает входное напряжение от сопро-
тивления 39, включенного в схему лампового вольтметра после-
Выносной блок
Рис. 208. (Принципиальная схема прибора
«Кактус»

365
Дозиметрические приборы
довательно со стрелочным прибором. Поэтому напряжение на
этом сопротивлении пропорционально току через прибор. Анод-
ный ток пентода 4 зависит от его сеточного напряжения, а сле-
довательно, и анодное напряжение, непосредственно передавае-
мое на вход одновибратора, также будет зависеть от напряже-
ния на сопротивлении 39. Чем больше мощность дозы, тем боль-
ше напряжение на сетке пентода 4 и тем меньше его анодное на-
пряжение, а следовательно, и напряжение на левой сетке трио-
да 5. Когда это напряжение становится меньше определенной ве-
личины, должно произойти опрокидывание одновибратора»
включающего сигнальное реле 38.
Одновибратор выполнен по схеме с катодной связью. Правая
половина лампы заперта катодным смещением, а левая отперта
положительным напряжением, поступающим с анода лампы. 4.
Когда это анодное напряжение понижается, уменьшается и сила
тока через катодное сопротивление и, следовательно, величина
напряжения смещения, запирающего правую половину лампы.
Поэтому при некотором пороговом уровне излучения правая по-
ловина лампы должна отпереться и произойдет опрокидывание
одновибратора. Порог срабатывания сигнального устройства
устанавливается сопротивлением 40, регулирующим напряжение
смещения на сетке пентода 4.
Схема одновибратора обеспечивает периодическое повторе-
ние сигналов, причем частота повторения пропорциональна
мощности дозы. Действительно, после опрокидывания через
анодную цепь правой половины лампы потечет ток, который сно-
ва увеличит напряжение смещения на обеих сетках. Однако
запрется только левая половина; сетка правой половины будет
получать положительное напряжение от сопротивления 41, через
которое течет ток от анода левой половины лампы, потенциал
которого повысился. Однако этот ток через некоторое время за-
рядит конденсатор 42, потенциал правой сетки понизится и пра-
вая половина лампы запрется. Тогда прекратится ток через ка-
тодное сопротивление, уменьшится 'Напряжение смещения, ото-
прется левая половина лампы и произойдет обратное опрокиды-
вание. При этом запертое состояние правой половины лампы бу-
дет поддерживаться отрицательным напряжением на ее сетке от
сопротивления 41, через которое течет разрядный ток конденса-
тора 42, вызванный понижением потенциала левого анода. Ког-
да же этот разрядный ток уменьшится, то правая половина
лампы снова отопрется, так как смещение, поддерживаемое
анодным током, недостаточно для ее запирания (если на входе
одновибратора напряжение меньше порогового). Таким обра-
зом, при напряжении на входе меньше порогового одновибратор
превращается в мультивибратор и генерирует непрерывную по-
следовательность импульсов, частота которых зависит от напря-
жения смещения.

Устройство дозиметрических приборов
367
Для проверки прибора предусмотрена возможность, нажимая
кнопку «проверка», подвести постоянное напряжение к сопро-
тивлению 43, включенному между сетками усилителя.
Для питания различных цепей прибора в блоке СП содержат-
ся следующие источники энергии постоянного тока:
1. Селеновый выпрямитель по мостовой схеме для питания
реле B6 в, 40 ма).
2. Селеновый выпрямитель по однополупериодной схеме для
питания сигнального устройства.
3. Кенотронный двухполупериодный выпрямитель на лампе
44 типа 5Ц4С с двумя стабилизаторами. От одного из стабили-
заторов (лампа 45 типа 6ЖЗП) питается цепь ионизационной
камеры, от другого (лампа 46 типа 6ПЗС, лампа 47 типа 6ЖЗП
и лампа 48 типа СГ2С)—цепи усилителя постоянного тока и
лампового вольтметра. Цепь потенциометра, с которого посту-
пает напряжение на усилитель, проходит через сопротивление
22, 23, 24, 49 и 21. Усилитель получает напряжение с участка по-
тенциометра сопротивления 22, 23, 24.

РАЗДЕЛ II
МЕТОДИКА ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Как известно, основной физической характеристикой дейст-
вия излучения на какой-либо объект является величина погло-
щенной дозы, т. е. количество энергии, поглощенной 1 г вещест-
ва. Расчет или непосредственное измерение этой величины как
для всего объекта в среднем, так и для отдельных его частей
(например, для отдельных органов человека) является конечной
целью дозиметрии в каждом конкретном случае.
На практике, однако, расчет и тем более непосредственное
измерение величины поглощенной дозы в радах A рад =
= 100 эрг/г) встречает весьма большие трудности.
Чаще всего удается измерить либо дозу в рентгенах, либо
мощность дозы в р/сек, мкр/сек, р/час в точках пространства,
которые непосредственно примыкают к исследуемому объекту.
Это осуществляется, как правило, приборами, шкала кото-
рых градуируется непосредственно в единицах мощности дозы
или дозы. Проведение измерений при помощи таких приборов
не может вызвать серьезных затруднений. Поэтому мы ограни-
чимся в этих случаях лишь кратким описанием таких приборов
с указанием их основных характеристик. То же самое будет
сделано для нейтронных радиометров, шкала которых градуи-
руется непосредственно в нейтр/см2- сек.
В тех случаях когда возможно поступление радиоактивных
веществ в организм (загрязнение радиоактивными веществами
рабочих поверхностей, воды и воздуха), пользуются приборами,
дающими возможность измерять количество радиоактивного ве-
щества, выраженное в единицах активности (кюри, распад/мин)
с единицы площади загрязненной поверхности или в единице
объема воды (воздуха).
В этих случаях для получения величины активности радио-
активного вещества по измеренному числу импульсов в минуту
(скорости счета) требуется учет ряда факторов и введение со-
ответствующих поправок.

Оценка погрешностей при измерениях радиоактивности 369
Глава 1
ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ
РАДИОАКТИВНОСТИ
При измерениях дозы, мощности дозы или интенсивности из-
лучения, как и при измерении любой величины, неизбежны
ошибки (погрешности). Эти погрешности могут быть двух видов:
а) систематические и б) случайные.
Систематические ошибки могут быть вызваны следующими
причинами:
1. Применение прибора в условиях, ие соответствующих его
паспортным данным.
В качестве примера могут быть приведены измерение мощ-
ности дозы за счет мягкого у-излучения в несколько десятков
килоэлектронвольт рентгенметром, рассчитанным на измерение
жесткого у-нзлучения, или измерение мощности дозы у-излуче-
ния прибором, в ионизационной камере которого не обеспечи-
вается режим насыщения, и т. д.
2. Наличие вблизи измерительного прибора источника излу-
чения (циферблаты, покрытые составом, содержащим Ra, и дру-
гие источники излучения; загрязненные поверхности, воздух
и т. д.).
В частности, постоянный естественный фон дает систематиче-
скую ошибку в измерениях.
3. Неправильность показаний прибора.
Для этой категории ошибок характерно то, что каждая из
них изменяет результат в одну сторону. Систематические ошиб-
ки могут быть устранены, хотя это и может быть связано с из-
вестными трудностями. Систематические ошибки устраняются
введением соответствующих поправок и проверкой измеритель-
ных приборов.
Случайные ошибки зависят от следующих причин:
1. Неточностей, возникающих при отсчетах показаний в при-
борах. В качестве примера может быть приведено несинхронное
включение тумблера «счет» и секундомера при измерении ско-
рости счета, а также передержки или недодержки при измере-
нии времени отсчета.
2. От того, что измеряется некоторая величина, для которой
характерны статистические колебания.
При измерении количества импульсов от любого радиоактив-
ного препарата вследствие статистического характера самого
радиоактивного распада мы не получим одинаковой величины
при многократных измерениях.. Задача сводится к вычислению
наиболее часто встречающегося (наиболее вероятного) зна-
чения.

370
Методика дозиметрических измерений
Из самой природы случайных ошибок следует, что ошибки
в сторону уменьшения и увеличения измеряемой величины явля-
ются равновероятными.
Если систематические ошибки исключены введением соответ-
ствующих поправок и проверкой приборов при помощи эталона,
то оценка погрешностей измерений сводится к учету случайных
ошибок. Оказывается, что характеристикой точности яв-
ляется не величина случайного отклонения от истинного значе-
ния, а частота появления ошибок определенной величины или,
иначе говоря, вероятность того, что измеряемая величина лежит
в определенных пределах.
§ 1. ОЦЕНКА СЛУЧАЙНЫХ ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЯ
Пусть Ni, No, ... Nt — полученные на опыте значения изме-
ряемой величины N. Составим разности между этими величина-
ми и величиной среднего арифметического из всех значений:
ai = Ari — N, a2 = N2 — N, ..., a, — JV, — N, ..., где
jj = К + N, + . . . + Ni + . . . + Nn m
n
Примем в качестве характеристики точности измерений ве-
личину средней квадратичной ошибки отдельного измерения р:
Кроме величины р часто употребляется так называемая ве-
роятная ошибка отдельного измерения г = 0,67р. Величина г
имеет простой физический смысл: она показывает, что при мно-
гократном измерении какой-либо физической величины ошибки
больше и меньше ±г равновероятны, иначе говоря, если коли-
чество полученных значений измеряемой величины достаточно
велико, то на каждые 100 измерений в 50 случаях величина
ошибки будет больше и в 50 — меньше г.
Величина г связана простым соотношением со среднеариф-
метической ошибкой отдельного измерения:
5 = s tg/I - [^x-W] + [iV2-A4-l- ¦ * ¦ +M»-aTi ^ r
n n 0,85
Аналитически связь между вероятностью появления случай-
ной ошибки Р и величиной этой ошибки at = N t —N выражает-
.-/

Оценка погрешностей при измерениях радиоактивности 371
ся законом Гаусса:
Р =
?V2*
2Р
где о — средняя квадратичная ошибка однократного измерения.
Следует заметить, что при отсутствии систематических оши-
бок истинное значение измеряемой величины N при большом
числе_ измерений практически равно среднему арифметическо-
му N.
Исследование показывает, что при многократных измерени-
ях вероятность распределения отклонений от среднего арифме-
тического значения такова, что 68,3% значений измеряемой ве-
личины имеют погрешность в пределах 1р ¦ 95,5%—в пределах
2р , 99,7% —в пределах Зр,99,96% —в пределах 3,5р . На прак-
тике значения_измеряемой величины, отклоняющиеся от средне-
го значения N на величину больше Зр , могут быть отброшены,
как не принадлежащие к данному статистическому ряду, если
они встречаются весьма редко.
Рис. 209. Кривая распределения Гаусса (то оси ординат
отложены значения измеряемой величины Nt по оси абс-
цисс— вероятная ошибка отдельного измерения р; N—
среднее арифметическое значение измеряемой величины)
Из кривой распределения Гаусса, представленной на рис. 209,
ясно, что большие отклонения от среднего значения N встреча-
ются, вообще говоря, редко.
Как следует из теоретического и экспериментального рас-
смотрения вопроса, при измерении числа частиц, попадающих
яа одно и то же время в счетчик, отклонение результатов изме-
рений от их среднего значения распределены по закону Гаусса

372
Методика дозиметрических измерений
с квадратичной ошибкой отдельного измерения:
Выражение р = ± V N удобно в том смысле, что позволяет
определить, какое количество импульсов должно быть измере-
но для получения заданной величины ошибки р . Так, при N =
= 100 истинное число_импульсов N = 100 ± 10, г. е. р составля-
ет 10% от величины N.
Эта формула справедлива в случае, если ошибка вызвана
лишь статистическим характером радиоактивного распада. При
большом числе отсчетов N весьма мало отличается от значения
Nt полученного в одном из опытов, а поэтому приближенно
можно считать, что
Р= ± Vn ж ± VNt.
Окончательный результат для количества импульсов от ра-
диоактивного препарата записывается в виде N ± у N.
§ 2. УЧЕТ ФОНА
Как уже отмечалось, учет фона особенно важен при измере-
нии активности слабых источников излучения.
В этом случае измеряется количество импульсов, соответст-
вующих фону Мф и препарату с фоном #Пр + ф- Значение ско-
#пр #пр+ф #ф ¦
рости счета от препарата ппр *= **—^-^ -, а ве-
личина средней квадратичной ошибки отдельного измерения пре-
парата рпр| согласно теории ошибок, определится по формуле
Рпр = ± \f Рпр+ф + Рф.
где рпр + ф и рф — соответственно средние квадратичные ошиб-
ки при измерении препарата с фоном и са-
мого фона.
Пример. Пусть при измерении фона счетчика зарегистрировано 500 им-
пульсов в течение 10 мин., а при помещении вблизи счетчика радиоактивного
препарата число импульсов составило 1200 за б мин. Тогда скорость счета (чи-
сло импульсов в минуту), обусловленная фоном, составит
Afc, 500 ± Уш 500 ±22 гп
Лф s» —'— = — = —— = 50 ± 2,2 имп/мин,
1ш l\J l\J

Оценка погрешностей при измерениях радиоактивности 373
а скорость счета препарата и фона
^тн-сЬ 1200 ± У1200 1200 ±35
?пр+ф
7лр+ф
h б б
= 200 ±5,8 имп/мин.
Значение рлр получим, имея в виду, что рф =2,2 имп/мин, а рпр + ф =
— 5,8 имп/мин: рпр ,2J. + E,8Js=6,2 имп/мин. Окончательно скорость
счета составит
*пр = *пр+ф- «ф±Рлр= 150±6,2 имп/мин.
6,2
Относительная погрешность составит —-. 100°/»=4°/».
150
§ 3. ВЫБОР ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
При проведении измерений радиоактивных препаратов весь-
ма важен вопрос о выборе продолжительности измерений, обес-
печивающей заданную величину погрешности рлр . Это особенно
важно при измерении короткоживущих препаратов, а также при
проведении экспресс-анализов.
Существенную роль в выборе продолжительности измерений
играет относительная интенсивность фона и источника.
В случае точных измерений принято требовать, чтобы вели-
чина систематической ошибки (в данном случае скорости счета,
обусловленной фоном, яф — ——) не превышала 5% от значе-
ния случайной квадратичной ошибки счета препарата и фо-
на, т. е.
"ф<0.°5Рпр+ф •
Таким образом, при заданной величине случайной квадра-
тичной ошибки рлр + ф или относительной квадратичной ошиб-
ки —¦ можно определить соотношения между скоростью
лпр + ф
счета фона и препарата с фоном, при которых значением фона
можно принебречь. В этом случае считаем яЛр + <ь == ялр, а
Рпр + ф —Рпр (здесь р— ошибки в скорости счета). Для опре-
деления времени измерения препарата и фона запиш'ем, что
п _ У ^пр+ф __ -, / _лпр+ф
Рпр
\Г-
откуда
пр+ф г лр+ф
f _ япр+ф
пр+ф г2
Рпр

374 Методика дозиметрических измерений
В случае, если пф >0,05 рпр + ф , расчет рпр производится
по формуле, приведенной на стр. 372. В этом случае можно счи-
тать
*- =РлР+Ф> если Рф<0,5Рпр+ф.
» пр
Для определения продолжительности измерения фона (/ф ), при
котором ошибкой в измерении фона можно пренебречь, следует
заменить рф и рлр + ф , согласно формулам
РФ
Тогда
Г 1Ф ? Гпр+ф
U > 4/пр+ф
Рпр+ф
Яф
п
лр+ф
10 15 10 2.530 КО 5,0 6 7 89Ю Кк 2Q
ппр*ф
Пф
Рис. 210. Зависимость N пр +ф (I) >и Мф (II)
ппР + Ф
от
Яф
Важным в практическом отношении является вопрос оценки
числа импульсов Л^лр + ф, который обеспечивает заданную точ-
ность измерения ппр. Выбор соответствующего Л/пр + ф и N$
может быть произведен с помощью кривых / и //, изображен*
ных на рис. 210. Кривые I a II относятся соответственно к
Nnp + ф и Л(ф и рассчитаны для случая, когда относительная
погрешность ЄР= Рпр = 1 %.
Ялр

Оценка погрешностей при измерениях радиоактивности 375
Для любых других значений Рпр соответствующие значе-
ния Л/пр + ф и Л/ф, найденные по графикам рис. 210, следует
разделить на Р2р .
Следует напомнить, что указанный метод основан на весь-
ма точном определении фона (рф мало). Согласно выражению
Для Рпр у можно добиться уменьшения рпр также за счет умень-
шения рпр + ф , не увеличивая точность измерения фона.
Нами были кратко рассмотрены методы оценки случайных
погрешностей при радиоактивных измерениях.
Перейдем к рассмотрению вопроса о введении некоторых ос-
новных поправок при измерении радиоактивных препаратов с
помощью счетчиков.
Вопрос этот рассмотрен детально в ряде руководств1. Мы
ограничимся лишь кратким рассмотрением основных поправок,
которые необходимо ввести для перехода от измеренного чис-
ла импульсов к числу распадов для случая р-излучающего изо-
топа. Для простоты считаем, что на 1 акт распада приходится
одна р-частица (в противном случае должна быть введена со-
ответствующая поправка).
§ 4. ПОПРАВКА НА САМОПОГЛОЩЕНИЕ ПРЕПАРАТА
Для радиоактивного препарата с заданной площадью сече-
ния активного слоя число импульсов в счетчике не будет расти
линейно с толщиной слоя (h) вследствие того, что при увеличе-
нии толщины активного слоя будет расти поглощение р-частиц
в самом образце. Обычно поправкой на самопоглощение прене-
брегают, если толщина активного слоя h составляет менее 0,1
слоя половинного ослабления d*/2 для данного р-излучателя.
При h ~ 2d*/2 поправка на самопоглощение К' уже составляет
~0,5. Так, например, для Р32 d*/t = 118 мг/см2 и при толщине
препарата h ~ 236 мг/см2 К1 = 0,53. Зависимость между К! и
при толщине препарата ft > 1,5 cfv, может быть выраже-
на формулой
_0,693/t
0,693/г * '
Уместно заметить, что введение поправки на самопоглощение
при измерениях а-активных препаратов весьма существенно, в то
время как для ^излучения практически К! ~ 1.
См. например, работу [1].

376
Методика дозиметрических измерений
§ 5. ВЛИЯНИЕ АНИЗОТРОПИИ ИЗЛУЧЕНИЯ
Увеличение толщины образца приводит не только к поглоще-
нию, но и к рассеянию C-частиц, благодаря чему некоторая часть
(э-частиц, вышедших из препарата, не попадает в чувствитель-
ный объем счетчика и поэтому не может
быть зарегистрирована. Оказывается, что
поправка на анизотропию г\ связана с уг-
лом а, под которым виден радиус окна
счетчика из центра измеряемого препара-
та (рис. 211), следующим соотношением:
*1= 1 + 0,8 cos а.
Из приведенной формулы видно, что ве-
личина поправки г\ лежит в пределах от
1 (при малых расстояниях от препарата
до чувствительного объема счетчика) до
1,8, когда измеряемый объект удален на -
большое расстояние.
Рис. 211. Схема измерения активности пре-
парата на торцовом счетчике:
/ — препарат; 2 — окно счетчика: 3 — счетчик
§ 6. ПОПРАВКА НА ВЕЛИЧИНУ ТЕЛЕСНОГО УГЛА
Эта величина учитывает тот факт, что из общего числа ча-
стиц, испускаемых препаратом, лишь некоторая часть покидает
препарат в направлении чувствительного объема счетчика (рас-
сеяние частиц уже было принято во внимание выше).
Оказывается, что поправка на величину телесного угла и>
связана с углом а, под которым из центра препарата виден ра-
диус окна счетчика, следующим соотношением;
о) = — A — cos а).
2
Из приведенной формулы видно, что максимальное значе-
ние поправки со при угле а = 90° составит 0,Я
В случае, если имеется эталон, размеры и расположение ко-
торого совпадают с размерами и положением препарата отно-
сительно счетчика, то поправка на телесный угол может быть

Оценка погрешностей при измерениях радиоактивности 377
вычислена по формуле
п • 10- 4
о) = ,
222С
где С—активность эталона, мккюри;
п — скорость счета от него, имп/мин.
§ 7. ПОПРАВКА НА ОБРАТНОЕ РАССЕЯНИЕ
Эта поправка учитывает рассеяние части р-частиц в материа-
ле подложки препарата, имеющей обычно большую плотность
и атомный номер, нежели окружающая среда, в связи с чем до-
полнительно некоторая часть р-частиц попадает в чувствитель-
ный объем счетчика. Величина поправки на обратное рассея-
ние q возрастает с увеличением энергии р-излучения и эффек-
тивного номера материала подложки. При увеличении расстоя-
ния между препаратом и чувствительным объемом счетчика, а
также при увеличении толщины активного слоя поправка умень-
шается и при толщине активного слоя больше 2dt/% ее можно
считать равной единице.
Экспериментально величина q может быть определена срав-
нением скорости счета от препарата, нанесенного на тонкую под-
ложку из легкого материала (папиросная бумага), со скоростью
счета от препарата с исследуемой подложкой.
§ 8. ПОПРАВКА НА ПОГЛОЩЕНИЕ В СЛОЕ ВОЗДУХА
И ОКНЕ СЧЕТЧИКА
Поправка / будет близкой по виду к экспоненте
0.693 х
/« *¦¦¦¦ ,
где х — общая толщина слоя воздуха и окна счетчика, мг/см2
Следует, однако, иметь в виду, что вследствие рассеяния в
толстом препарате истинный путь р-частиц будет больше, чем х
(путь нерассеянной частицы). Вследствие этого величина по-
правки /, в показатель степени которой входит х в таком виде,
как она записана ранее, будет несколько завышенной. Для уче-
та этого вводится некоторый поправочный коэффициент s, зна-
чение которого меняется в пределах от 1 до 1,5 [1] при измене-
нии величины телесного угла от 0 до 0,3. Окончательно поправ-
ка на поглощение в воздухе и окне счетчика / имеет вид
_ 0.693*s
t = е d,/' .

378
Методика дозиметрических измерений
Поправка на эффективность счетчика
Эта величина равна вероятности возникновения разряда в
счетчике при попадании в него C-частицы.
Практически эту величину для C-излучения можно принять
равной 100%.
Следует лишь напомнить, что для у-излучения эффектив-
ность применяемых счетчиков Гейгера—Мюллера не выше 1 —
2%, что объясняется в основном незначительным поглощением
у-излучения в стенке счетчика. В то же время эффективность
сцинтилляционных счетчиков для у~излУчения может быть до-
ведена до величины, близкой к 100%.
Поправка на разрешающее время счетной установки
Обозначим через t время, необходимое счетной установке
для регистрации частицы и прихода в состояние, при котором
она снова может регистрировать частицы. Тогда при скорости
счета п имп/сек величина пх определяет относительную величи-
ну просчета, 1 — пх—время, в течение которого установка мо-
жет регистрировать излучение, а Р = выражает поправ-
1 — пх
ку на разрешающее время счетной установки.
После определения величин поправок по соответствующим
формулам (или графически) величина активности препарата
может быть подсчитана согласно соотношению
С = *пр+фР~*ф • Ю-7 мкюри,
222/(' r^fq
где Япр + Ф — скорость счета препарата и фона, имп/мин;
Пф—скорость счета фона;
К' — поправка на самопоглощение;
т]—поправка на анизотропию излучения (саморас-
сеяние);
о)—поправка на величину телесного угла;
/—поправка на поглощение в воздухе и окне счет-
чика;
q—поправка на обратное рассеяние;
Р—поправка на разрешающее время счетчика.
В случае необходимости вводится поправка на схему распа-
ла изотопа.

Контроль у-полей на рабочих местах
379
Глава 2
КОНТРОЛЬ v-ПОЛЕЙ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ
В настоящее время диапазон мощностей доз т-излучения,
<с которыми приходится сталкиваться, весьма широк — от не-
скольких десятков миллирентген в год (у-излучение с поверх-
ности Земли) до нескольких миллионов рентген в час и выше
в современных крупных изотопных установках (табл. 31). По-
этому естественно, что применяемая измерительная аппаратура
и методики измерения величины мощности дозы и дозы должны
охватывать все значения уровней г-излучения.
Таблица 31
Источник
Излучение
1 -излучение радиоактивною материала
циферблата ручных часов
Рентгеноскопия грудной клетки
Рентгеноснимок зубов
Радиационная терапия (местная) для раз-
рушения ткани
Рентгеновский аппарат для просвечивания
обуви
Нормальная доза, получаемая человеком
в течение всей жизни без специальных
облучений (в «предреакторную эру») .
Доза, которая вызывает смерть 50%
людей при кратковременном облучении
Допустимая доза при работе с излучением
Доза за счет естественного фона ....
Пояса радиации, окружающие землю (от-
крыты при запусках спутников и косми-
ческих ракет)
Мощные изотопные установки, применяе-
мые для облучения разпичных мате-
риалов, стерилизации продуктов и т. д.
100 мр/день (количество
Ra^5 мккюри)
50—200 мр за время облучения
4—5 р
500—1000 v
1 р/мин
10—40 р за всю жизнь
400-500 р
Д: 5 бэр В ГОД
0,2—0,4 р в год
Несколько рентген в час
До нескольких миллионов рентген
в час
Значительное различие в мощностях доз т-излучения, под-
лежащих измерению, требует и различных методов оценки этой
величины. Так, при относительно небольших значениях мощ-
ностей доз в качестве датчиков дозиметрических приборов ис-
пользуются счетчики Гейгера—Мюллера, ионизационные камеры,
а также сцинтилляционные датчики в сочетании с фотоумножи-
телями. При относительно небольших дозах применяется метод»
основанный на почернении фотопленок под действием излучения,
г также так называемый метод люминесцентного контроля,
о котором речь будет идти ниже. При измерении больших мощ-
ностей доз в ионизационных камерах начинает сказываться

380 Методика дозиметрических измерений
отсутствие насыщения, так как имеющееся электрическое поле
при такой скорости образования ионов в единице объема уже
не в состоянии обеспечить попадание на электрод всех ионову
образующихся в измерительном объеме камеры.
Вообще при измерении значительных величин доз порядка
десятков и сотен тысяч рентген применяются химические мето-
ды-, дозиметрия, основанная на окислении двухвалентного желе-
за в трехвалентное — ферросульфатный дозиметр, а также це-
риевый дозиметр. Большие дозы могут быть оценены также по
потемнению стекла. Недавно было показано, что при облучении
растворов глюкозы угол поворота плоскости поляризации рас-
твора изменяется линейно с увеличением дозы до 109 р. Не ис-
ключено, что такой метод измерения больших значений доз най-
дет применение в будущем.
Мы ограничимся кратким описанием применения наиболее
распространенных в настоящее время отечественных приборов
для измерения у-полей на рабочих местах, рассчитанных на раз-
личные диапазоны мощностей доз.
§ 1. МАЛОГАБАРИТНЫЙ РАДИОМЕТР РМ-2
Устройство этого прибора описано в предыдущей главе.
Нижним пределом измерения прибора является величина
фона, а верхним 0,3 мкр/сек.Вес прибора ~350 г, прибор поме-
щается в кармане. Радиометр РМ-2 служит для качественного
определения интенсивности у- и жестких р-лучей. Скорость сче-
та определяется путем счета звуковых или световых сигналов
за фиксированный промежуток времени.
Для фона частота сигналов составляет в среднем несколько
десятков импульсов в минуту.
Мощность дозы \-излучения определяется по измеренной ско-
рости счета в данном месте при помощи графика, приложенного
к прибору.
Наличие весьма частых щелчков — 1000 имп/мин при ра-
боте прибора на первом диапазоне и примерно нескольких
десятков на втором соответствует уровням, допустимым для по-
мещений, соседних с теми, где производится работа с т-излуча-
телями.
При измерении жесткого р-излучения прибор следует ориен-
тировать по направлению к источнику с учетом имеющихся на
корпусе несквозных прорезей.
§ 2. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ПОИСКОВЫЙ РАДИОМЕТР сСВЕТ-Ш»
Этот прибор позволяет обнаруживать т-излучение довольно
низкой интенсивности благодаря высокой чувствительности,
достигаемой за счет применения сцинтилляционного датчика
(кристалл NaJ, активированный таллием).

Контроль у-полей на рабочих местах
381
Как известно, эффективность датчика определяется величи-
ной энергии, поглощенной в нем. Применение кристалла NaJ,
имеющего плотность 3,67 г/см?, обеспечивает высокое значение
эффективности детектора излучения в данном случае. Кроме
кристаллов NaJ, для измерения у-излучения применяются также
кристаллы CsJ с добавкой ~0,15—0,25% веса таллия, распре-
деленного по всему объему (плотность 4,5 г/см3). При высоких
плотностях сцинтиллятора эффективность может приближать-
ся к 100%.
Недостаток данного прибора — значительная величина
«хода с жесткостью», т. е. зависимость показаний прибора от
энергии излучения. Три поддиапазона измерений прибора, @—
1,4-10, 0—7,0 • 10~2, 0—35-Ю-2 мкр/сек) рассчитаны на изме-
рение излучения с энергией около 1 Мэву погрешность состав-
ляет около ±15%. При измерениях у-излучений другой энергии
требуется дополнительно градуировать прибор. Питание при-
бора батарейное.
§ 3. МИКРОРЕНТГЕНМЕТР МЕДИЦИНСКИЙ МРМ-1
Медицинский микрорентгенметр МРМ-1 предназначен для
измерения мощности рентгеновского и т-излучения в пределах
от 0 до 1000 мкр/сек в интервале энергий от 100 кэв до 1,2 Мэв.
Чувствительным элементом прибора является ионизационная
-камера. Весь диапазон измерений прибора разбит на 4 поддиа-
лазона, мкр/сек: 0—2, 0—10, 0—100, 0—1000.
Минимальная цена деления прибора 0,04 мкр/сек, что делает
прибор пригодным для измерения мощностей доз т-излучения
как в помещениях, где производится работа с т-излучателями,
так и в смежных помещениях.
§ 4. УСТАНОВКА СИГНАЛЬНОГО И ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ УСИД-12
Установка сигнально-измерительная дозиметрическая типа
УСИД-12 предназначена для одновременного измерения мощ-
ности дозы т-излучения в 12 различных точках и сигнализации
о превышении заданного уровня. Датчиками прибора являются
12 самогасящихся счетчиков со стальным катодом типа СГС-5.
Диапазон измерений от 0 до 30000 имп/сек разбит на 7 под-
диапазонов: 0—30, 0—100, 0—300, 0—1000, 0—3000, 0—10000,
0—30000 имп/сек. Порог сигнализации может быть установлен
от 20 до 10000 имп/сек. Допускается удаление датчика на рас-
стояние до 250 м от прибора.

382 Методика дозиметрических измерений
§ 5. РЕНТГЕНМЕТР МЕДИЦИНСКИЙ РМ-1М
Рентгенметр РМ-Ш дает возможность измерять дозы рент-
геновского излучения в диапазоне 12—250 кв и т-излучения да
1,2 Мэв. Прибор имеет реле дозы, позволяющее прекращать
облучение рентгеновским излучением по достижении заданного
значения дозы. Датчиком прибора являются сменные иониза-
ционные камеры;
1) для измерения защиты объемом 2 л;
2) основная камера объемом 2 см3 для измерения доз до
1000 р;
3) диафрагмовая объемом 0,2 см3 для измерения мягкого
рентгеновского излучения;
4) объемом 0,5 см3 для внутриполостных измерений.
Ионизационный ток, возникающий под воздействием излу-
чения в камере, заряжает конденсатор, напряжение на котором
измеряется ламповым вольтметром с входным сопротивлением
1013—1014 ом, на выходе которого включен микроамперметр, про-
градуированный в рентгенах. Преимущество этого прибора по
сравнению с описанными ранее — возможность измерения боль-
ших доз при мощностях до 100 р/мин A,7 р/сгк). Измерения при
более" значительных мощностях дозы приводят к большим ошиб-
кам, «связанным с отсутствием режима насыщения в камере.
Описание градуировки прибора РМ-Ш при различных каме-
рах, используемых в качестве датчиков, приведено в литературе
[1].
Глава 3
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ v-КОНТРОЛЬ
Необходимым дополнением к постоянному и периодическому
контролю г-полей на рабочих местах является индивидуальны!*
Y-контроль. Ниже кратко описываются основные приборы, при-
меняемые в настоящее время для индивидуального контроля.
§ 1. ПРИБОР ДК-0,2
Прибор состоит из малой ионизационной камеры и электро-
метра. Нить электрометра заряжается на специальном заряд-
ном устройстве. Под действием т-излучения нить прибора раз-
ряжается и потенциал ее уменьшается пропорционально дозе.
Прибор позволяет измерять дозы от 10 до 200 мр в диапа-
зоне энергий 150—2000 кэв.

Индивидуальный у-контроль
зва
В приборе имеется оптическая система для визуального
наблюдения за перемещением индекса электрометра. Точность
измерения ~10%.
§ 2. КОМПЛЕКТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ КИД 1
Комплект состоит из зарядно-измерительного пульта и
20 двухкамерных дозиметров, выполненных так же, как и в
комплекте ДК-0,2 в виде ручек.
Прибор предназначен для измерения доз рентгеновского
и т-излучения в пределах от 0,02 до 2 р в диапазоне энергий от
80 кэв до 2 Мэв. Прибор имеет две камеры, рассчитанные на
диапазоны измерений от 0,02 до 0,2 р и от 0,2 до 2 р соответ-
ственно. В отличие от комплекта ДК-0,2 падение потенциала
электрода камеры измеряют не визуально, а на зарядно-измери-
тельном пульте при помощи лампового вольтметра с показываю-
щим прибором, градуированным в рентгенах.
Благодаря высокому сопротивлению изоляции прибора (бо-
лее 1018 ом) самозаряд камеры не превышает 3% в сутки.
§ 3. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ДОЗИМЕТР «СОСНА» (ДК-50)
Принцип действия и назначение прибора аналогичны ком-
плекту КИД-1. В прибор «Сосна» входит зарядно-измеритель-
ное устройство и 200 индивидуальных ионизационных камер.
Прибор может измерять дозы в пределах от 0 до 50 р (первый
диапазон 0—5 р, второй диапазон 0—50 р).
Самозаряд камер не более 5% за сутки.
§ 4. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ФОТОПЛЕНОЧНЫЙ ДОЗИМЕТР ИФК
Как известно, в определенных пределах почернение фото-
пленки пропорционально дозе облучения. Качество пленки под-
бирают в зависимости от диапазона доз, подлежащих измере-
нию.
Пленку помещают в специальную кассету, которая имеет
алюминиевый чехол для защиты от механических повреждений.
Между стенками чехла и пленкой прокладывают свинцовые
пластинки толщиной 0,5 мм для уменьшения разницы в эффек-
тивности действия на пленку жесткого и мягкого излучения
(«ход с жесткостью»).
Кроме набора кассет, в комплект входит бачок для проявле-
ния, промывки и фиксирования пленок, а также денситометр-
прибор, позволяющий измерять степень почернения пленки.
Прибор градуируют по контрольному препарату Со60, в
10 мг-экв Ra. Пленки располагают на разных расстояниях и

384
Методика дозиметрических измерений
облучают в течение 30 мин. Дозу рассчитывают по формуле
где D0 — доза, создаваемая на расстоянии 1 см от источника;
R — расстояние от источника до соответствующей пленки,
см.
§ 5. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ДОЗИМЕТР ИЛК
Принцип работы прибора заключается в следующем. Вспы-
шечные кристаллофосфоры обладают свойством накапливать
энергию под действием излучения, сохранять ее длительное
время и затем быстро высвечивать при освещении инфракрас-
ным светом. Яркость вспышки фосфора пропорциональна в опре-
деленных пределах дозе облучения. Вследствие того что эти
фосфоры возбуждаются также и видимым светом, их помещают
в герметичные кассеты ср специальными фильтрами, как и в слу-
чае фотопленочных дозиметров для выравнивания «хода с жест-
костью».
Интенсивность вспышек фосфоров регистрируется фотоэлект-
ронным умножителем, включенным в схему фотометра. Показы-
вающий прибор дозиметра градуируется в рентгенах.
Следует сделать одно замечание, касающееся использова-
ния всех перечисленных методов индивидуального дозиметриче-
ского контроля. Дело в том, что и камеры приборов КИД-1,
ДК-0,2, и кассеты с пленками ИФК и ИЛК не могут из-за своих
небольших размеров контролировать облучение всего тела чело-
века. Поэтому в практике могут возникнуть случаи, когда про-
исходит переоблучение человека, а средства индивидуального
контроля не дают никаких указаний на это. В качестве примера
могут быть приведены случаи, когда вследствие наличия щели
в защите, облучается нижняя половина тела человека, в то вре-
мя как измерительная камера находится в верхнем кармане.
Возможен случай, при котором радиоактивный препарат при-
крыт свинцовым экраном небольшой высоты, так что ?-излуче-
ние практически не попадает на камеру, находящуюся в верх-
нем кармане, но при этом облучается голова и, что особенно
опасно, глаза работающего. Вывод таков: средства индивидуаль-
ного т-контроля обязательно должны применяться в сочетании
с контролем 7-иолей во всех местах, где возможно присутствие
человека. В каждом конкретном случае устанавливаются сроки
повторных измерений мощности дозы на рабочих местах,
а также в помещениях и участках территории, прилегающих
к рабочим местам. Для всех участков, примыкающих к рабочим
местам, величины допустимых мощностей должны быть на по-
рядок ниже, чем для рабочих мест.

Индивидуальный у-контроль
385
В заключение этого параграфа, посвященного краткому опи-
санию основных приборов, при помощи которых может быть
осуществлен индивидуальный дозиметрический контроль, мы
остановимся на приборе, который еще только начинает входить
в употребление в исследовательских работах, но который тем
не менее по своему характеру является прибором индивидуаль-
ного контроля. Речь идет о сцинтилляционном детекторе для
измерения у-излучения тела человека.
Рис. 212. VcniHOuiw) для измерения у-излечения те-.'! а че-
ловека
Принцип действия прибора заключается в следующем. Каме-
ра, куда помещается измеряемый объект, окружена раствором
жидкого сцинтиллятора, который вместе с большим количе-
ством фотоумножителей и является чувствительным элементом
(датчиком) этого прибора. Так, в первой конструкции этого
прибора цилиндр для измеряемого объекта имел диаметр 50 см
высоту 90 см и мог вместить взрослого человека в согнутом
состоянии. В нем использовалось 45 фотоумножителей с диамет-
ром катода 5 см н 150 л раствора. При этих условиях эффектив-
ность регистрации составляла ~15% и позволяла регистриро-
вать при времени измерения 15 мин. до \0"9кюри радия (пре-
дельно допустимое содержание радия в организме 10~ кюри).

386
Методика дозиметрических измерений
Усовершенствованная модель этого датчика, имеющего
вдвое большую длину (при том же диаметре отверстия) и ис-
пользующего 108 фотоумножителей, изображена на рис. 212 !.
Значение таких приборов для практической дозиметрии можег
оказаться весьма важным. Они позволяют измерять у-излучаю-
щие изотопы, находящиеся в теле человека, а также р-излучаю-
щие изотопы по тормозному излучению. Само собой разумеется,
что те методы индивидуального дозиметрического контроля, ко-
торые были описаны ранее, ничего не дают, если в организм
попали а- или р-излучатели (например, дочерние продукты рас-
пада радона и торона, представляющие собой значительную опас-
ность).
Оказывается, что если будет произведено измерение у-излу-
чения тела человека (особенно дыхательных путей), то эта ве-
личина может позволить рассчитать непосредственно поглощен-
ную дозу за счет а- и р-излучения. Это обстоятельство делает
весьма перспективным использование различных установок для
измерения у-излучения тела человека в дозиметрической прак-
тике.
Глава 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
« И р АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Контроль, производимый на рабочих местах, с целью соз-
дания безопасных условий для работы, должен предусматривать
не только измерения, связанные с внешним облучением орга-
низма человека. В целом ряде случаев (особенно при работе
с открытыми препаратами) возникает опасность попадания ра-
диоактивных изотопов в организм. Система дозиметрического-
контроля должна давать возможность оценить эту опасность.
Как известно, малые величины пробегов а-частиц и мягкого
р-излучения. делают а- и р-излучатели относительно неопасным
источником внешнего облучения.
Однако попадание а- и р-излучающих изотопов в организм
крайне нежелательно. Дело в том, что именно благодаря не-
значительным величинам пробега «использование» а- и р-излу-
чения при попадании в организм будет полным, что и обуслав-
1 В настоящее время в литературе имеется описание установок, позволя-
ющих измерять при помощи кристаллического детектора (большие кристаллы
NaJ) до 5-Ю-10 кюри у-излучающего изотопа в теле человека.

Определение загрязненности поверхностей а- и ^-активными веществами 387
ливает большую величину поглощенной дозы. К этому следует
добавить, что при расчетах поглощенных доз от а-излучателей
следует учитывать величину биологической эффективности для
а-лучей (ОБЭ = 10), а также неравномерность распределения
изотопов в костной ткани. Последний фактор учитывают, уве-
личивая рассчитанную величину поглощенной дозы в 5 раз для
всех «костолюбивых» элементов, кроме Ra226 и Р32.
Приведем краткое описание одного из приборов, исполь-
зуемого для измерения загрязненности а и р-активными веще-
ствами.
§ 1. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РАДИОМЕТР «ТИСС»
Этот прибор предназначен для определения загрязненности
тела, одежды и рабочих поверхностей а-, 0-, а также р- и у-ак-
тивными веществами с энергией для а-излучения более 3 Мэв, a
для р-излучения — более 600 кэв. Измерения по р-излучению
могут производиться лишь в том случае, если фон у-излучения
не превышает 2—3 мкр/сек.
Мерой загрязненности поверхности является скорость счета
(число импульсов в минуту) с определенной площади. Прибор
имеет 6 диапазонов, рассчитанных на измерение загрязненностей
от долей предельно допустимых норм, до величин, значительно
превышающих норму, имп/мин: 0—300; 0—1000; 0—3000; 0—
10000; 0 — 30000; 0— 100000.
«Тисе» имеет сигнальное устройство, срабатывающее, если
загрязненность превышает допустимую величину.
Прибор имеет три датчика. В блоке типа ТЧ, предназначен-
ном для регистрации р- и у~излучения, датчиками служат три
галогенных счетчика СТС—6. Блок имеет специальное устрой-
ство для автоматической компенсации фона.
В блоке ТЮ, предназначенном для регистрации «-излучения,
чувствительным элементом является плоский воздушный про-
порциональный счетчик (площадь 150 см2) с предварительным
усилителем.
В третьем блоке ТИ, при помощи которого измеряется а-из-
лучение, датчиком является экран из сернистого цинка, активи-
рованного серебром, и фотоумножитель ФЭУ— 19.
Импульсы, возникающие при воздействии излучения, чере.*
радиотехническую схему поступают на измеритель скорости
счета.
Градуируют прибор с помощью" специальных препаратов с
известной активностью.
Если непосредственное измерение загрязненных поверхно-
стей иовозможно по тем или иным причинам, то с них берут маз-
ки. Для этого исследуемую поверхность обтирают листом фильт-

388
Методика дозиметрических измерений
ровальной бумаги площадью ~ 150 см2, который затем накла-
дывают на датчик типа ТЧ или ТЮ прибора ТИСС. Подробно
методика отбора мазков описана в соответствующих руковод-
ствах [3].
§ 2. СЦИНТИЛЛЯЦИОННАЯ ПРИСТАВКА К СЧЕТНЫМ УСТАНОВКАМ
П-349-2
Прибор состоит из набора люминофоров со светопроводом
фотоумножителя и радиотехнической схемы, которая передает
импульс на счетную установку (обычно используется пересчет-
ная схема установки Б-2). Светопровод применяется для сбора
света со сравнительно большой поверхности люминофора на ка-
тод фотоумножителя. Он представляет собой конус из оргстекла,
который примыкает большим ториом к люминофору» а мень-
шим к катоду фотоумножителя. Кроме того, на конус надевают
отражатель. Эффективность приставки при площади чувстви-
тельной поверхности 5 см2 около 50% (светопровод в этом слу-
чае не используется) и примерно вдвое ниже при площади чув-
ствительной поверхности около 20 см2 (со светопроводом). Гра-
дуировку производят от эталонного препарата. Активность рас-
считывают по формуле:
Г — Г /гпрР — пФ
Пэ,р — Яф
где Спр и Сэт — активности препарата и эталона;
nnpt Пф9 п9Т — скорости счета препарата, фона и эталона:
р—поправка на разрешающее время уста-
новки.
Глава 5
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОЗДУХА
Радиоактивные вещества попадают в организм через дыха-
тельные пути и в производственных условиях и вне производства.
Главные источники радиоактивности атмосферного воздуха-
эманации (радон, торон и актинон) и их дочерние продукты —
радиоактивные изотопы полония, висмута, свинца и таллия. Из-
мерения, проведенные в различных пунктах земного шара, пока-
зали, что концентрация Rn в атмосферном воздухе составляет
величину порядка 10"" кюри)л.
Попадание радиоактивных веществ через дыхательные пути,

Измерение загрязненности воздуха
389
вообще говоря, наиболее опасно по сравнению с другими спо-
собами попадания радиоактивных изотопов в организм (в желу-
дочнокишечный тракт, через рану непосредственно в кровь).
Легкие представляют собой своеобразный фильтр для радиоак-
тивных аэрозолей, вследствие чего в них могут накапливаться
значительные активности. Благодаря тому, что аэрозоли оседа-
ют непосредственно в ткани, а- и р-излучение практически не
ослабляется, как при попадании радиоактивных изотопов в же-
лудочно-кишечный тракт. Подавляющая часть осевшей в лег-
ких активности в дальнейшем может попадать в кровь и поэто-
му с выведением из легких радиоактивных элементов облучение
организма не прекращается.
По своему поведению в организме радиоактивные изотопы,
находящиеся в воздухе, могут условно быть разделены на три
группы:
1. Инертные газы. К ним в первую очередь относятся эмана-
ции. Для этих элементов характерно то, что они не задержива-
ются в легких, а поступают из воздуха непосредственно в кровь:
выделяются эти изотопы из организма довольно быстро.
2. Аэрозоли, содержащие короткоживущие радиоактивные
изотопы. (К ним, в частности, могут быть отнесены короткоживу-
щие дочерние продукты радона и торона). Для этой группы изо-
топов характерно интенсивное облучение дыхательных путей.
3. Аэрозоли, содержащие долгоживущие радиоактивные изо-
топы.
Для этой группы изотопов характерно то, что они участву-
ют в облучении всего организма, вследствие того, что попадают
в кровь из легких задолго до их полного распада.
Многие из этих элементов (такие, например, как Ra226,
Ро210 и радиоактивный свинец РЬ210) довольно медленно вы-
водятся из организма pi накапливаются в костях.
Для правильной оценки величины поглощенной дозы (основ-
ной физической характеристики облучения организма) знание
поведения данного изотопа в организме ничуть не менее важ-
но, чем знание содержания того или иного элемента во вдыхае-
мом воздухе. Это легко может быть показано на примере ра-
дона.
При одинаковой концентрации (в кюри/л) Rn и его коротко-
живущих дочерних продуктов поглощенная доза для коротко-
живущих оказывается в несколько тысяч раз больше, чем для
Rn. Это объясняется скоплением дочерних продуктов радона в
дыхательных путях, где они распадаются полностью, в то время
как радон распределяется по всему организму и выводится из
организма весьма быстро.
Постараемся выяснить, от каких величин зависит поглощен-,
ная доза при вдыхании радиоактивных изотопов. Иначе говоря.

390
Методика дозиметрических измерений
перечислим те основные величины, которые должны быть изме-
рены для того, чтобы можно было дать оценку основной физи-
ческой характеристике действия излучения на организм — пог-
лощенной дозе.
К таким величинам прежде всего относятся концентрация
радиоактивного газа или аэрозоля в окружающем воздухе q и
коэффициент задержки аэрозоля в дыхательных путях б. Вели-
чина поглощенной дозы для дыхательных путей составит
п _ agVtbfV)
/-/погл ~ >
m
где а —222 • 1010 pacn/мин на 1 кюри радиоактивного веще-
ства;
Vt—количество воздуха, вдыхаемого человеком в еди-
ницу времени, кюри/л;
пг — масса облучаемой ткани, г\
f (t) — функция, учитывающая то, что содержание изотопа
в организме (и в органах дыхания) при постоянной
скорости попадания его в организм зследствие рас-
пада этого изотопа не является величиной, пропор-
циональной времени вдыхания.
В качестве иллюстрации на рис. 213 приведен график накоп-
ления дочерних продуктов распада Rn в организме животных.
20 *0 60 so юо m m гор
. В pet*fit мин
Рис. 213. Накопление дочерних продуктов радона в организме
при вдыхании воздуха, содержащего радон
Из рис. 213 ясно, что в некоторый момент наступает «насьг
щение» организма радиоактивным изотопом вследствие того,
что скорость накопления изотопа становится равной скорости
его распада. Функция /(/) зависит от энергии излучения и посто-

Измерение загрязненности воздуха
391
янной распада и биологического выведения изотопа. Если це-
почка радиоактивных элементов попадает в дыхательные пути
(например, дочерние продукты эманации), формула приобретает
вид:
аУ(Ъ
Dnm =
m
¦toih @ + <Ш0 -:-
<7«Ы01 =
aV
^Ъямь
где индексы при q и t относятся теперь уже к каждому члену
радиоактивной цепочки.
При выбранных размерностях величин, подлежащих изме-
рению и /(/), выраженной в эрг-мин2, Д.огл будет выражать-
ся в эрг!г О ряд =100 эрг/г).
Величина задержки в дыха- ^ 100\
тельных путях б связана с дис- §
персностью аэрозоля. На рис. § 80
214 приведена зависимость ве- ^*з
личины бот размеров аэрозоль- ^i~?0|
ных частиц в микронах. Пунк-
¦г
W
20\
0,010t02 0.050,1 0t2 QJS 1t0 2fl
Диаметр частицу ~
Рис. 214. Задержка аэрозолей в лег-
ких в зависимости от диаметра частиц
тириая часть кривой соотвегст
вует мелкодисперсным аэрозо- §
лям, для которых еще не полу- <з
чены достоверные данные, ка-
сающиеся задержки в дыха-
тельных путях. Между тем сле-
дует указать, что именно с мел-
кодисперсными частицами свя-
зана основная часть атмосфер-
ной активности.
Перейдем к рассмотрению методов определения концентра-
ции радиоактивных веществ в воздухе.
§ 1. ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ
Основной метод определения концентрации радиоактивных
аэрозолей — осаждение аэрозолей из прокачиваемого через
фильтр воздуха с последующим промером фильтра по а- или
р-излучению. Применявшиеся ранее бумажные фильтры обла-
дали существенными недостатками и в первую очередь боль-
шим сопротивлением, вследствие чего скорость прокачки состав-
ляла лишь около 10 л/мин. Этот недостаток особенно сущест-
венен при определении тех аэрозолей, для которых ПДК имеет
значение Ю-14 кюри\л, так как для получения на фильтре из-
меримых количеств вещества время прокачки должно равнять-
ся нескольким часам.

392
Методика дозиметрических измерений
В настоящее время получили распространение электрофильт-
ры (ЭФ-1, ЭФ-2) [3], в которых для осаждения используется ко-
ронный разряд между системой игл и плоскостью. Эти электро-
фильтры обладают следующими преимуществами:
а) скорость прокачки может достигать 800—1000 л/мин, что
позволяет собирать пробу воздуха при концентрациях
10~и кюри/л за несколько минут;
б) так как аэрозоли осаждаются на круглые гладкие мише-
ни, слои активного вещества оказываются весьма тонкими, что
делает ненужным введение сложных поправок на самопоглоще-
ние в фильтре;
в) коэффициент задержки аэрозолей в электрофильтре ма-
ло зависит от дисперсности аэрозолей, а также от скорости
прокачки воздуха.
В электрофильтре ЭФ-1 коронирующий электрод состоит из
19 игл, концы которых расположены равномерно в одной плоско-
сти для создания равномерного поля в круге с диаметром 39 мм
(диаметр мишени) К
Осадительный электрод является одновременно и ми-
шенью для определения осевшей на ней активности. Головка
электрофильтра составлена из двух полых усеченных конусоз.
На боковой поверхности одного из них имеется 19 отверстий, в
которых укреплены иглы. Положение каждой из игл может ре-
гулироваться при помощи резьбы.
Электрофильтр питается от выпрямителя напряжением 8 кв
при токе 500 мау напряжение подается от выпрямителя по коак-
сиальному кабелю. Воздух прокачивается пылесосом типа
«Днепр» (скорость прокачки ~800 л/мин). Усовершенствован-
ная модель электрофильтра ЭФ-2 (рис. 215) обеспечивает ско-
рость прокачки — 1200—1300 л/мин при к. п. д. улавливания пы-
ли 75 ± 20% (подаваемое на иглы напряжение 10—12 кв при
токе 1 ма).
Концентрация аэрозолей, кюри/л, определяется по фор-
муле
_ _Л» __ А
^ ~ tj/w/.2.2.10,s ~~ т^Л2,2Л012
где ч\—эффективность осаждения аэрозолей или к. п. д. элек-
трофильтра (т| = 1 —кпр, здесь кпр —коэффициент
проскока);
k = общая поправка при определении активности мишени
электрофильтра, определяемая как обычная поправка
1 Диаметр мишения выбран с тем расчетом, чтобы измерения можно было
производить на торцовых а- и C-счетчнках или на сцинтилляционной пристав-
ке П-349-2.

Измерение загрязненности воздуха
393
при измерении препаратов на толстой алюминиевой
подложке;
А— активность аэрозолей на фильтре, расп/мин;
v— скорость прокачки воздуха, л/мин;
t—время отбора пробы, мин.
Рис. 215. Головка электрофильтра ЭФ-2
В настоящее время для определения концентрации активных
аэрозолей в воздухе широко применяются также специальные
аналитические фильтры Петрянова.
Определение активности на фильтре, а следовательно, и кон-
центрации аэрозоля в воздухе значительно усложняется, если
в воздухе имеется цепочка изотопов (например, дочерние про-
дукты распада радона и торона), так как в этом случае требует-

394
Методика дозиметрических измерений
ся определить концентрацию каждого из элементов. На рис. 216
приведены кривые распада по а-излучению проб на фильтре, со-
ответствующие различным соотношениям концентраций RaA,
RaB и RaC (короткоживущие дочерние продукты распада радо-
на) в воздухе. Из рис. 216 ясно, что в первые 45 мин. после взя-
тия пробы кривые распада активного налета на фильтре, соот-
ветствующие различным соотношениям Ra/1, RaB и RaC в возду-
хе, заметно отличаются одна от другой, что делает возможным
ю го зо to бо
Время, мин.
Рис, 216. Кривые распада ксроткоживущих до-
черних продуктов радона, осевших на фильтре (по
а-излучению); на кривых указаны отношения кон-
центраций ИаЛ; Ra?; RaC в воздухе
определение концентраций каждого из перечисленных элементов
в воздухе путем промера а-активности фильтра в первые 45 мин.
после взятия пробы. Уместно напомнить, что именно эти дочер-
ние продукты радона ответственны за основную часть поглощен-
ной дозы, а поэтому определение концентрации их в воздухе и
является первоочередной задачей дозиметрии в тех случаях, ко-
гда в воздухе имеется радон.
Следует упомянуть также о методе определения а-излучаю-
щих дочерних продуктов распада Rn : Ra/1 и RaC, основанном
на непосредственной дискриминации импульсов от а-частиц
(энергии а-частиц Ra/1 и RaC составляют соответственно 6,0 и
7,7 Мэв)

Измерение загрязненности воздуха
395
§2. ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Rn
Мы уже указывали на то, что значительная часть атмосфер-
ной активности обусловлена радоном и его дочерними продук-
тами. Его концентрация колеблется от 10~13 кюри/л в атмосфер-
ном воздухе, 10-11— 10~10 кюри/л на поверхности Земли вбли-
зи урановых рудников и в неурановых шахтах и до
Ю-10—10~8 кюри/л в урановых рудниках.
Концентрацию радона измеряют в основном двумя способа-
ми. Первый из них предусматривает заполнение рабочего объема
ионизационной камеры радоном, второй основан на абсорбции
Рис. 217. Электрометр СГ-1М:
/ _ корпус: 2 — щиток; 3 — подвесная кварцевая система; 4 — нитедержатель;
5 — ножи; 6 ~ микроскоп; 7 — зарядник: 8 — стойки; 9 — крышки с осуши-
телем; 10 — барабаны для регулировки расстояния между ножами; // — сто
порный винт; 12, 13 — кольца для фокусировки; 14 — установка шкалы: 15 —
микрометрический винт
Rn активированным углем, охлаждаемым твердой углекислотой.
Для определения концентрации радона по величине тока в иони-
зационной камере в настоящее время применяют полевой эмано-
метр типа СГ-11. В комплект эманометра входят крутильный
электрометр типа СГ-1М, пульт управления, камера объемом
500 см3 (она и является датчиком прибора), микроскоп с 70-
кратным увеличением для наблюдения за движением индекса
электрометра по шкале и насос для прокачки воздуха.
Диапазон измерений прибора от ICh11 до ICh7 кюри/л. Пи-
тание батарейное. Прибор имеет специальное устройство для
компенсации фона («компенсатор»).
Принцип действия электрометра СГ-1М (рис. 217) заключа-
ется в следующем. Благодаря току, возникающему в камере, под
действием излучения накапливается заряд (увеличивается по-
тенциал) нити электрометра, находящейся в электростатическом
поле (напряжение подается на специальные ножи, расположен-

396 Методика дозиметрических измерений
ные вблизи нити). Электростатические силы, действующие меж-
ду подвесной системой (кварцевая нить, покрытая проводящим
слоем золота) и ножами, вызывают поворот подвесной системы
и движение индекса таким образом, что скорость движения ин-
декса при прочих равных условиях оказывается пропорциональ-
ной концентрации радона в воздухе. При помощи электрометра
можно уверенно измерять токи до 10~14 а. Емкость прибора со-
ставляет 7—10 пф. Чувствительность прибора можно регулиро-
вать, изменяя положение ножей относительно подвесной систе-
мы. Обычно применяется чувствительность ~20—40 делений на
1 е. Для калибровки прибора на подвесную систему подают нап-
ряжение от нормального элемента, благодаря чему индекс скач-
ком перемещается на п делений. Чувствительность составит
— белении/в,
Ео
где Е0 — э. д. с. нормального элемента.
Прибор снабжен компенсатором, который представляет со-
бой малую ионизационную камеру, включенную таким образом,
что ток в малой камере все время вычитается из тока в измери-
тельной камере.
Компенсационная камера содержит слабый препарат урана
с окошком переменной площади, что дает возможность регули-
ровать компенсацию фонового тока в ионизационной камере.
При скорости движения индекса — делений в секунду, что
соответствует изменению потенциала — в/сек, и емкости прибо-
ра С0 см ионизационный ток i будет равен
i ^= С, ед.-CGSE силы тока.
и 300/
Прибор градуируют обычно, заполняя камеру радоном от
препарата Ra известной активности (радиевый эталон) с величи-
ной ~10-9 кюри. Градуировка дает возможность определить
постоянную прибора k, т. е. величину, показывающую, какая
активность радона в камере соответствует ионизационному току
в 1 ед. CGSE. Для применяемых обычно камер объемом ~ 1 л
(«эманационные камеры») k ~ 3- 10 кюри\ед, CGSE силы то-
ка. Активность радона в камере
0 300/ '
где а — коэффициент, учитывающий отсутствие насыщения при
значительных концентрациях радона. Он может быть получен
экспериментально с помощью приема, описанного ранее (см.
стр. 216).

Измерение загрязненности воздуха.
397
На рис. 218 представлены полученные экспериментально
значения коэффициента а для различных значений силы иони-
зационного тока в камере.
Концентрация радона в воздухе
Л
4 — -
/о го зо ьо so
Ионизационный ток, edCGSE
Рпс. 218. Поправка па насыщение для
различных значенш'1 ионизационного то-
ка в камере при запопнении ее радоном
где V — объем воздуха, взятого в ионизационную камеру. Про-
бу воздуха отбирают так. Камеру откачивают до некоторого
остаточного давления Р\ и медленно (изотермически) заполняют
наружным воздухом (давление Р0).
В этом случае PQV = (Р0 --- Pi)\ K,
где VK — объем камеры, л.
Окончательно получаем:
А Ар» р» _
(Я..
oikCu- — кюри, j.
300/
Следует подчеркнуть, что все измерения тока как от эталон-
ного препарата, так и измеряемого объема воздуха производят-
ся через 3 часа после заполнения камеры радоном, чтобы избе-
жать влияния дочерних продуктов его распада, количество кото-
рых не может быть точно учтено. За этот срок C часа) коротко-
живущие дочерние продукты успевают прийти в равновесие с
радоном.
Второй из применяемых методов определения основан на
практически полной задержке радона активированным углем
при охлаждении его до температуры твердой углекислоты. Че-
рез три часа после того, когда дочерние продукты распада ра-
дона придут с ним в равновесие, количество радона можно оп-
ределить по у-излучеишо RaC, которое можно сравнить с

398 Методика дозиметрических измерений
Y-излучением эталонного препарата Ra. В этом случае должны
быть, конечно, соблюдены все предосторожности, необходимые
для проведения относительных измерений, т. е. геометрические
размеры препарата и эталона, а также их положение относи-
тельно источника должны быть строго одинаковы. Если объем
протянутого воздуха Ул , скорость счета от препарата nnPt a or
эталона n3Tt Лэг — активность эталона в кюри, то концентра-
ция радона
^lT = -lf-- ^-кюрии.
В литературе имеется описание установок для определения
концентраций радона в воздухе, выдыхаемом человеком, кото-
рые основаны на этом принципе. Может быть установлено пря-
мое соотношение между скоростью выделения радона и количе-
ством его в организме, а также величиной поглощенной дозы,
обусловленной радоном.
Глава 6
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ
Один из самых распространенных методов определения заг-
рязненности воды радиоактивными веществами — измерение
активности сухого остатка исследуемого раствора, полученного
путем испарения воды. При значительных концентрациях поряд-
ка Ю-7 кюри/л исследуемую жидкость объемом 1—2 мл нано-
сят на подложку и высушивают инфракрасной лампой до сухо-
го остатка. Количество сухого остатка, которое необходимо знать,
чтобы можно было ввести поправку на самопоглощение и рас-
сеяние, определяется взвешиванием на аналитических весах.
Если концентрация является величиной порядка 10~8—
—10~10 кюри/л, то производится концентрирование активности
путем выпаривания.
Существенный недостаток этого метода — значительное са-
мопоглощение а-излучения слоем осадка, если концентрация не-
активных солей значительна. Это не дает возможности практи-
чески измерять концентрации а-излучателей в воде ниже
5* Ю-9 кюри/л.
В настоящее время применяются жидкие сцинтилляторы в
смеси с исследуемым раствором, однако помимо прочих причин
выигрыш в чувствительности не может быть получен, поскольку

Измерение загрязненности воды
399
световой выход а-излучения примерно в 10 раз меньше, чем для
Р-лучей.
Сейчас разработаны методы, позволяющие надежно измерять
а-излучатели (например, полоний в воде) при концентрациях
порядка 10"п—10~12 кюри/л.
Один из таких методов [3] заключается в том, что исследуемый
раствор наносят на слой порошка сернистого цинка, который вы-
полняет одновременно и роль подложки и роль сцинтиллятора.
Благодаря большой поверхности сцинтиллятора значительна
снижается действие сухого остатка, что обеспечивает высокую
эффективность регистрации а-излучения.
Приготовление пробы заключается в том, что в стеклянный
цилиндр с диаметром дна, равным диаметру катода фотоумно-
жителя, и высотой ~1,5 см вводят около 300 мг сцинтиллятора
и 1 мл исследуемого раствора. Пробу перемешивают встряхива-
нием (при этом сцинтиллятор покрывает равномерно дно цилин-
дра), подсушивают и ставят на катод фотоумножителя. Чтобы
оптический контакт был достаточно хорошим, дно цилиндра
должно быть плоским и промежуток между ним и фотокатодом
заполняют тонким слоем прозрачного вазелинового масла. Гра-
дуировку производят измеряя заранее приготовленный раствор с
известной концентрацией а-излучателя в воде.
Следует иметь в виду, что толщина сцинтиллятора не должна
превышать ~30 мг/см2у так как увеличение толщины приводит
к поглощению самим сцинтиллятором части светового излучения^
Существенно также, что при такой толщине эффективность
регистрации {$- и у-излучения весьма мала, что дает возможность
вести измерения при большой величине собственной {$- и у-ак-
тивности раствора.
Применение этого метода для измерения концентрации по-
лония в водных растворах значительно повышает его чувстви-
тельность (до 10~12 кюри/л) вследствие того, что сернистый
цинк выполняет не только роль сцинтиллятора, но и при опреде-
ленных условиях — роль асадителя полония из раствора. Этот
метод в принципе пригоден и для других а-излучателей.
Кроме методов выпаривания и смешивания измеряемого
раствора со сцинтиллятором, возможно и непосредственное из-
мерение концентрации некоторых Р-излучателей в воде, если C-
распад сопровождается достаточно жестким у-излучением. На-
пример, Со60 при максимальной энергии (J-спектра ~0,3 Мэв
дает две интенсивные у-линии с энергиями 1,12 и 1,38 Мэв. В
этом случае соответствующим образом герметизированный дат-
чик может опускаться непосредственно в воду. Прибором тако-
го типа является универсальный {$ — уинтенсиметр типа
«Луч-А». Этот прибор, кроме того, дает возможность качественно
и количественно определять мягкое (J-излучение с минимальной

400
Методика дозиметрических измерений
энергией 0,15 Мэв (типа излучения С14 и S35), жесткого р-излу-
чения (типа Р32) и уизлУчения- Прибор снабжен специальны-
ми дифференцирующими экранами для раздельной регистрации
мягких и жестких р-лучей, а также у-излучения.
Диапазон прибора 0—1000 имп/сек разбит на 4 поддиапазо-
на: 0—20, 0—100, 0—500 и 0—1000 имп/сек.
Луч-А имеет звуковую регистрацию, которая обеспечивает
индикацию излучения на слух. Прибор может питаться как от
сети, так и от батареи. Принцип работы аналогичен принципу,
применяемому в большинстве установок для измерения скорости
счета. Градуировка прибора производится путем счета импуль-
сов от препарата на установке Б-2 с учетом всех поправок, о
которых шла речь в гл. 1.
Для измерения концентрации у-нзлучателей в воде в качестве
датчика применяют самогасящийся счетчик со стальным като-
дом типа СТС-6, который располагается на краю гильзы радио-
метра, длину гильзы можно увеличивать от 550 до 840 мм при
помощи специального приспособления. Вся гильза герметизиро-
вана и допускает погружение в воду. Градуировать прибор для
непосредственного измерения концентрации воды удобно при
помощи раствора р- и у-излучателя известной активности. Тогда
при соблюдении обычных условий, необходимых при относи-
тельных измерениях, концентрации исследуемого и эталонного
раствора будут пропорциональны соответствующим скоростям
счета L—
Глава 7
КОНТРОЛЬ НЕЙТРОННЫХ ПОТОКОВ НА РАБОЧИХ
МЕСТАХ
Источники нейтронов:
1) препараты, содержащие а-нзлучатели в смеси с веществом,
испускающим нейтроны под влиянием бомбардировки а-частиц
(радпй-бериллиевые, полоний-бериллиевые и другие источники
нейтронов). Здесь происходит реакция (а, м);
2) ускорители различных типов, в которых нейтроны генери-
руются в результате бомбардировки мишени ионами водорода,
дейтерия и гелия;
3) урановые реакторы, где значительные потоки нейтронов
возникают в результате реакции деления тяжелых ядер.
Для радий-бериллиевых источников выход нейтронов состав-
ляет примерно 107 нейтронов в секунду на 1 г радия.

Контроль нейтронных потоков на рабочих местах 401
Для каналов ядерных реакторов примерные значения ней-
тронных потоков это величины 1010—1013 и выше нейтронов на
1 см2 в 1 сек.
Как известно, энергия нейтронов колеблется в пределах от
сотых долей электронвольт для «тепловых» нейтронов до несколь-
ких десятков мегаэлектронвольт. Следует отметить, что харак-
тер взаимодействия нейтронов различных энергий с веществом
и, в частности, с живой тканью в сильной степени зависит не
только от величины нейтронного потока, но и от качества его
(т. е. энергии). Отсюда ясно, что дозиметрическая аппаратура,
применяемая для этих целей, должна давать возможность реги-
стрировать нейтроны в достаточно широком диапазоне потоков
и энергий. Для регистрации нейтронов могут применяться про-
порциональные борные счетчики, а также сцинтилляторы раз-
личных типов.
§ 1. СТАЦИОНАРНЫЙ РАДИОМЕТР БЫСТРЫХ И ТЕПЛОВЫХ
НЕЙТРОНОВ ТИПА РН-3 («ЭФИР-1»)
Прибор РН-3 позволяет регистрировать как быстрые, так и
тепловые нейтроны в присутствии у-фона до 200 мкр/сек.
Датчиком прибора служит набор различных сцинтилляцион-
ных детекторов и фотоумножитель ФЭУ-19М.
Диапазон измерений прибора 0—52500 нейтронов/см2 • сек.
При измерении потоков быстрых нейтронов с энергиями от
0,5 до 14 Мэв используется детектор типа Б. Поддиапазоны из-
мерений таковы, нейтрон/см2 - сек: 0—100, 0—350, 0—1000,
0—3500.
При измерении тепловых нейтронов применяются детекторы
типа Т-1 и Т-2. Диапазоны измерений в этом случае составляют,
нейтронjсм2 -сек: 0—1500, 0—5250, 0—15000, 0—52500.
В приборе предусмотрена предупредительная сигнализация
при потоке нейтронов от 30 до 100 нейтрон/см2 -сек и аварийная
сигнализация при величинах 300—1000 нейтрон!см2 • сек. Допус-
кается отдаление датчика на расстояние до 150 м от пульта при-
бора. Прибор питается от сети переменного тока.
Для регистрации медленных нейтронов служит установка
СЧ-3 («Черника»).
Датчиком прибора является пропорциональный борный счет-
чик СНМ-5А, предназначенный для регистрации потоков мед-
ленных нейтронов.
§2. Переносный радиометр быстрых и тепловых нейтронов РПН-1
Прибор позволяет регистрировать потоки быстрых нейтронов
с энергией от 0,5 до 14 Мэв, а также обнаруживать тепловые
нейтроны при гамма-фоне до 50 мкр/сек.
Эффективность детектора составляет около 0,3% для бы-

402
Задачи
стрых нейтронов и мало зависит от угла падения и энергии ней-
тронов от 4 до 14 Мэв.
Детектор быстрых нейтронов — твердая взвесь зерен люми-
нофора (ZnS) в водородсодержащем веществе (ограническое
стекло). Быстрые нейтроны при взаимодействии с ядрами водо-
рода образуют протоны отдачи, которые и вызывают световые
вспышки.
Работа детектора тепловых нейтронов основана на реакции
B10(n, a) Li7. Образующаяся при этой реакции а-частица с энер-
гией 2,2 Мэв дает вспышку в сцинтилляторе. Фотоумножитель
превращает световые вспышки в импульсы напряжения.
Задачи.
1. Общее число импульсов от радиоактивного препарата, зарегистрирован-
ное в течение 5 мин., составило 2000. Измерение фона дало 600 импульсов за
10 мин. Найти скорость счета от препарата лпр, а также абсолютную и отно-
сительную ошибки в определении скорости счета (Рпр, Рпр).
2. Скорости счета препарата с фоном и фона соответственно составляют
240 и 40 имп/мин.
Найти: число импульсов Nnp , ф при регистрации излучения препарата и
фона и Мф—число импульсов при регистрации фона, которое обеспечило бы
относительную ошибку скорости счета, равную ±5%.
3. Определить концентрацию Ra226 в воздухе, если скорость счета от мишени,
на которой собирались аэрозоли, дала 8 импульсов за 5 млн. при к. п. д. элек-
трофильтра 30%, скорости прокачки воздуха 800 л/мин и времени прокачки
/ = 3 мин. Принять величину общей поправки при определении активности рав-
ной k = 0,1.
4. Найти концентрацию радона в воздухе, если скорость движения индек-
са электрометра составила 4 дел/мин (чувствительность 20 дел/в), а остаточ-
ное давление воздуха в эманационной камере объемом 1 л составляло 250 им
рт. ст. Емкость электрометра с камерой принять равной 8 пф, постоянную
прибора k = 3. 10 7 кюри/ед. CGSE силы тока. Атмосферное давление 750 мм
рт. ст.
ЛИТЕРАТУРА
1. К. С. Калуги н, У. Я. М а р г у л и с, К. А. Т р у х а и о в, Л. Н. У с-
п е н с к и и. Практическое руководство по дозиметрии, Медгиз, 1959.
2. Дозиметрия ионизирующих излучений. Доклады иностранных уче-
ных на Международной конференции по мирному использованию атомной
энергии. ГТТИ, 1956, стр. 168.
3. Сборник радиохимических и дозиметрических методик, Медгиз, 195*)

ПРИЛОЖЕНИЯ

Энергия
фотонов
Мае
0,1
0,125
0,15
0,175
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,5
0.6
0,7
0,8
0,9
1.0
1,1
1.2
1.3
1.4
1.5 j
1,6
1,7
1.8
1.9
2,0
2,2
2,4 •
2,6
2,8
3
4
5
6
Вода
р = 1,о г/см9
0,171
0,159
0,151
0,143
0,137
0,127
0,119
0,112
0,106
0,0967
0,0894
0,0835
0,078'б
0,0743
0.0706
0,0673
0,0644
0,0620
0,0597
0.0576
0,0555 |
0,0538
0,0521
0,0507
0,0493
0,0471
0,045
0,043
0,041
0,040
0.034
0,030
0,028
Алюминий
р = 2,7 г/см9
0,444
0,388
0,362
0,336
0,323
0,296
0,278
0,265
0.2SI
0,228
0,210
0,196
0Л84
0,176
0,166
0,158
0,152
0,146
0,141
0,137
0.131 ,
0,128 j
0,124
0,120
0.И7
0,113
0,108
0.104
0,099
0,094
0,084
0,075
0,072
Бетон
р= 2,3 г/см9
0,378
I 0,330
0,308
0,286
0,275
0,252
0,236
0,226
0,214
0,194
0,179
0,167
0,156
0,150
0,141
0,134
0,129
0,124
0,120
0,116
0,111
0,109
0,106
0,102
0,100
0,096
0,092
0,088
0.084
0,080
0,071
0,064
0,061
Железо
р = 7,9 г/см9
2,82
1,95
1,58
1,27
1,13
0,94
0,85
0,78
0,73
0,66
0,60
0,56
0,52
0,50
0,47
0,45
0,43
0.41
0.40
0,38
0,37
0,36
0,35
0,34
0,33
0,32
0,31
0,30
0,29
0,28
0,26
0,25
0,24
Медь
р = 8,9 г/см9
3,94
2,80
1,92
1.62
1,40
1,09
0,95
0,89
0,83
0,73
0,67
0,62
0,59
0,55
0,52
0,50
0,48
0,46
0,44
0,43
0,41
0,40
0,39
0,38
0,37
0,36
0,34
0,33
0,32
0,32
0,29
0,28
0,27
404 Приложения
Коэффициенты ослабления т-лучей в

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
узком пучке, см—1
Приложения 405
Олово
р= 7,29 г/см9
13.4
7,82
5,62
2,81
2,25
1,48
1,19
0,98
0,83
0.67
0,58
0,52
0,48
0,45
0,42
0,40
0,38
0,36
0,35 |
0.34
0,33
0,32
0,31
0,30
0,30
0.29
0,28
0,27
0,27
0,27
0.26
0,26
0,26
Барий
р= 3,6 г/смш
8,64
5,60
3,40
2,20
1,60
0,91
0,71
0,52
0,43
0,35
0,30
0,26
0,24
0,22
0,21
0,20
0,19
0,18 1
0.17 |
0,16
0,16
0,15
0,15
0,15
0,14
0,14
0,14
0.13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
Платина
р » 21,54 г/смш
102
64
42
27
20
11
8,30
5,70
4,46
1 3,08
2,43
2,05
1.79
1,60
1,45
1.34
1,25
1,18
1,13
1.10
1,06
1,02
0,99
0,96
0,94
0,91
0,89
0,88
0,87
0.86
0,87
0,91
0,93
Свинец
р = 11.34~г/см*
60,0
35,0
24.4
15,4
II.8
6,58
1 4,76
3,31
2,51
1,72
1,37
1,12
0.99
0,86
0,79
0,72
0,68
0,64
0.60
0,58
0,55
0,54
0,53
0,52
0,51
0,50
0.48
0,47
0,46
0,46
0,47
0,49
0,51
Висмут
р = 9,8 г/см*
52,9
28,0
20,0
12,4
9,7
5,55
3.90
2,92
2,27
i,5a
1,21
0,96
0,81
0,74
0,68
0,64
0,60
0,57
0,53
0,50
0,48
0,47
0,46
0,45
0,44
0,42
0,41
0.41
0,41
0,40
0,41
0,43
0,44

X
0
Ю-5
ю-4
ю-3
5-Ю-3
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0.10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0.29
Ei (-*)
— оо
—10,935
8,633
6,331
4,725
4,038
3,355
2,959
2,681
2,468
2,295
2,151
2,027
1.919
1,823
1,737
1,660
1.589
1,524
1.465
1.409
1,358
1,310
1.265
1.223
1,183
1,145
1,110
1,076
1,044
1,014
0,985
0,957
0,931
1
I
0,9999
0,999 1
0,993
0,971
0,950
0,913
0,882
0,854
0,828
0,804
0,782
0.761
Р.741
0,722
0,705
0.688
0.672
0.656
0,641
0,627
0,613
0,600
0.587
0,574
0.562
0,551
0.539
0,528
0,517
0,507
0,498
0,488
1 0,478
X
0,30
0.31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,36
0,37
0,38
0,,°9
0,40
0,41
0,42
0,43
0,44
0.45
0,46
. 0,47
0,48
' 0,49
; 0,50
0,55
0,60
I 0,65
0,70
| 0,75
! 0,80
\ 0,85
0,90
1 0,95
1 1,0
U
1 1.2
1 1,3
Ei <-*>
0,906
0,882
0,858
0,836
0.815
0.794
0,775 1
0,755
0.737
0,719
0,702
0,686
0,670
0.655
0,640
0,625
0,611
0,598
0,585
0,572
0,560
0,548
0r454
0.412
0.374
0,340
1 0,311
0,285
0.260
0.239
0,219
0,186
0,158
1 0.135
ф (*>
0,469
0,460
0,452
0,443
0.435
0.427
0,419
0,411
0,404
0,396
0,389
0,382
0,376
0,369
0362
0,356
0,350
0,344
0.338
0.332
0,327
0,300
0,276
0,255
0,235
0.217
0,200
0.18b
0,172
0.160
, 0,I4S
0.128
0,111
0,096
406 Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Таблица значений ?,- (—х) и функций Кинга Ф (х)

Приложения 407
Продолжение приложения II
X
1,4
1.5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2.3
2,4 1
2,5
2,6
2,7
2.8
2.9
3.0
3,1
3,2
3.3
3,4
3.5
3.6
3,7
3.8
3.9
4.0
4,1
4.2
4,3
4.4
4.5
4,6
4.7
Е1 (~х)
0,116
о,юо
0,086
0,075
0,065
0,056
0.049
0.043
0,037
0,032
0,028
0,025
0,022
0,019
0.017
0,015
0,013
0,011
0,010
1 0,0089
0,0079
0,0070
0,С062
j 0,CC54
0,С048
0,0043
0.0038
0,0033
1 0.0030
0.0026
0,0023
0,0021
0.0018
0,0016
II
* (*) |
il_
0.084
0,073
0,064
0,056
0,049
0,042 1
0,037 ;
0,033
0,029
0,026
0,022
0,020
0,017
0,015
0,014
0,012
0,011
1 0,0094
1 0,0083
| 0,0074
0,0065
0.0058
0,0052
0,0046
j 0,0041
1 0,0036
0.0032
0,0028
0,0025
0.0022
0,0020
0,0018
0,0016
0.0014
X
4,8
4,9
5,0
5,5
6,0
6.5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
10
10.5
11
11,5
1 12
j 12,5
j 13,0
j! 13.5
¦¦ 14,0
14.5
1 15,0
15,5
i! 16»°
!j 16.5
:j 17,0
j! 17.5
Ij 18.0
18.5
1 19.0
19,5
j 20.0
1:
Ei (-°
0,0015
0,0013
0,0011
-6,4-10~4
-3,6
—2.0 1
— 1,15-10—4 1
-6,5-10~5
-3.8
-2.2
—1,2-10
—7,3-10
—4,2
—2,4 j
-1.410
—8,0-КГ 7
—4.7510-7
— 2,8
— 1.6-IO-7
—9,5 Ю- 8
-5,6
-3.3
— 1.9
— 1.13-I0"8
-6,6 10~9
-3.9
-2.3
— 1,4.10-9
-8,0 10~10
—4.8
-2.8
-1.7
0.98- 10~u'
*(*)
0.00125
0,0011
0,0010
5,6-10~4
3,2
1,8
1,0-10
5,9-10~5
3,4
2,0
1,1 10—5
6,5-10~*
3.8
2,2
1,3'10~6
7,5-10~7
4,4 10—7
2,6
1.5.10
1 8,5-10-8
1 5,2
3,0
i *'8
1,05- IO-*
1 6,2 10~9
3,7
2,1
1,3-10-9'
[ 7,610-1D
j 4,5
2,7
1,6
0,94-Ю-10*

408 Приложения
Показатели попадания распределения и выведения
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23 ;
24 |
25 |
26
27
•28
29
30
31
32
33
Элемент
Водород
Гелий
Литий
Бериллий
Бор
Углерод
Азот
Кислород
Фтор
Неон
Натрии
Магний
Алюминий
Кремний
Фосфор
Сера
Хлор
Аргон
Калий
Кальций
Скандий
Титан
Ванадии
Хром
Марганец
Железо
Кобальт
Никель
Медь 1
Цинк
Галлий
Германий
Мышьяк
/
г/день
250
—
—
~~"
—
300
—
—
5-Ю-3
—
4
—
—
—
1.4
1,3
6,7
—
2,8
0,8
—
—
—
Следы
4-10—3 |
0,012
Следы !
»
0,002
0,017
—
—
~~
/l
1,0
—
1.0
0,01
—
0,95
—
1,0
—
0,95
—
—
—
0,7
0,56
0,95
—
0,9
0,9
0,0005
—
0,005
0,05
0,1 |
0,8
0,2
0,2
0,28 1
0,1
0,001
0,01
0,03 1
1 /вз
0,75
—
—
0,25
0,72
—
0,75
—
0,73
—
—
—
0,60
0,53
0,73
—
0,70
0,70
0,25
—
0,25
0.27
0,3
0,65
0,35
0,35
0,39
0,35
0,25
0,25
0,2fi
Все тело
1 *6
19
—
4
123
230
—
1,08
—
19
—
—
—
13
19
—
38
18000
28
—
42
16
2,6
— 1
21 I
—
—
"""
5
2
280
1 с
0.1
—
—
—
0,18
0,03
0,65
—
—
1,5-10"
0,0005
—
—
0,01
0,0025
1,5-Ю-3
—
0,002
0,015
—
—
—
— !
ЗЛО!
4.10"
—
—
2-Ю-6!
—
—
—
—

Критический орган
Все тело
я ж 1
Костн
(селезенка)
Жир
(костн)
Костн
(зубы)
Все тело
» »
Кости
Кожа
Все тело
» »
Мышцы
Костн
1 Селезенка
1 (печень)
Костн
Почкн
»
Печень.
Кровь
(Печень)
| (селезенка)
Печень
*
(глаза)
| Костн
1 *
1 Почкн
»
(костн)
'2
1,0
0,9
0,006
0,6
0,07
0,95
0,1
—
1,0 '
0,92
0,1
1,0
—
0,75
0,99
0,04
, 0,6
0,5
0,06
0,009
0,16
0,64
0,68
0,14
0,68
0,08
5'10~4
0,15
0,82
0,35
0,02
0,04
^вд
1,0
1,0
4-Ю-3
2.10~5
0,5
5-10—2
0,1
0,1
—
0,95
0,2
0,08
0,95
—
0,7
0,25
2-10~5
2Л0~4
1 510—4
7-10~4
0,004
0,01
0,8
0,004
Ы0~3
0,004
0,09
2. Ю-2
4-Ю-4
2*10—4
з-ю-4
9* Ю-4
/вз
0,75
—
0,09
—
0,36
4-Ю-2
8-Ю-2
8-Ю
—
0,73
0,2
0,074
0,73
—
0,53
0,41
8- Ю-3
0,12
0,025
0,004
2-Ю
0,09
0,65
0,007
0,002
0,007
0,13
5-Ю-2
од
5* Ю-3
3-10"
1 —
т6
19
4
400
138
15
180
140
140
—
19
1600
22
19
i —
1 37
18000
15
15
50
ПО
2,5
5
65
8,4
21
8
39
23
3-Ю3
6
37
120
С
0,1
—
—
—
0,75
0,13
МО-4
2-10—4
—
1.5- Ю-3 j
0,09
0,009
1,5- Ю-3
—
1 0,0035
0,15
~~
—
—
3-10~5
б*ю—7
2-Ю-5
5-Ю-4
2*10—7
з* ю-6
Следы
6-Ю-6
1 -10~4
<ыо-6
—
—
—
/2
1,0
—
0,35
—
0,5
—
0,1
_
—
1.0
0,3
0,14
1.0
| 0,58
0,03
—
0,1
0,014
0,08
1,0
0,02
"""
0,02
0,33
0,15
0,4
0,02
0,01
"""
ПРИЛОЖЕНИЕ III
химических элементов в человеческом организме
Приложения 409

410 Приложения
34
35
3<3
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54 1
55 1
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Элемент
Селен
Бром
Криптон
Рубидий
Стронций
Иттрий
Цирконий
Ниобий
Молибден
Технеций
Рутений
Родий
Палладий
Серебро
Кадмий
Индий
Олово
Сурьма
Теллур
Йод
Ксенон
Цезий
Барий
Лантан
Церий |
Празеодим |
Неодим 1
Прометий |
Самарий
Европий
Гадолиний
Тербий
Диспрозий
Гольмнй
Эрбий
Тулнй
Иттербий
Лютеций
/
г/день
1 Г~
—
—
—
3-10-4
—
1
1 "
Следы
1 ~
—
—
1 —
—
—
—
—
—
—
2-10-4
—
—
—
—
Следы
—
~~
—
—
—
—
—
—
—
"¦"
—
—
1 Г|
1 ZT
—
—
1,0
0,6
0,0005
0.0005
0,45
0,7
1 0,5
<0,0005
0,2
0,2
0,02
0,0025
—
0,0087
0,03
0,25
1.0
—
1.0
0,1
0,003
0,0005
0,005
0,0005
0,0005
0,0001 1
0,0005
—
—
0,12
—
0,0005
0,25
0,0005
1 ^вз
1 Z~
—
—
0,75
0,55
0,25
0,47
0,6
0,5
0,25
0,35
| 0,35
0,26
—
! 0.25
—
—
0,37
0,75
—
0,75
0,35
0,25
0,25 !
0,25
—
0,25
0,25
0,25
—
—
0,31
—
0,25
—
0,25
Все тело
1 Т6
25
—
—
13
190
550
5000
73
—
1 0,8
86
18
5
2
260
24
67
370
1700
130
—
25
120
23
330
420 1
47 |
48 |
5 1
360
340
—
33
—
360
18
6
1 с
—
1 —
--
—
—
1 _
—
—
—
—
1 —
—
—
—
АЛО'7
—
—
—
— 1
—
—
—
—
—
—
—
— |
—
J

Продолжение приложения III
Приложения 411
Критический орган
Почкн
Все тело
Мышцы
Кости
»
I (Легкие)
Кссти
*
*
Почки
»
»
»
Печень
»
Костн
(легкие)
Костн
Почки
Щит. железа
Все тело
Мышцы
Костн
»
»
»
»
»
»
(селезенка)
Кости
(селезенка)
Кости
Костн
Кости
»
»
1 '2
0,07
0,54
0,7
0,65
0,004
0,62
[ 0,4
0,5
0,1
0,04
0,08
0,5
0,1
0,8
—
0,8
0,007
0,25
0,2
0,2
—
0,45
0,96
0,3
0,8 I
0,6 |
0,4 1
0,7
0,65
0,006
0,7
0,004
0,9
0,5
0,92
0,45
0,5
'м
! —
0,42
0,25
з-ю-4
2-10—6
ю-4
0,13
2-10
2-10~3
2-Ю-5
0,01
0,02
ЬЮ-4
2-Ю-3
—
0,0026
з- ю—5
з-ю~4
7-10—4
0,2
—
0,48
0,07
1 • Ю-3
2-10—4
ЬЮ-3
—
2-Ю-4
3-Ю-5
4- Ю-7
2. Ю-4
2-10-6
—
<ыо-4
4-Ю-4
0,0001
2-Ю-4
/вз
—
1 0,33
0,22
0,14
—
0,058
0,12
2-Ю-4
3-ю—3
0,01
2-Ю
410—2
2-10~3
0,10
—
0.076
_
—
0,02
0,15
—
0.36
0,2
0,1
0,1
0,63
—
0,09
0,05
—
0,09
— |
—
0,07
0,18
—
0,0/5
Ч
3
13
4-Ю3
>500
34
1 180
! 50
150
4
20
28
61
3
100
—
72
150
5
15
120
—
17
^200
35
500
50
35
100
4-Ю4
5
1400
850
170 1
37
110
—
6
С
—
—
6-Ю-5
—
—
—
—
1 Следы
' —
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3,5.Ю-4
—
—
—
—
Следы
—
—
—
—
—
—
—
— |
—
—
—
Л
1 0,03
—
0,44
0,4
0,55
—
0,23
0,25
з-ю-4
0.005
0,04
0,05
0,1
0,006
0,75
0,02
0,3
—
0,01
0,06
0,2
—
0,48
0,7
0,4
0,4
0,25
0,35
0.35
0,2
0,35
—
0,6
0,22
0,7
0,32
о,з

72
73
74
75
76
П
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
Элемент
Графняй I
Тантал
Вольфрам
Рений
Осмий
Иридий
Платина
Золото
Ртуть
Таллий
Свинец
Висмут
Полоний
Астатин
Радон
Франций
Радий
Актиннй
Торий
Протактиний
Уран
Нептуний
Плутоний
Америций
Кюрий
Берклий
(Калифорний
/
г/день
—
—
—
Следы
3-10~4
—
—
7-10~13
2. Ю-6
—
—
/l
0,0005 1
0,1
0,5
0,2
0,1
0,1
0,45
0,15
0,03
1,0
1 0,2
<0,003
0,0005
0,0005
0,0005
0,0005
0,0001
0,0005
0,0005
/вз 1
—
0,50
0,35
0,30
0,32
0,26
0,75
0,35
0,25
| 0,25
0,25
0,25
0,25
Все тело
" * 1
150
7
13
12
3
100
27
2 Ю4
430
180
270
42
1100
440
С |
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
1 —
Примечание к приложению III
/—дневное поступление элемента в организм, г;
/\ —доля изотопа, поступающая из желудочно-кишечного тракта в кровь;
/2 — доля изотопа в критическом органе, взятая по отношению ко всему количеству
изотопа, находящегося во всем теле;
/2 — доля изотопа, поступающая из крови в критический орган.
/вд—доля, поступающая в критический орган при попадании изотопа в организм череа
рот;
/вз—то же, при попадании через дыхательные пути;
Гд—период биологического полувыведеиия;
С—средняя концентрация изотопа в критическом органе;
г число граммов изотопа
число граммов ткани в критическом органе '

Продолжение приложения III
Критический орган
Селезенка
Печень
(легкие)
Кости
Щит. железа
(кожа)
Почки
(Селезенка)
Почки
»
(печень)
Почки
Мышцы
Кости
Печень
(почки)
Селезенка
(легкие)
Щит. железа
Легкие
Все тело
Кости
1 *
(почки)
Кости
»
| Почки
(кости)
Кости
»
(легкие)
Кости
»
j —
/2
0,03
0,5 *
A,0)
0,65
0,005
0,8
0,15
0,08
0,26
0,06
0,98
0,84
0,51
0,8
0,48
0,3
0,06
A.0)
0,2
1
—
0,99
0,9
0,003
0,82
0,65
0,065
0.85
0,93
0,75
0.0)
0,9
0,9
1 —
^вд
—
2 Л О"
—
0,008
МО"
0,12
0,01
3*10~4
0,011
0,024
0,0098
—
0,24
5-Ю-2
—
—
ело—4
—
0,07
—
—
0,015
0,009
910-6
i 4. Ю-4
2.10—1
2 Ю-4
ю-4
5- Ю-4
1 ью-4
1
МО
1 • Ю-4
1 —
/вз
— !
0,075
@,08) '
0,024
1. 10~3 ;
0,12
2-Ю-2
0,006
0,033
0,072
0,25
—
0,26
0,098
—
—
0.004
@J2)
0,05
—
—
, 0,026
; —
—
| 0,2
—
0,08
0,05
—
0,18"
@,12)
0,063
0,063
1 —
Гб
10
130
10
5
0,5 !
5
23
130
64
50
50
—
17
<730
—
2
57
D0)
180
—
—
1 2104
1200
ПО
i 4104
400
30
300
100
4,3- Ю41
C60)
890
600
1 —
с
—
—
—
—
—
—
—
—
Следы
—
—
—
210
—
—
—
—
—
—
—
, 2. Ю-14
i ~"
—
—
—
2-10—8
ыо-9
—
—
—
j —
1 —
1 —
/2
0,15
0,3
—
0,08
0,0025
—
0,05
—
0,11
0,24
—
—
0,06
0,3
0,35
—
0,02
—
0,07
—
—
0,075
0,3
—
0,78
0,45
0,33
—
1 0,65
0,7
—
! 0,25
0.25
1 —
Значения У 1,/2, /вд» /вз и *б даны для растворимых соединений, исключая те случаи,
где критическим органом являются легкие.
При вдыхании растворимых веществ fB3*= @,25 + 0,5/х)/2- Если /2 неизвестно, т«
можно воспользоваться значением f3. Если легкие являются критическим органом, то
/вз—0,25A— /j). При вдыхании нерастворимых или слаборастворимых веществ/вз=»
*= 0,12. Если часть вещесгвч попадает при вдыхании в желудочио-кишечиый тракт, те
/Взе 0.625A — fi). При попадании через рот растворимых веществ/вд=«/х/2» а при
попадания нерастворимых /,
I - fu
тС
М
где т—вес критическою органа, г.
М — вес всего тела, г.
Органы в скобках — критические органы второго плана.

414
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ IV
Проектные предельно-допустимые мощности доз с учетом «запаса» для
времени пребывания в зоне облучения t час. в неделю в зависимости от
назначения помещения
Категория облучения п тип помещения
Категория А
\. Основные помещения для постоянной работы с источниками
ионизирующих излучений
2. Полуобслуживаемые помещения, в том числе ремонтные
коридоры с периодическим обслуживанием
3. Необслуживаемые помещения, пребывание в которых в нор-
мальных условиях исключено и допустимо только в слу-
чае аварий или ремонта
Категория Б
Помещения, смежные с основными, в которых не ведутся ра-
боты с радиоактивными веществами, но в которых люди на-
ходятся в служебное время
Категория В
Жилые помещения (непрофессиональное облучение)
* Естественный фон — мощность дозы радиоактивных излучений для данной местно-
сти, создаваемых космическими и радиоактивными излучениями почвы, сооружений и
жилых объектов при отс\тствии посторонних источников радиоактивных излучений. На
земной поверхности мощность дозы, создаваемая естественным фоном, изменяется в пре-
делах от 0,003 до 0.02 мкр/сек., а в отдельных местах и больше. Прн расчетах естествен-
ный фон принимается равным 0.01 Mpjnac.

Приложения
415
ПРИЛОЖЕНИЕ V
Предельно допустимые концентрации радиоктивиых веществ
в воде открытых водоемов и источников водоснабжения,
воздухе рабочих помещений, атмосферном воздухе саиитарно-защитиых
зон и атмосферном воздухе населенных пунктов
Изотопы
Тритий
Бериллий-7
Углерод-II
Углерод-14
Азот-13
Азот-16
Кислород-15
Фтор-18
Натрий-22
Натрий-24
Кремний-31
Фосфор-32
Сера-35
Хлор-36
Аргон-37
Аргон-41
Калий-42
Кальций-45
Кальций-47
Скандий-46
Скандий-47
Скандий-48
Ванадий-48
Хром-51
Марганец-52
Марганец-54
Марганец-56
Железо-55
Железо-59
Кобальт-57
Кобальт-58т
Кобальт-58
Кобальт-60
Никель-59
Никель-63 . . .
Никсль-65 ....
Медь-64 . . .
Цинк-65 . . .
Циик-69щ ....
Циик-69
Галлий-72
Германий-71
в воде откры-
тых водоемов
и источников
водоснабжения
3-ю-!
5-Ю-7
—
2-10"
—
—
—
—
1-
9-
8-
6-
5-
7-
7-
1-
10-7
10~8
10~о 1
Ю"! i
10 9
ю-; !
10~7
—
—
6-
3-
Ь
1.
3-
8-
8-
5-
9-
3-
3
3
1
I
6
3
1
6
8
3
6
I
! 2
5
I
1 5
10-9
10-9
ю-8
ю-8
ю-8
ю-9
ю-9
10~7
ю-8
ю-8
ю-8
ю-8
ю-8
ю-7
ю-7
ю-8
ю-8
ю~8
ю-9
>ю-8
ю-8
• ю-8
• ю-8
-ю-X
.ю~8
• ю-7
ПДК, кюри/л
рабочих
помещений
2-10- ?
ь
3
4-
2-
6-
2-
I-
з.
9
ь
1.
7.
з.
2-
2-
6
2-
I
з.
2-
2
5-
Ь
6.
2
1
4
5
3
3
2
9
5
9
5
6
5
1
в
3
7
2
1 6
ю- •
ю-!
ю- 9
ю- 9
ю-'"
ю-?
10"о
ю- 9
10-'2
ю-'°
ю-,9
ю-"
ю-'°
ю-"
ю- 9
ю- 6
ю-,9
ю-10
ю-"
ю-10
ю-! J
ю-J"
ю-10
ю-"
1°", п
ю-10
10"!п
ю-!"
ю- °
Ю" i
ю-10
• ю- 9
10~!i
10"п
ю-10
•ю"!п
-ю-*?
• ю-9
•!0~!п
•ю-»;
•10",п
-ю-'?
• ю-9
В воздухе
санитарно-за-
щитных зон
2-10- 9
Ь
3-
4-
2-
6-
2-
1-
3-
9-
Ь
Ь
7-
з.
2-
2-
G-
2-
Ь
з.
2-
2-
5-
1-
6-
2
1-
4-
5-
3
3
2
9
5
9
5
6
1 5
1 1
6
з
7
2
1 6
1° л
ю-1*
ю-10
ю-10
10~!п
10 , о
10~о
10" ?
10~ 3
10~ п
10" 2 1
Ю-? !
10" 9 !
1о~ n i
l0-i0 ,
10~,п
10~10
1о~ ,
ю-1?
10~
10-
Ю" !
10~ о
10~ о
ю-]0
ю-;
Ю" ,
ю-
ю-
ю-
10~ п
ю-10
ю- 2
ю~ ?
10~ \о
•10" ?
•10~ п
•10~ о
•10-2
*10~ п
•ю- ?
•10~ п
• ю-10
населенных
пунктов
7Л0-11
1
з
4-
2-
б-
2.
1-
3-
9-
1-
ь
7-
Ь
2-
2-
6-
Ь
1.
з.
9.
2.
о-
1.
6-
2
1-
4-
5-
1
з
2
9
5
9
5
6
5
1
2
3
, 7
2
1 6
Ю-1
ю-;
ю-
ю- '
10-2
10-
10-
10 1
Ю" о
10-
10~з
10~ 2
10"з
10 8
ю- *
10~
ю- ?
10" 2
10~з
10 12
ю- !1
10 Гз
10 ]
зо-J
10~з
10-2
10 з
ю- 32
10-2
10 13
10" 4
10 12
1(Г з
•Ш~ 9
10-2
•ю-
Ю" „
•10-2
•ю- I
.10-2
• ю-11

416 Приложения
Продолжение приложения V
Изотопы
Селен.75
Бром-82
Криптон -85
Криптон-87
Криптон-88 ......
Рубидий-86
Рубидий-88
Стронций-92
Цирконий-97
Ниобий-93т
Ниобий-95 |
Ниобий-97
Молибден-99
Технеций-96
Рутений-97
Рутении-105 ...... 1
Рутений-106
Родин-103тг
Родий-105
Палладий-1оЗ
Палладий-109
Серебро-105
Серебро-1 JOrn |
в воде отхры
тых водоем01
и источников
[водоснабжения
I МО'7
210—8
6'Ю-9
2 10—8
8-Ю-8
I - Ю-8
—
—
—
—
"""
7-I0-9
0,1 мг/л
—
2.10- 6
3-10- 8
3-10" 9
3.10"п
ыо- 8
2.10" 8
6.10- 9
8-10- 9
2-10" 8
8-10~ 9
2.10- 7
2.10" 8
5.10- 9
Мо~ 1
3.10- 8
310- 7
1-ю-;
310~ f
ью- 8
5-Ю" 8
2.10- 7 |
8-10- 7
5« 10- 8
ыо- 7
2-10- 8
3-10- 8
3-ю- 9
3'10- 6
3-ю- !
8« 10- 8
2.10- 8
3.10- 8
9« 10- 9 1
пдк.
=ч
| рабочих
[| помещений
1 4-10-'"
ью-'0
ью-'0
4-10-' °
ыо-10
2-Ю-10
3.10- 9
6.10-9
ыо- 8
ыо- 9
б-Ю-'0
1-10—"
1,0 мг/м*
ЫО" 9
ЫО °
ЗЮ_ з
31°- 0
3-10 °
310 \1
ыо Ч
2-10 .,
з-ю_ о
ЗЮ_ о
ыо ,
зю_ |
?-!2- !
Ь10-10
Ь10 9
5'10 in
2-10-'°
3-10_,п
2-Ю- "
2.10_°
3-10—'2
ы^-,?
е-ю-1!
2-Ю-,9
8- ю~;'
5-Ю- °
б-Ю-'2
6-Ю-*
5-'°~п
7-10~S
4 10-°
8-10_n
МО-11 |
кюри/л
в воздухе
1 саиита рио-за-
J ЩИТНЫХ ЗОИ
1 4- Ю-1'
ыо-"
ыо-"
4-Ю-11
ыо-11
2-10-"
з-ю-10
б-Ю-'0
Ы0- 9
ыо-'0
6- ю—ч
7-Ю-»2
0,1 мг/м3
1 ю—,0
з-ioZ.T
ыо 2
310-4
3-10 ,
3-10
з-ю
3-10 g
2.10_,2
з-ю •
з-ю
ыо-
Ь1°-
3,1°-
9.10 ?
Ы0_ |
Мо in
5.10- ?
2-Ю-'' |
з-ю-..
2-КГ
2-10-
з-кг"
N0"
6-10- Ц
2-10-2
8.10- 2
5-Ю-"
б-Ю-»?
б-Ю"9
510—
7.10-
5>10~ J
8'10_ ,о
Ы0~12
| населенных
| пунктов
1 4-Ю-12
ыо-12
ыо-12
4-Ю-12
ыо-'2
2-Ю-12
з-ю-'2
2-Ю-'1
3-10—и
з-ю-"
б-Ю-'2
7-Ю-13
0,01 мг/мя
ЫО-"
з-ю-!"
ЫО ,
•з-ю ,
3-10,-
з-ю ;
З-Ю" f
ыо о
2.10 °
310_ 2
З-Ю" 2
ыо" ,
ыо *
з-ю \1
9.ю~ ;
МО",
1- ю- f
5-Ю-"
2-10- ^
з-ю- «
2-10-2
2-Ю- 2
З-Ю- \l
МО" "
6-io-ia
2- Ю- '
8-10-'3
б-Ю- f
б-Ю" \*
б-Ю- "
5-Ю-12
7-I0-'2
4-Ю-12
8 .Ю-13
МО-13

Изотопы
Серебро-111 .
Кадмий-109 .
Кадмий-115т
Кадмий-115
Индий- 113т .
ИидийЛ14т
Индий-115т .
Индий-115 . .
Олово-113 . .
Олово-125 . .
Сурьма-122 .
Сурьма-124 .
Сурьма-125
Сурьма Л 29
Теллур-125т .
Теллур-127т .
Теллур-127
Теллур-129т .
Теллур-129 .
ТеллурЛ31т .
Теллур-132 .
Теллур-133
Йод-126 . . .
Йод-129 .
Йод-131 .
Йод-132 .
Йод- 133 .
Йод-134 .
Йод-135 .
Ксенон-131т
Ксенон-Ш
Ксенон-135
Цезий-131 . .
Цезий-134т .
Цезий-134 . .
ЦезнйЛЗб
Цезий-136
Цезий-137
Цезий Л 38
Барий-131
Барий-139
Барий-140
Лантан Л 40
Лантан-141
Лантан Л 42
ЦерийЛ41 . .
Церий Л 43 . .
ЦерийЛ44 . .
Церий-145 . •
в воде откры-
тых водоемо!
и источников
[водоснабжения
. 1 ью-'8
5-10~8
7.I0-9
1 -10—8
4-Ю-7
5-10-9
I- I0—7
. 0,1 мг/л
¦ 2-10-9
• 5-10-9
• 810-9
• 7-10 я
. 1 3-Ю-8
• 1 3-10-8
' 7-10~8
• зю 1
• 1 ЫО"8
6-10
. 1 2-10~8
•1 210"«
• 4- 1СГо
7.10~9
—
—'
—
. : 2-10—I |
з. ю~J
' Ь1(Г
• 7Л(Г1
- | МО""9
. ; — '
• 1 5",0"S 1
Ы0"~й6
' 7'10~о
7-Ю-9
,| —
.1 — 1
. .з-иг*
Ы0~8
ЗЛО'9
> 1 — '
пдк
рабочих
1 помещений
1 2Л0~10
5. ю-; j
4'10~ о
2Л0~10
7-10—9
2Л0"П
2Л0"9
1 мг/м*
5-нг!!
8Л0 п
— 1 U
МО м
! зло-
зло g
2.10^0
МО ,
4>10-10
9-Ю ,
310 '
4-10-1 о
Ы0 о
2-10 ,,
8-10 ,
2-10 ,
9Ю~ Г
2-10,,
зю" i
5.10-5
'•Ю ""I
Я- Ю,
МО"
4-10~°
з. ю-®
6-10,. .
ЫО, '
9>'° in 1
2-10- ? !
ью-'
МО ,„ 1
4-Ю-!0 !
4-10 ,, 1
4-ю- 1 I
ыо"!0
з. ю-?
з-ю-9
2-»0" „
2-10- °
е. ю-12
5- Ю-9 1
. кюри/л
в воздухе
1 саиитарно-за-
1 щитиых зон
1 2. Ю-1'
5I0-J|
4. Ю-12
2>10_!п
7-Ю-'0
2-10-12
2-Ю-10
0,1 мг/ма
5-10-!,
8-10 ,
МО i
2-10 ,,
1 3.101 о
2.10 ,
1-Ю- *
4-10- 2
910- '
3-Ю ,п
4.10" ?
2-10-
ыо '
2.10~2
8-Ю~ 2
2-10- !
9-10- 3
2-10- I
3-10- 2
5-10-
ыо-'1
2- ЮГ*
1'1СГ?п
4-10-0
з-ю—!?
б-Ю" °
1-Ю" '
9-10- ?
2-10—1 j
Ь1° in
lio— °
4-Ю" 1
4-Ю- о
4-10- 2
1 -10—. 1
3.10 "
з.ю-'°
2.10-
2- Ю-1*
б-Ю-13
5.10-'° 1
1 населенных
1 пунктов
1 f-J2—«s
5-10 ,,
21°- г
710-3
2-ю \;
2-10 "
0,01 мг/м-
5-Ю-!-
8.10" Г
ыо :
2-10 .".
з-юГ,
2-10 ,
- — 1
1Л0 ,
— 1 а
4Л0 ,.
9Л0 ,"
ЗЛО /
4.10 ..
2.ю :
1Л0 .
2.10
8Л0
•— i ••
2Л0
— 1 ••
9Л0 .\
2ло ,:
— 11
зло
5Л0 .
ыо :
ыо
зло .
ыо
зло
6Л0
ыо ;
9ло :
2ло ,
ыо *
МО" .
4Л0 '
4Л0
4-10",
ыо~:
зло-
зло-
2Л0" '
2Л0~
6Л0"|ь
5Л0-1
Продолжение приложения V
Приложения 4Р

Продолжение приложения V
418 Приложения
Изотопы
Празеодим-142
Празеодим-143
Празеодчм-144
Празеодим-145
Празеодим-146
Неодим-144
Неодим-147
Неодим-149
Прометий-147
Прометий-149
Самарий-147 .
Самарий-151 .
Самарий-153 .
Европий-152т
Европий-152 .
Европий-154 .
Европий-155 .
Гадолиний-153
Гадолиний-159
Тербий-160 .
Диспрозий-165
Диспрозий-166
Гольмий-166 .
Эрбий-169 . .
Эрбий-171 . .
Тулий-170 . .
Тулий-171 . .
Иттербий-175
Лютеций-177
Гафний-181 .
Тантал-182
Вольфрам-181
Вольфрам-185
Вольфрам-187 .
Рений-183 . .
Рений-186 . .
Рений-187 . .
Рений-188 . .
Осмий-185 . .
Осмий-191т .
Осмий-191 . .
Осмий-193 . .
Иридий-190
Иридий-192
Иридий-194
Платина-191 . .
Платина-193т
Платина-193
Платина-197т
в воде откры-
тых водоемов
и источников
водоснабжения
9-КГ9
ыо-8
—
—
—
0 Л мг/л
2-10~8
8-Ю""8
6-10-8
Ы0~й
0,1 мг/л
\-\o~l
2.10"!
2 10 :
2-1(Г*
6-10 1
6-10 ,
б-ю":
2-10^
Ь10~
Ы0~7о
МО"!
9-Ю-9
3-Ю~8
з-ю 
Ы0~8
мо~„
з-ю 
з- ю~8
2-Ю-8
1 - ю—8
1 -10 X
з-ю.
2-Ю""8
8-10~8
i - ю—8
0,1 мг/л
910—9
2.10~8
710~7
5.10-8
2 10~8
5.10-8
МО"8
9-Ю-9
з-ю-8
з-ю-7
310~7
з-ю-7
пдк.
рабочих |
помещений |
2-ю-;° |
2.Ю-10
3-10—9
5-Ю-9
2-Ю-9
I мг/м3
2-10-10
МО"9
6-Ю-"
2-10~10
1,0 мг/м3
6-10~"!„
4-10ZS
3-10 ,
I- Ю I
4-10,,
710
9-10 '
4-10- °
310 '
2-Ю ,п
210- °
2-Ю- °
4-10- °
6 ю- ?
з-ю- .1
ыо"!
610-°
5-Ю-!?
4-10
2-10 '
LI0-
1-10- °
З-Ю" °
2.10- '
2.10-10,
1,0 мг/м
2.10~10
5.10~п
9-10~9
4.10-10п
з-ю~!°
4-10- ?
з-Ю"" ;
1 2'10 .п
6-10~10
5-Ю-9
з-ю-10
1 5-Ю-9
кюри/л
в воздухе
саиитарно-за- 1
щитных зон |
2.10~п
2.10~п
З-Ю'10
5 10~!0
210—10
0,1 мг/м*
210—1!
110—^
6-10~12
2-101
0,1 мг/м*
6-НГ!?
4-10
3-10 i
Ы0 ,f
4-10 \1
7-10 о
9-10 ,
4-10 *
з-нг *
2.10- ?
2-ю"";!
2-10
— 11
4-10
6-ю '
з-ю"" :
* tt
ыо
6-10"!
ft
5.Ю ;
4-10" \t
210"" f
МО"
ыо
3.10~п
t t
2-10 и
** t t
210 n
0,1 мг/м*
2-10~"П
to
5-10 li
9.10-10
4.10~H
3.10~П
1 4-10;
ЗЛО"!2
2-10"
6.10~П
5.10-10
з-ю—!!
5.10-'°
населенных
пунктов
2.10-;»
2-Ю-12
з-ю-;;
5-Ю-11
2-Ю-11
0,01 мг/м3
210-12
г-ю—!1
6-ю-'3
2-Ю-12
0.01 мг/м3
6-Ю-13
4-Ю-12
з-ю-12
1-10-'3
4-Ю-1*
710-13
9-Ю-13
4-10-12
з.ю-13
2-10-"
2-10-'2
210-12
4-Ю-12
6. ю-12
з-ю-13
ыо-12
6.10-12
5-10-'2
4-10—|3
2.10—13
ЫО2
ЫО2
з.ю-'2
2.10-1 ?
2-10—|2.
0,01 мг/м3
2-Ю-12
5-Ю-13
9-10""
4-10-12
З-Ю-12
4-Ю-12
З-Ю3
2-Ю-'2
6-Ю-12
5-10-"
З-Ю-12
1 5-Ю-11

Продолжение приложения V
Приложения 419
Изотопы
Ртуть-203
Таллий-200
Таллий-201
Таллий-202
Таллий-204
Свинец-203
Висмут-210
Астатин-211
Торон-220
Радон-222
Радий-224
Радий-226
Радий-228 i
Актиний-228
Торий-227
Торий-228
Торий-230
в воде откры-
тых водоемов
и источников
(водоснабжения
з-ю-8
4. Ю-8
1 • КГ-8
4.1(Г8
5-КГ-8
910~8
510-9
7Л0~Ъ
5. Ю-8
2.10-8
2. Ю-8
ыо-7
ыо-11
5-Ю-9
ью-8
2. Ю-8
ыо-8
ью-7
2-Ю-11
5-10-Ю
—
—
2.1(Г10
7-Ю-10
5.10-11 1
8-Ю-12
6.Ю-10
З-Ю""8
5.Ю-9
2.1(Г9
5.10-10
пдк
рабочих
помещений
6.ИГ10
6
2
8
8
1
7
1
9
2
3
2
3
2
1
1
6
1
1
7
1
3
2
7
3
4-
2-
2-
2-
6-
2.
• ю-10
• ю-10
• ю-10
• ю-10
• ю-9
• кг11
10~9
•ю-10
• ю-10
-ю-11
• 1(Г"9
ю-14
кг11
• ю-10
кг11
ю-12
ю-10
ю-14
10~12
ю-11
ю-п
10~13
ю-13
ю-14
ю-14
10~15
ю- п
ю-13
ю-15
ю-15
, кюри/л
в воздухе
санитарно-за-
ЩИ1НЫХ ЗОН
6-10—м
6. ю-11
2-101
8-1(Гм
8-10—ll
ыо-10
7.Ю-12
Ы0~10
9-Ю-11
2-Ю-11
зло-12
2.100
310~15
2-102
ЫО1
ыо-12
6-Ю-3
ыо~п
ыо-15
7-Ю-13
3-ю-12
110~И
2-104
7.Ю-14
3-Ю"5
4.ИГ16
2-Ю6
2-Ю2
210-14
6-Ю6
2-10-16
1 населенных
1 пунктов
6-ИГ12
| 6-ИГ12
2.102
8-Ю"2
8-Ю"2
ЬЮ-11
710~13
МО1
9-Ю-12
2-Ю—12
310-13
210-п
310~16
2-103
Ы0~12
ыо-13
6-Ю"4
ыо-12
МО46
7-1СГ14
Ы0~12
з-ю-12
2 Ю-15
7-10-15
з-ю—16
4-106
2. Ю-17
2-Ю-13
2-Ю-15
6-1СГ17
2-Ю-17

420
Приложения
Продолжение приложения V
ПРИМЕЧАНИЯ К ПРИЛОЖЕНИЮ V
1. ПДК относятся к материнским изотопам, хотя и рассчитывались с учетом актив~
ности дочерних изотопов, которые могут накопиться в организме в процессе распада
материнского изотопа.
2. Для радона и торона ПДК рассчитывались в предположении, что наряду с радо-
ном во вдыхаемом воздухе в 100%-ном равновесии находятся все короткоживущне про-
дукты распадоп до RaC' и RaC" включительно, а для торона — до TliC и ThC" вклю-
чительно.
3. В воде подземных источников, используемых для хозяйственно-питьевого водоснаб-
жения, допускается содержание радиоактивных элементов только естественного проис-
хождения в концентрациях, не превышающих предельно допустимые. Загрязнение ис-
кусственными радиоактивными веществами воды подземных источников, предназначен-
ных для централизованного хозяйственно-питьевого снабжения, не допускается.
Содержание радиоактивных веществ в прудах, предназначенных для разведения ры-
бы, не должно превышать естественного фона.
4. Отсутствие данных о ПДК для некоторых короткоживущих изотопов или инерт-
ных газов в воде объясняется их малым практическим значением.
5. Предельно допустимые концентрации смесн радиоактивных изотопов с неидеити-
фицированным изотопным составом в воде открытых водоемов устанавливаются там. где
это возможно, с учетом отсутствия тех или иных конкретных изотопов от 1 • 10 ^до 3 *
• 10 11* В случае смеси Р- и т--активных продуктов, деления неизвестного состава нли.
а-активных смесей неизвестного состава ПДК равно 5-Ю-11. Для любых смесей с не-
установленным изотопным составом ПДК равно 3-10
— П.
Для воздуха рабочих помещений
ПДК X -активных смесей неизвестного состава, равно как и любых смесей и иенденти-
фицироваииым изотопным составом равно 2 • 10""*' При наличии даннных об отсутствии
в смеси тех или иных а или Р'Излучателей ПДК может быть повышена до3.1(Г~*2«
Изотопы
Торий-231
Торий-232
Торий-232
Торий-234
Торий-ест
Торий-ест ,
Протактиний-230 . . . .
Протактиний-231 ....
Протактиний-233 . . .
Уран-230 до 237 ... .
Уран-238
Уран-240
Уран ест
Плутоний-239
Все изотопы нептуния,
плутония (кроме плу-
тония-239), америция,
берклия, калифорния и
кюрия
в воде откры-
тых водоемов
| И ИСТОЧНИКОВ
водоснабжения
7-КГ®
1-ю—"
0,1 мг/л
5. КГ*
2-Ю-11
0,1 мг/л
7-1<Г?А
зло-10
з-иг*
з-ю-11
0,05 мг/л
ыо-7
0,05 мг/л
5-10-11
ыо-10
пдк,
рабочих
помещений
ысг*
2-КГ5
0,02 мг/мз
з.1сг|!
5- КГ15
0,02 мг/м*
&л<т\1
ыо-
2.1Г
2-10-14
0,02 мг/м*
2. Ю-10
0,02 мг/м*
2-Ю-15
5-Ю-15
кюри/л
в воздухе
санитарио-за-
ЩИТНЫХ ЗОИ
Ь10"!«
2-Ю-16
2- \{Ггмг/м*
З-НГ12
5-КГ16
2Л0Ггмг1м*
8-ю—;*
ыо- f
2-ю—J!
2-Ю-15
2-1(Г*мг/м3
2.10~п
2-\(Г3мг/м*
2Л0~16
5-Ю-16
населенных
1 пунктов
ыо-;1
2-КГ17
2-10-*мг/м*
зло-}3
5-Ю-17
2-1(ГАмг/м*
8. КГ!!!
Ь1°" \1
2-10- *
2-Ю-16
2-1G~ Амг/м*
210—12
2А(ГАмг/м*
2-Ю-17
5-10-17

Редактор издательства М. С. Архангельская
Технический редактор М. К. Лттопович
Переплет художника В. С. Кулинич
Сдано в производство 22/1II 1961 г.
Подписано в печать 2/IX 1961 г.
Бумага 60 X 90Vi6 бум. л. = 13,25 печ. л. 26,5
Уч.-изд. л. 26,22
Г-09646 Заказ 112
Тираж 5450 Цена 1 р. 07 к.
МЕТАЛЛУРГИЗДАТ
Москва Г-34, 2-й Обыденский пер, 14
Типография Металлургиздата,
Москва, Цветной б., 30

ПРИ ПОЛЬЗОВАНИИ ПРИЛОЖЕНИЯМИ
СЛЕДУЕТ УЧЕСТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
Стр.
410
410
410
410
411
411
411
415
415
415
415
416
416
416
416
416
Строка
Графа 6,
3 св. |
Графа 5,
24 сн. 1
То же,
23 сн.
То же,
22 сн.
Графа 5,
29 сн.
Графа 4,
27 сн.
То же,
15 сн.
Графа 2,
34 сн.
То же,
33 сн.
То же,
18 сн.
Графа 5,
1 19 сн.
Графа 5,
42 сн.
i То же,
39 сн.
Графа 3,
37 сн.
Графа 4,
: 28 сн.
То же,
3 сн.
Напечатано
25
-_
0,25
_
6i
0,10
0,63
8-10-8
6-ю-9
9-10-8
2-30-11
3-ю-1*.
310Г11
МОГ"
ЭКГ1
5-10-»
Должно бтъ
23
0,25
—.
0,25
6
0,19
0,063
8-ИГ9
6-ИГ8
9*НГ9
2-Ю-11
3-Ю"1
3-ю-12
7-Ю-11
МОГ»
4.ИГ11
Заказ 1121

ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стр.
10
50
75
114
170
187
196
316
319
319
333
383
390
Строка
8 сн.
13 сн.
8 сн.
Подпись к
рис. 27, 3 сн.
7 св.
21 сн.
1 св.
3 н 2 сн. !
7 св.
13 св. j
11 сн.
/17 и 24 сн.
13 св.
Напечатано
дефектов масс
расстояние
600 с рад/сек
ннактнваая
кюри/кг
расчетах
РиР"{\%)\(Ги
CR сетка —катод
пунктир
сплошная линия
V.
самозаряд
кюри/л
Должно быть
атомных весов
рассеяние
600 с W рад/сек
инактивация
\(у-ъ кюри 1кг
счетчиках
Ри* A%)№-10 1
** ^сетка — катод
сплошная линия
пунктир
*А
саморазрид
л/мин
»——1
Считч, 1
Тип. 1
Ант* 1
» 1
Тип., авт.1
Кор,
Авт.
» 1
9 1
9 1
9 1
Кор,
Авт. 1
1
Заказ 1121