Сравнение источников излучения
Существует естественные и искусственные источники рентгеновского излучения.
Искусственными источниками рентгеновского излучения являются рентгеновские трубки. Устройство трубки приведено на рисунке.
Рентгеновская трубка представляет собой вакуумированную стеклянную колбу с двумя электродами: анодом А и катодом К, между которыми создается высокое напряжение U (1-500 кВ). Катод представляет собой спираль, нагреваемую электрическим током. Электроны, испущенные нагретым катодом (термоэлектронная эмиссия), разгоняются электрическим полем до больших скоростей (для этого и нужно высокое напряжение) и попадают на анод трубки. При взаимодействии этих электронов с веществом анода возникают два вида рентгеновского излучения: тормозное и характеристическое.
Рабочая поверхность анода расположена углом к направлению электронного пучка с целью создания требуемого направления рентгеновских лучей.
В рентгеновское излучение превращается примерно 1 % кинетической энергии электронов. Остальная часть энергии выделяется в виде тепла. Поэтому рабочая поверхность анода выполняется из тугоплавкого материала.
Преимущества
- Рентгеновские трубки позволяют создавать более чувствительные приборы.
- Значительное упрощение процедуры получения разрешительной документации на эксплуатацию приборов;
- Возможность управлять излучением ( выключить/включить).
Недостатки
- Для работы рентгеновской трубки требуется достаточно громоздкая и дорогостоящая аппаратура. Как правило, для использования рентгеновской трубки нужен трансформатор и система охлаждения, однако существуют портативные анализаторы, в которых используются менее мощные трубки, способные работать от аккумулятора.
- Энергия рентгеновского излучателя нестабильна, так как она зависит от температуры окружающей среды, от колебаний напряжения сети и т.д.
- Высокая стоимость при небольшой наработки на отказ.
К естественным источникам рентгеновского излучения относятся некоторые радиационные изотопы (например, Cd-109, Fe-55, Am-241).
Преимущества
- Аппаратура на основе радионуклидных источников возбуждения отличается компактностью и небольшим весом, что позволяет легко встраивать ее в технологические линии для автоматизации и контроля процессов, а также создавать мобильные устройства-анализаторы.
- В отличие от рентгеновских трубок, радионуклидные источники имеют абсолютную стабильность спектра по энергии, что обеспечивает лучшую метрологию измерений.
- Радионуклидный источник имеет линейчатый спектр с избирательной энергией, которая нужна для возбуждения спектра. Все испускаемые фотоны используются как рабочие для возбуждения характеристического излучения. В рентгеновской трубке большая часть рентгеновского спектра (с энергией ниже К-края поглощения), так как он представляет спектр тормозного излучения, идет на радиационное облучение окружающей среды. Данное облучение существенно повышает радиационный фон в рабочей зоне и соответственно требует более серьезной защиты помещения и обслуживающего персонала (при калибровке прибора и др.), чем при использовании радионуклидных источников.
- Применение источников более экономично. Как говорят заказчики, много лет эксплуатирующие приборы с источниками - "Поставили один раз и забыл про эту проблему на 10 лет!"
Недостатки
- Одним из недостатков радионуклидных источников является невозможность изменения энергии излучения.
- Необходимость получения разрешения на эксплуатацию приборов в Ростехнадзоре.
Выводы
Cуществует предвзятое отношение к рентгенофлуоресцентным приборам на основе радионуклидных источников. Многие дистрибьюторы оборудования заверяют, что Европа, США и Япония давно отказалась от источников в пользу рентгеновских трубок, но это не совсем точная информация. Например, в Европе широко распространены портативные анализаторы Thermo Scientific Niton XL3p и Heuresis P200i XRF Lead Paint Analyzer на основе радионуклидных источников. Преимущества рентгеновской трубки (возможность отключения и, как следствие, «управления» излучением) теряются, когда речь идет о промышленных анализаторах, которые работают 24 часа в сутки. Также стоит обратить внимание на срок службы рентгеновской трубки. При проведении непрерывного круглосуточного анализа рентгеновская трубка не может сравниться с источниками по стабильности, надежности и наработке на отказ.
До недавнего времени требовалась лицензия для работы со всеми видами источниками радиационного излучения. Но не все источники одинаково опасны для человека. Поэтому был принят закон, согласно которому источники категорируются. АРП-1Ц содержит в себе источники 4 и 5 категории опасности (опасность для человека маловероятна). Для данного вида источников требуется только регистрации организаций, осуществляющих деятельность по эксплуатации радиационных источников, содержащих в своем составе только радионуклидные источники четвертой и пятой категорий радиационной опасности.
