Откуда берётся фоновое альфа-излучение?

Question

[dollar]

И есть ли оно вообще?

Насколько я знаю, альфа-частицы летят по воздуху не более 20 сантиметров. В таком случае, что за альфа-излучение показывает дозиметр-радиометр на основе газоразрядного счётчика (например, бета-1-1), который висит в обычной комнате на расстоянии 1 метр от стен, пола и потолка?

spoiler

В моём случае прибор показал:
1) в режиме измерения альфа-потока 38 частиц/(мин*см²)
2) режиме измерения бета-потока 15 частиц/(мин*см²).
В обоих случаях погрешность 3% в доверительном интервале 0.95, то есть отличие видно достаточно точно.

Значит, прибор может отличать виды излучения. Возможно, по длительности и амплитуде сигналов.

Comments

[АртемЪ]

В моём случае прибор показал:

Очень познавательно.

Анекдот в тему-
Кабина самолета. Тишина. Пилот штурману:
- Штурман, приборы!
- Двести.
Летят дальше.
- Бл#ть, что "двести"?!
- А что "приборы"?

Answer 1

[Александр]

Я наверно в туда же что и Moskus почти ....
1. читаем например тут. Там рассказывается "что за альфа-излучение показывает дозиметр-радиометр", откуда берется излучение -> изотопы.
2. Бытовой прибор - это пищалка игрушка и мерить ей не стоит, в смысле показать может все что угодно, может и угадать ))). Военные и научные дозиметры (в СССР) оснащались контрольными элементами, те в них находился радиоактивный элемент, те происходило сравнение с эталоном.
Что то у меня большие сомнения насчет измерения альфа-излучение, альфа-частицы застревают сразу - слишком крупные, до датчика не долетят - интересно как ваш прибор их регистрирует?
3. Самое главное слово - "фоновое". Фоновое излучение опасно, но не очень и оно вторично. Очень опасны точечные, направленные и с высокими энергиями, можно с натяжкой назвать их первичными, именно они ионизируют окружающее пространство материи превращая все вокруг в изотопы. А вот их можно найти только если правильно (точно под пучок) поставить датчик, что бы поток точно прошел через него.

Comments

[Moskus]

Любая статья на Хабре от этого автора - ужасная компиляция из разных источников. Её читать не надо. Надо читать книжки, где написано, что измерение альфа-излучения такими средствами имеет смысл только для сильных источников с известным составом излучения путём сравнения измерений на контрольном образце и на измеряемом. Абсолютные измерения бытовыми приборами невозможны, возможны только сравнительные или оценочные (то есть, с точностью до порядка и без учёта типа либо энергии излучения).

[Александр]

Moskus, надеюсь он не врет в статье )))
И Да, "альфа-излучение" меня очень смущает. Надо чем то специализированным
измерять. И Да, очень сильная зависимость от энергии частиц: Может отскочить, Может поглотиться, Может разрушить молекулу...Как датчик то меряет? Может у производителя дозиметра свое альфа-излучение?

[Moskus]

Александр, в этой - не врёт, просто это всё в стиле популярного изложения, который теряет важные детали, говоря "как", но не говоря, "почему". А в других - бывает, и врёт. Это же реклама, по сути.

Я когда людям объясняю про измерение разных видов излучений бытовыми приборами, привожу пример с мерным стаканом, которым отмеряют нужное количество крупы по массе. Мерный стакан массу не измеряет, это не весы. Он измеряет объем. И шкала массы на нем - косвенная, которую нарисовали, исходя из того, сколько весит определенный объем крупы. Но любой, кто не идиот, понимает, что, например, фасоль может быть крупная и мелкая, потому одна и та же масса будет занимать разный объем. А еще она может быть слегка сырая или совсем сухая. Так что разброс, в итоге, будет гигантский.

Но можно поступить совсем глупо и отмерять нужную массу речного песка (для печной замазки, например) по шкале для сахарного песка. Вот автор вопроса делает приблизительно это.

[dollar]

1) Спасибо, это (и не только) я уже читал до того, как задать вопрос. И там не говорится о том, что означает базовая цифра при замерах альфы.

2)

Насчет пищалки не беспокойтесь, есть же госты и прочие стандарты, в случае соответствия которым сомнений должно быть сильно меньше. Ну а с откровенным обманом можно в любой области столкнуться, от этого никто не застрахован, главное до степени паранойи не доводить.

Насчет того, что прибор может показать, что угодно - это и так понятно, ибо измеряемые показатели случайны. Но есть законы математической статистики, и вот они вполне точны и определены. То есть прибор говорит, например, фон 1 рад плюс минус 10% и шанс ошибки 1% (то есть шанс, что реальное излучение за пределами этого диапазона). В этом смысле прибор не может обмануть, потому что по сути представляет из себя просто калькулятор вероятности.

Насчет эталона, я до конца не понимаю, зачем он нужен, если честно. Показания на эталоне можно измерить в лабораторных условиях, а дальше зашить программно в прибор в виде констант. Буду рад, если объясните, почему без эталона плохо (естественно, простыми словами, а не посылая читать умные книжки и намеками на мою серость).

Насчет измерения альфа-излучения тоже не ясен ваш скепсис. В газоразрядных детекторах может устанавливаться слюдяное окно с толщиной в несколько микрон, проницаемое для альфа-частиц (окно из слюды, алюминиевой или бериллиевой фольги или полимерной плёнки) - вики. Конкретно в вопросе я даже указал точную модель детектора - бета-1-1.

3)

Про степень опасности я тоже читал. И да, я в курсе, что в бытовых условиях дозиметр это практически игрушка, но не потому что показывает что угодно, а потому что шансы нарваться на пучок в обычной жизни ничтожны.

Альфа, хоть и сложнее детектируется, как раз и представляет основную опасность в жизни. В частности, это газ радон. И будете смеяться, - хоть бытовой прибор и не предназначен для измерения альфы от радона, но в официальной инструкции предлагается способ сделать это с помощью пылесоса и некоторых расчетов. Без шуток. Конечно, с пессимистичными прогнозами по поводу точности измерений, но всё же.

Ну и банально - если в воздухе есть много альфа пыли, то бытовой прибор опять же не сможет её измерить, но именно эта пыль и будет убивать человека при попадании внутрь через легкие или еду.

Это было отступление про опасность.

Однако вопрос не об этом, а о том, что показывает прибор по умолчанию при измерении альфа-излучения. То есть откуда берется эта цифра. Пока что логика сводится к тому, что прибор регистрирует все частицы и не может их отличать. Но это немного противоречит тому, что прибор может измерять альфу и бету, и процедура измерения согласно инструкции практически одинаковая - откройте крышку, приложите прибор к измеряемой поверхности и т.д. Различие только в том, какой режим измерения выбран в настройках прибора - альфа или бета. Получается, что прибор все-таки может отличать частицы. Например, как я уже говорил, по длительности и амплитуде сигналов. Тогда почему бы не выводить точное количество именно альфа частиц? Почему в качестве базового значения не показывает ноль? Вот, в чем вопрос был.

И прошу не придираться к терминологии. Я в курсе, что понятия "фоновое альфа-излучение", как такового нет. Равно как и понятия "альфа пыль" и тому подобные выражения и сокращения. Главное, чтобы смысл употребляемых терминов был понятен из контекста. Под термином "фон" в контексте вопроса я имел в виду то, что показывает прибор в отсутствии источников излучения.

Собственно, вопрос также касается того, можно ли вообще вводить понятие альфа фон. С распадом и торможением об воздух всё вроде ясно. Но есть два момента. Во-первых, это радиоактивные газ и пыль, которые реально опасны, хоть это и не совсем альфа в буквальном смысле, но по сути являются частью среды. Во-вторых, я точно не знаю, но может возможно космическое альфа излучение, ну или какие-то супер мега быстрые альфа-частицы, которые могут пробить атмосферу. И если не могут, то где-нибудь на Луне или Марсе, может быть и можно говорить об альфа фоне? Чисто теоретически, отдельно от темы про показания прибора.

[Александр]

dollar,

что показывает прибор по умолчанию при измерении альфа-излучения

Надо спросить у разработчиков прибора. ))) На чем они основывали метрологические измерения. Основной принцип датчика - газо-разрядная лампа (грубо), Если пролетел заряженная частица (тут подвох) внутри ток увеличился. С бета-излучением проще - можно принять за поток электронов, но ток лампе не только они могут создавать (будут ли? :) ), а еще ионизированный газ из-за поглощения электрона (основной расчет на ионизацию). По количеству зарядов в лампе, а следовательно и тока через лампу, можно определить мощность ионизированного излучения. С альфа-излучением мне кажется сложнее. Во-первых, ему надо добраться до датчика, это как танк на узкой дороге с пробкой, до конца улицы надо еще постараться доехать, заряд и масса зашкаливает, но принцип тот же - ионизация газа в датчике. Мое предположение: При настройке (разработке) взяли эталонное излучение, которое точно определяет ионизацию кубического сантиметра и настроили электрическую часть, например, поигрались с напряжением на аноде и катоде, чтобы более менее показывало точно. Для этого и нужен эталон.
Обратите внимание тут на пункт эффективность, Плутоний-239 - она равна 20%.
Поэтому:

В таком случае, что за альфа-излучение показывает дозиметр-радиометр

Ответ: Ток (импульсов тока) прошедший через датчик.
Все очень приблизительно. Это вторичные измерения, например, спидометр в автомобиле показывает не расстояние за единицу времени, а количество электрических импульсов с датчика.

Answer 2

[Moskus]

Если коротко, то ваш бытовой измеритель не в состоянии надёжно различать виды излучения просто потому, что он так сделан. Режим, который в него встроен, предназначен не для того, для чего вы его пытаетесь использовать.
Если хотите действительно разобраться в вопросе, ищите книгу по радиометрии и читайте внимательно, пока не поймёте, что и почему там написано.
Радиометрия - самая сложная область изменений, с которой может столкнуться непрофессионал. А вы даже инструкцию к прибору не читали, вероятно.

Comments

[dollar]

То есть фоновое альфа-излучение, которое показывает прибор, на самом деле вовсе не альфа? Всё обман?

Конкретно в моём случае прибор показал в режиме измерения альфа-потока 38 частиц/(мин*см²), а в режиме измерения бета-потока 15 частиц/(мин*см²). В обоих случаях погрешность 3% в доверительном интервале 0.95, то есть отличие видно достаточно точно (конечно, если прибор не мухлюет).

Значит, прибор всё-таки может отличать виды излучения. Возможно, по длительности или амплитуде сигналов или ещё как. Там же умный процессор стоит и как-то интерпретирует поступающую информацию.

Поэтому вопрос остаётся открытым. А именно: откуда берется цифра о текущем альфа фоне? Что в неё входит? И есть ли в её составе реальное альфа-излучение или это фейк?

[Moskus]

dollar, ответ остаётся тем же - вам нужно не задавать бессмысленные вопросы, основанные на незнании и догадках, а читать книгу о том, как работают разные измерения.
Режимы на приборе переключаются, да. Но использовать его, при этом, нужно в определенных условиях. Которые вы не меняете простым переключением режима.

[dollar]

Это не ответ.

[Moskus]

dollar, ну конечно, он вам не нравится, потому что вы читать и учиться не хотите, это не сюрприз.

А я не хочу объяснять ничего безграмотному человеку, который ничего не поймет, потому что для понимания нужно знать больше половины ответа.