В настоящее время получили распространение электрофильтры (ЭФ-1, ЭФ-2) [3], в которых для осаждения используется коронный разряд между системой игл и плоскостью. Эти электрофильтры обладают следующими преимуществами:

а) скорость прокачки может достигать 800-1000 ajmuh, что позволяет собирать пробу воздуха при концентрациях 10* кюри/л за несколько минут;

б) так как аэрозоли осаждаются на круглые гладкие мище-ни, слои активного вещества оказываются весьма тонкими, что делает ненужным введение сложных поправок на самопоглощение в фильтре;

в) коэффициент задержки аэрозолей в электрофильтре мало 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 плоскости для создания равномерного поля в круге с диаметром 39 мн (диаметр мишени)

Осадительный электрод является одновременно и мишенью для определения осевшей на ней активности. Головка электрофильтра составлена из двух полых усеченных конусов. На боковой поверхности одного из них имеется 19 отверстий, в которых укреплены иглы. Положение каждой нз игл может регулироваться при помощи резьбы.

Электрофильтр питается от выпрямителя напряжением 8 кв при токе 500 ма, напряжение подается от выпрямителя по коаксиальному кабелю. Воздух прокачивается пылесосом типа Днепр (скорость прокачки ~800 л/мин). Усовершенствованная модель электрофильтра ЭФ-2 (рис. 215) обеспечивает скорость прокачки ~1200-1300 л/мин при к. п. д. улавливания пыли 75 ± 20% (подаваемое на иглы напряжение 10-12 кв при токе 1 ма).

Концентрация аэрозолей, кюри/л, определяется по формуле

где fl

тl/y2.2102 эффективность осаждения

г,у/.2,2.10 аэрозолей или к. п. д. элек-

трофильтра (т = 1 -Кпр, здесь -коэффициент

проскока);

общая поправка при определении активности мишени электрофильтра, определяемая как обычная поправка

Диаметр мищения выбран с тем расчетом, чтобы измерения можно было производить на торцовых а- и (З-счетчнках или на сцинтилляционной приставке П-349-2.

При измерении препаратов на толстой алюминиевой подложке;

А- активность аэрозолей на фмьтре, 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 концентрации аэрозоля в воздухе значительно усложняется, если в воздухе имеется цепочка изотопов (например, дочерние продукты распада радона и торона), так как в этом случае требует-

ся определить концентрацию каждого из элементов. На рис. 216 приведены кривые распада по а-излучению проб на фильтре, соответствующие различным соотнощениям концентраций КаЛ, RaS и RaC (короткоживущие дочерние продукты распада радона) в воздухе. Из рис. 216 ясно, что в первые 45 мин. после взятия пробы кривые распада активного налета на фильтре, соответствующие различным соотнощениям Ra/l, RaS и RaC в воздухе, заметно отличаются одна от другой, что делает возможным

30 0

Время, мин.

Рис, 216. Кривые распада короткоживущих дочерних продуктов радона, осевших на фильтре (по и-и.л)чению); на кривых указаны отношения концентраций НаЛ; RaB; 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 дочерние продукты радона ответственны за основную часть поглощенной дозы, а поэтому определение концентрации их в воздухе и является первоочередной задачей дозиметрии в тех случаях, когда в воздухе имеется радон.

Следует упомянуть также о методе определения а-излучающих дочерних продуктов распада Rn : Ra/l и RaC, основанном на непосредственной дискриминации импульсов от а-частиц (энергии а-частиц Ra/l и RaC составляют соответственно 6,0 и 7,7 Мэв)

§ 2. ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Rn

Мы уже указывали на то, что значительная часть атмосферной активности обусловлена радоном и его дочерними продуктами. Его концентрация колеблется от 10 кюри/л в атмосферном воздухе, 10 -10 ° кюри/л на поверхности Земли вблизи урановых рудников и в неурановых щахтах и до 10 °-10 * кюри1л в урановых рудниках.

Концентрацию радона измеряют в основном двумя способами. Первый из них предусматривает заполнение рабочего объема ионизационной камеры радоном, второй основан на абсорбции

Рис. 217. Электрометр СГ-1М: 1 корпус- 2 - щиток: 3 - подвесная кварцевая система: 4 - нитедержатель; 5 - ножи; в - микроскоп; 7 -зарядник; - стойки; S - крышки с осуши-телем; /О - барабаны для регулировки расстояния между ножами; 11 - сто норный винт; 12, 13 - кольца для фокусировки; N -установка шкалы: 15 - микрометрический винт

Rn активированным углем, охлаждаемым твердой углекислотой. Для определения концентрации радона по величине тока в ионизационной камере в настоящее время применяют полевой эманометр типа СГ-11. В комплект эманометра входят крутильный электрометр типа СГ-1М, пульт управления, камера объемом 500 см (она и является датчиком прибора), микроскоп с 70-кратным увеличением для наблюдения за движением индекса электрометра по щкале и насос для прокачки воздуха.

Диапазон измерений прибора от 10 до 10 кюри/л. Питание батарейное. Прибор имеет специальное устройство для компенсации фона ( компенсатор ).

Принцип действия электрометра СГ-1М (рис. 217) заключается в следующем. Благодаря току, возникающему в камере, под действием излучения накапливается заряд (увеличивается потенциал) нити электрометра, находящейся в электростатическом поле (напряжение подается на специальные ножи, пасположен-

ные вблизи нити). Электростатические силы, действующие между подвесной системой (кварцевая нить, покрытая проводящим слоем золота) и ножами, вызывают поворот подвесной системы и движение индекса таким образом, что скорость движения индекса при прочих равных условиях оказывается пропорциональной концентрации радона в воздухе. Прн помощи электрометра можно уверенно измерять токи до \0~* а. Емкость прибора составляет 7-10 пф. Чувствительность прибора можно регулировать, изменяя положение ножей относительно подвесной системы. Обычно применяется чувствительность ~20-40 делений на 1 в. Для калибровки прибора на подвесную систему подают напряжение от нормального элемента, благодаря чему индекс скачком перемещается на п делений. Чувствительность составит

де.гений/в,

где Ео - э. д. с. нормального элемента.

Прибор снабжен компенсатором, который представляет собой малую ионизационную камеру, включенную таким образом, что ток в малой камере все время вычитается из тока в измерительной камере.

Компенсационная камера содержит слабый препарат урана с окошком переменной площади, что дает возможность регулировать компенсацию фонового тока в ионизационной камере.

При скорости движения индекса -

соответствует изменению потенциала ра Со см ионизационный ток i будет равен

делении в секунду, что в/сек, и емкости прибо-

i = С

300/

ед.-С05Есилы тока.

Прибор градуируют обычно, заполняя камеру радоном от препарата Ra известной активности (радиевый эталон) с величиной ~10 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 тока. Активность радона в ка.мере

А АСо-

300/

кюри.

где а - коэффициент, учитывающий отсутствие насыщения при значительных концентрациях радона. Он может быть получен экспериментально с помощью приема, описанного ранее (см. стр.216).

На рис. 218 представлены полученные экспериментально значения коэффициента а для различных значений силы ионизационного тока в камере.

Концентрация радона в воздухе

-у

W го 30 W 50

Ионизационный ток, ед CGS£

Рис. 218. Поправка иа иасыщенпе для ра,зличиых значении ионизационного тока в камере при започнении се падоно.м

где V - объем воздуха, взятого в ионизационную камеру. Пробу воздуха отбирают так. Камеру откачивают до некоторого остаточного давления Р\ и медленно (изотермически) заполняют наружным воздухом (давление Ро)-

В этом случае PqV = (Ро - i) к, где Ук - объем камеры, л.

Окончательно получаем:

А АР Р и

о - -------- ----- - а/гс - - кюпы,.1.

V (P P,)V - (P -P,)Vk 300/

Следует подчеркнуть, что все измерения тока как от эталонного препарата, так и измеряемого объема воздуха производятся через 3 часа после заполнения камеры радоном, чтобы избежать влияния дочерних продуктов его распада, количество которых не может быть точно учтено. За этот срок (3 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. Через три часа после того, когда дочерние продукты распада радона придут с ним в равновесие, количество радона можно определить по у-излучеиию RaC, которое можно сравнить с