5. Detekcia ionizujúceho žiarenia (druhy dozimetrov, princíp a použitie, osobná dozimetria a monitorovanie)

Transcript

1 5. Detekcia ionizujúceho žiarenia (druhy dozimetrov, princíp a použitie, osobná dozimetria a monitorovanie) Metódy detekcie ionizujúceho žiarenia všeobecne vychádzajú zo skutočnosti, že toto žiarenie spôsobuje v okolitej hmote preskupovanie elektrónov v atómoch a molekulách. (Týka sa to aj neutrónov, aj keď ich účinok je v tomto zmysle nepriamy.) Uvedené preskupovanie elektrónov zapríčiňuje buď ionizačné alebo excitačné efekty. Na primárnych účinkoch žiarenia na hmotu sú založené najdôležitejšie metódy detekcie - ionizačné a scintilačné metódy. Na sekundárnych účinkoch žiarenia sú založené metódy fotografické a ďalšie, založené na chemických, resp. tepelných účinkoch žiarenia. Ionizujúce žiarenie je neviditeľné, nemôžeme ho vnímať zmyslami ani detegovať, resp. zaznamenávať nijakým priamym spôsobom. Na detekciu ionizujúceho žiarenia sa a preto používajú detektory. Detektory žiarenia sú prístroje, ktoré transformujú ionizujúce žiarenie na inú jednoduchšie spracovateľnú a indikovateľnú veličinu. Väčšinou je to elektrický prúd, prípadne chemická energia, svetelná energia, atď. Detektory možno triediť z hľadiska energie, na ktorú transformujú ionizujúce žiarenie. Je to napr.: premena na elektrické veličiny (ionizačná komora. GM trubica, scintilačný a polovodičový detektor), premena na fyzikálno chemickú energiu (fotografické metódy, chemické dozimetre, sklené dozimetre), premena na svetelnú energiu (termoluminiscenčné detektory, atď.). V prípade detektorov, ktoré transformujú žiarenie na elektrické veličiny rozoznávame: detektory, ktoré merajú celkovú ionizáciu (ionizačné komory), detektory pulzné, ktoré transformujú jednotlivé častice alebo fotóny na elektrický impuls (GM trubice, scintilačný a kryštálový detektor). Ionizačné metódy sú založené na skutočnosti, že vplyvom interakcie ionizujúceho žiarenia s hmotou vznikajú iónové páry kladný ión-elektrón (resp. elektrón-dierka v pevnej fáze), ktoré sa pomocou elektrického poľa odoberajú prúdovými metódami alebo sa stávajú vhodnými centrami k fázovým premenám kvapalina para. Energia, potrebná na vytvorenie jedného páru kladný ión-elektrón je pre molekuly vzduchu za normálnych podmienok rovná hodnote cca 34 ev. Na rozdiel od toho v polovodičoch treba na vytvorenie páru elektrón-dierka energiu len 1,1 ev (kremík) či 0,7 ev (germánium). Scintilačné metódy sú založené na skutočnosti, že ak rýchlo letiace častice rádioaktívneho žiarenia dopadnú na určité látky, vznikajú v nich slabé, veľmi krátko trvajúce svetelné záblesky tzv. scintilácie (lat. scintilla = iskra). (Napr. záblesk, ktorý vyvolá α -častica po dopade na kryštál sulfidu zinočnatého, trvá asi 10-4 sekundy a je pozorovateľný cez zväčšovacie sklo). Pri nízkych aktivitách sa týmto spôsobom dajú jednotlivé záblesky aj počítať, čo bolo základom spintariskopu, jednoduchého prístroja, ktorý sa voľakedy široko používal. 5.1 Ionizačné detektory Ionizačné detektory sú založené na ionizácii plynu (vzduchu). Plyny sú za normálnych okolností elektricky nevodivé, avšak pôsobením ionizujúceho žiarenia vznikajú iónové páry, ktoré nesú elektrický náboj.

2 Plynový ionizačný detektor tvorí v podstate kondenzátor, ktorého dielektrikom je plyn (vzduch). Elektródy ionizačného detektora pripojíme na zdroj jednosmerného elektrického napätia, ktorého veľkosť možno regulovať (rádovo od niekoľko stoviek až do vyše tisíc voltov) a do okruhu je zapojený galvanometer, ktorým meriame prúd tečúci medzi elektródami (obr.5.1.a). Pri obvyklých podmienkach, pretože vzduch je nevodivý, napriek pripojenému napätiu, obvodom netečie nijaký prúd. (Výnimkou by bol prípad, kedy by k elektródam bolo pripojené veľmi vysoké napätie, v dôsledku čoho by mohlo dôjsť k elektrickému výboju.) Ak vložíme medzi elektródy rádioaktívny žiarič, pôsobením ionizujúceho žiarenia, ktoré zasahuje priestor medzi elektródami detektora, nastáva primárna alebo sekundárna ionizácia pôvodne neutrálnych molekúl plynu (vytvoria sa kladné a záporné ióny) a začne tiecť elektrický prúd, ktorý je zaznamenaný galvanometrom. Veľkosť prúdu závisí od veľkosti napätia na elektródach, čo možno graficky znázorniť ionizačnou (voltampérovou) charakteristikou (obr.5.1.b). - + zdroj napätia I 4 ionizačný prúd I voltmeter 1b 2 3 galvanometer 1a katóda žiarič Obr.5.1.a Ionizačný detektor anóda Obr.5.1.b Ionizačná charakteristika Prvá časť tejto charakteristiky (1a) je lineárna a vyjadruje skutočnosť, že pri nulovom napätí neprechádza obvodom prúd a zvyšovaním napätia sa zväčšuje aj hodnota prúdu (dôsledok ionizácie). Táto oblasť sa nazýva oblasť Ohmovho zákona a platí pre malé napätia. Pri zvyšovaní napätia veľká časť iónov rekombinuje a nedostáva sa k elektródam. Táto oblasť napätí tvorí tzv. interval rekombinácie ionizačnej charakteristiky (1b). So zvyšovaním napätia narastá pohyblivosť iónov a pri určitej veľkosti napätia dosiahne takú hodnotu, že všetky vzniknuté ióny prejdú na príslušné elektródy čím vznikne tzv. nasýtený prúd. To znamená, že s ďalším zvyšovaním napätia až do určitej hodnoty už prúd nenarastá, zostáva konštantný. Oblasť nasýteného prúdu tvorí druhú časť charakteristiky (2). Pri ďalšom zvyšovaní napätia sa zväčšuje kinetická energia iónov a pri určitom napätí tieto ióny môžu pri zrážke s neutrálnymi molekulami plynu ionizovať tieto molekuly nárazom. Táto oblasť sa nazýva oblasť sekundárnej ionizácie a tvorí tretiu časť ionizačnej charakteristiky (3). Prúd narastá s napätím a pri veľmi vysokom napätí vzniká elektrický výboj, a celý plynový detektor prejde do oblasti tzv. spojitého výboja, ktorý je zobrazený ako posledná časť charakteristiky (4). Oblasť sekundárnej ionizácie má tri úseky. Prvým je úsek úplnej proporcionality (v tejto oblasti pracujú proporcionálne počítače, ktoré podľa hodnoty emitovanej energie môžu odlíšiť rôzne žiariče vedľa seba). Pri ďalšom zvyšovaní napätia na elektródach sa zmenšuje rozdiel medzi prúdovými impulzmi, vyvolanými rôznymi žiaričmi, je to úsek čiastočnej (obmedzenej) proporcionality. Keď ďalej zvyšujeme napätie, od určitej jeho U

3 hodnoty prestane veľkosť prúdového impulzu závisieť od počiatočnej ionizácie. Tento úsek sa nazýva úsekom Geigerových-Müllerových počítačov. Medzi najpoužívanejšie ionizačné detektory patria: ionizačné komôrky, ceruzkové dozimetre a Geigerove-Müllerove trubice (počítače). Geigerov-Müllerov počítač (impulzný ionizačný čítač) je najznámejší a aj najrozšírenejší plynový detektor. Jeho snímač pozostáva z dvoch koaxiálnych elektród (katódy a anódy) umiestnených v banke naplnenej plynom, ktorého tlak je nižší ako 100 kpa. Katódu tvorí zvyčajne kovový valec (priemer ~ 10mm), v strede ktorého je umiestnené tenké napnuté kovové vlákno (polomer ~ 0,05mm) odizolované od katódy, tvoriace anódu (obr.5.2). katóda anóda R Vyhodnocovací blok Obr.5. 2 Schéma Geigerovho-Müllerovho počítača Elektródy snímača sú pripojené cez pracovný odpor R ku zdroju vysokého napätia (asi 1500V) tak, aby pracoval v oblasti sekundárnej ionizácie. Pri vstupe nejakej častice (napr. beta častice) do počítača dochádza k ionizácii plynu. V dôsledku sekundárnej ionizácie vznikne medzi anódou a katódou elektrický výboj a obvodom začne tiecť prúd, ktorý na pracovnom odpore vytvorí elektrický prúdový impulz. Tento impulz sa po ďalšom spracovaní zaregistruje. Elektrický výboj sa musí uhasiť, aby mohol počítač zaznamenať ďalšiu časticu. Súčasné Geigerove-Müllerove počítače pracujú na princípe tzv. vnútorného zahášania. Plynová náplň počítačov (neón, argón) obsahuje asi 10% organických látok (alkoholové pary), ktoré majú veľmi nízku pohyblivosť. V okolí anódy vytvoria priestorový elektrický náboj, čím sa zníži intenzita elektrického poľa a dochádza k uhaseniu výboja. Počas trvania elektrického výboja nie je Geigerov-Müllerov počítač schopný zaregistrovať ďalšiu časticu. Až po uplynutí tohto času môže dôjsť opäť k detekcii častíc. Tento čas sa nazýva mŕtva doba detektora τ D. V prípade bežných Geigerových-Müllerových počítačov mŕtva doba trvá rádovo 10-4 s. Ak zaregistruje počítač za jednotku času n impulzov, doba, počas ktorej bol schopný zaznamenávať častice, je v skutočnosti ( 1 nτ D ), kde τ D je mŕtva doba detektora. Pre skutočný počet vstupujúcich častíc n S platí n ns =. (5.1) 1 nτ D Geigerove-Müllerove počítače sú schopné zaznamenať počet častíc, ktoré prešli počítačom za určitý čas a preto sú vhodné na registráciu aktivity rádioizotopu. Pod pojmom ionizačná komôrka rozumieme vo všeobecnosti zariadenie, v ktorom dochádza ku vzniku iónov pri bombardovaní neutrálneho plynu najmä elektrónmi (častice β), ale aj časticami α alebo fotónmi gama žiarenia. Pracovnou oblasťou je oblasť nasýteného prúdu (oblasť 2, obr.5.1.b). Poznáme dva druhy ionizačných komôrok, a to statické

4 a impulzné. Statické sa používajú na meranie expozície, a teda sú vhodné ako osobné dozimetre. Na princípe ionizačnej komôrky pracuje aj ceruzkový dozimeter, ktorý sa používa na individuálne monitorovanie osôb na pracoviskách so zdrojmi ionizujúceho žiarenia, kde je riziko vonkajšieho ožiarenia. Ako vyplýva z názvu, má tvar ceruzky a jeho podstatou je malá ionizačná komôrka, ktorej jednu elektródu tvorí vlákno elektromera a druhú plášť komôrky. Výhodou je, že nositeľ môže kedykoľvek odčítať dávku, ktorou bol ožiarený. 5.2 Scintilačné detektory Scintilačné detektory (počítače) sú založené na princípe scintilácií (svetelných zábleskov), ktoré vznikajú pri prechode ionizujúceho žiarenia (nabitých častíc alebo fotónov gama žiarenia) scintilátormi. Scintilátory sú tvorené látkami, ktoré majú schopnosť svetielkovať, tzv. luminiscenčnými látkami. Scintilačné počítače pozostávajú zo scintilačnej sondy a meracieho zariadenia. Scintilačná sonda je tvorená scintilátorom a fotonásobičom, ktorý je s ním opticky prepojený (obr.5.3). Fotonásobič je elektronické zariadenie pozostávajúce z fotokatódy, sústavy stupňovito nabitých elektród (dynód) a anódy. Častice ionizujúceho žiarenia, alebo fotóny gama žiarenia (prostredníctvom sekundárnych elektrónov) po preniknutí do scintilátora vzbudzujú a ionizujú jeho molekuly a pri následnej deexcitácii vzniká záblesk. Tieto záblesky dopadajú na fotokatódu fotonásobiča a vyrážajú z nej fotoelektróny, ktoré dopadnú na prvú dynódu. Charakteristickou vlastnosťou dynódy je, že po dopade urýchleného elektrónu dochádza k emisii dvoch alebo viacerých sekundárnych elektrónov. dopadajúce žiarenie scintilátor fotokatóda dynóda anóda (registrácia impulzov) Obr.5.3 Schéma scintilačného počítača Pretože každá ďalšia dynóda má vyššie kladné napätie ako predošlá, aby priťahovala emitované elektróny z predchádzajúcej dynódy, pôvodný počet fotoelektrónov sa postupne násobí. Výsledný násobok na dynódach je rádovo v rozpätí Po dopade fotoelektrónov na poslednú zbernú anódu vzniká krátkodobý elektrický impulz, ktorého veľkosť je priamo úmerná energii ionizačnej častice, prípadne gama kvanta. Tento impulz spôsobí na anódovom odpore napäťový impulz, ktorý sa zaregistruje meracím zariadením. Scintilačné počítače majú mnohé výhody voči Geigerovým-Müllerovým počítačom. Je to najmä ich vysoká rozlišovacia schopnosť, veľmi krátka mŕtva doba ( s) a vysoká detekčná účinnosť. Veľkou výhodou scintilačných počítačov je lineárna závislosť amplitúdy elektrického impulzu od energie registrovanej častice. Energia fotónov, vyžiarených scintilátorom, je úmerná absorbovanej energii dopadajúceho žiarenia, a teda amplitúda impulzu na výstupe je priamo úmerná energii meraného rádioaktívneho žiarenia. Jednotlivé druhy žiarenia teda možno rozlíšiť podľa veľkosti energie a scintilačný snímač možno použiť aj ako spektrometer meraného jadrového žiarenia. Z hľadiska konštrukcie scintilačného počítača je najdôležitejšia vhodná voľba materiálu scintilátora. Ako scintilátory sa používajú

5 tuhé, kvapalné aj plynné látky, v závislosti od druhu detegovaného žiarenia. Podľa druhu použitej látky rozoznávame scintilátory anorganické a organické. K anorganickým scintilátorom patrí napr. sulfid zinočnatý aktivovaný striebrom ZnS(Ag). Doba trvania záblesku tohto druhu snímača je rádovo 10-5 s a často sa vo forme tenkej vrstvy nanesenej na sklo používa na detekciu častíc alfa a to aj v prípade že sú sprevádzané gama žiarením. Nie je citlivý na rýchle elektróny a fotóny. Na meranie α častíc je ako látka snímača vhodný aj sulfid kadmia CdS, ktorého doba záblesku je asi 10-4 s. Jodid lítny aktivovaný táliom LiI(Tl), ktorého doba trvania záblesku je rádovo 10-6 s je vhodný na detekciu pomalých neutrónov. K anorganickým scintilátorom patrí tiež jodid sodný aktivovaný táliom NaI(Tl), ktorého kryštály (veľký monokryštál) sa používajú na detekciu gama žiarenia a röntgenového žiarenia. Medzi organické scintilátory, ktoré sa používajú vo forme monokryštalickej, tuhej aj ako kvapalné roztoky, patrí napr. antracén, stilbén, tetrafenyl a pod. Tieto reagujú na všetky druhy žiarenia, avšak najcitlivejšie reagujú na beta žiarenie. Kvapalné scintilátory, ktoré sa používajú na meranie nízko energetického β - žiarenia, umožňujú merať až s 90-95% účinnosťou. Scintilačné detektory sa vo veľkom rozsahu používajú v medicíne, kde sú základom celotelových počítačov, ktorými sa zisťuje vnútorná kontaminácia človeka rádioaktívnymi látkami. Scintigrafické vyšetrovacie metódy (celotelová scintigrafia, gamagrafia, pozitrónová emisná tomografia, tomografia atď.) sa používajú pri zobrazovaní jednotlivých orgánov ľudského tela pomocou rádioizotopov, čím prispievajú ku včasnému diagnostikovaniu patologických stavov týchto orgánov. 5.3 Fotografické detektory Fotografické metódy detekcie patria k tzv. autorádiografickým metódam. Týmito metódami možno lokalizovať rádioaktívnu látku v určitom predmete, v materiáli, v bunkách, prípadne aj v molekulách. Podstatou autorádiografických metód je princíp fotografie. Z toho dôvodu je potrebný priamy kontakt vzorky, obsahujúcej rádionuklid, s vrstvou fotografickej emulzie. Podobne ako v prípade obyčajnej fotografie, kedy pôsobením svetla dochádza ku chemickej aktivácii halogenidu striebra vo fotoemulzii, z ktorého sa po spracovaní vhodnou vývojkou eliminuje kovové striebro, tak aj pôsobením ionizujúceho žiarenia na fotografickú emulziu v nej vznikne latentný obraz a po vyvolaní sa objaví jej sčernenie. To znamená, že žiarenie emitované rádionuklidom spôsobuje takúto reakciu. Stupeň sčernenia alebo tzv. optická hustota sčernenia S fotografickej emulzie závisí od intenzity ionizujúceho žiarenia podľa vzťahu I0 S = log, (5.2) I kde I 0 je intenzita žiarenia dopadajúceho na exponovanú emulziu a I je intenzita žiarenia, ktoré prešlo exponovanou emulziou. Stupeň sčernenia je ďalej závislý od druhu a hrúbky emulzie, od druhu a energie ionizujúceho žiarenia a od obvyklých podmienok vyvolávania (čas, teplota vývojky atď.). Spracovaný fotografický materiál (autorádiogram) sa môže vyhodnotiť rôznymi spôsobmi. Fotografická metóda detekcie bola prvou detekčnou metódou, pomocou ktorej Henri Becquerel objavil prírodnú rádioaktivitu v roku Autorádiografická detekčná metóda je najcitlivejšia na alfa častice, menej na beta častice a najmenej na gama žiarenie. Makroautorádiografia sa zvyčajne používa v osobnej dozimetrii žiarenia, na stanovenie koncentrácie rádionuklidov v látkach a pod.,

6 mikroautorádiografia sa používa napr. na identifikáciu rádionuklidov, pri štúdiu mikrobiologických procesov (lokalizácia nuklidov v bunkách a tkanivách), na štúdium premien alfa a pod. Filmový dozimeter je založený na účinku ionizujúceho žiarenia na emulziu bromidu strieborného (AgBr). Sčernenie spôsobené ionizujúcim žiarením je priamo úmerné dávke, ktorou bol film ožiarený. Fotografické (filmové) dozimetre sa používali (niekde sa ešte používajú) najmä na röntgenových pracoviskách ako osobné dozimetre a využívajú sa pri sledovaní dráh častíc kozmického žiarenia a pri riešení rôznych vedeckých úloh. emulzia citlivá na žiarenie tenká adhezívna vrstva priesvitná plastová vrstva (film)-základ ochranná vrstva Obr.5.4 Schematické znázornenie filmového dozimetra 5.4 Polovodičové detektory Polovodiče sú tuhé látky, ktorých vodivosť je vyššia ako vodivosť izolantov, ale menšia než kovov. Elektrický prúd sa prenáša pomocou dvojíc elektrón-diera, ktorých koncentrácia a tým aj vodivosť veľmi závisia od teploty. Vodivosť polovodičov možno zvýšiť rôznymi prímesami. Polovodičové detektory pracujú na princípe zmeny vodivosti polovodiča vplyvom ionizujúceho žiarenia. Nabité častice (elektróny, protóny a častice alfa), fotóny röntgenového žiarenia a gama žiarenia sú pri interakcii s polovodičom schopné priamo alebo nepriamo ionizovať atómy základného materiálu a vytvárať tým voľné nosiče nábojov. Generované páry elektrón-diera poskytujú informácie o energetickom spektre dopadajúcich častíc a za určitých okolností aj o mieste dopadu častíc. Princíp činnosti polovodičových detektorov je analogický princípu činnosti ionizačných komôrok. Polovodičové detektory v sebe spájajú výhody ionizačných a scintilačných detektorov. Pri porovnaní polovodičových detektorov s ionizačnými detektormi s plynovou náplňou je ich výhodou desaťnásobne menšia energia, potrebná na vytvorenie jedného iónového páru, z čoho vyplýva ich vyššia rozlišovacia schopnosť. Elektróny prenikajúce do polovodiča sú vychyľované z pôvodného smeru vďaka svojej malej hmotnosti, zvyčajne vplyvom coulombovských interakcií. V prípade, že má primárny elektrón dostatočnú energiu, ionizáciou vznikajú sekundárne elektróny a diery, ktoré môžu následne ďalej ionizovať. Uvedený proces prebieha dovtedy, kým výsledná energia častíc neklesne pod hodnotu ionizačnej energie atómov polovodiča. Medzi základné konštrukčné typy polovodičových detektorov patrí typ diódy s p-n prechodom alebo typ diódy s povrchovou bariérou. polovodiči je p-n prechod oblasťou, v ktorej sa mení elektrická vodivosť jedného typu na opačný. Ak sa k dióde pripojí napätie s opačnou polaritou, obvodom preteká len veľmi malý záverný prúd (asi 10-6 A) a v látke p dochádza ku vzniku vrstvy ochudobnenej o nosiče elektrického náboja. Hrúbku p-n prechodu možno regulovať priloženým napätím. Pri dopade ionizujúcich častíc vznikajú v tejto vrstve páry elektrón-diera, ktoré sa pohybujú smerom k zodpovedajúcim elektródam a vyvolajú

7 v obvode (obr.5.5) prúdový impulz. Vzniknutý prúdový impulz spôsobí na pracovnom odpore R napäťový impulz, ktorý sa po zosilnení zaregistruje počítačom. Detektor sa vracia do pôvodnej situácie, v dôsledku rekombinácie voľných nosičov náboja, a je znovu pripravený k ďalšej registrácii. Pre meranie vysoko energetického γ žiarenia je potrebná veľká hrúbka citlivej vrstvy, čo možno dosiahnuť priložením čo najväčšieho záverného napätia alebo použitím polovodiča s optimálnou koncentráciou použitých prímesí. Polovodičové detektory typu diódy s povrchovou bariérou sú tvorené n alebo p polovodičom, na povrchu ktorého je naparená tenká vrstva kovu napr. zlata (Au), ktorá je súčasne druhou elektródou. n-typ žiarenie I k zosilňovaču ochudobnená vrstva R p-typ vrstva Al Obr.5.5 Schéma polovodičového detektora typu p-n prechod Čo sa týka konštrukcie, základnou zložkou polovodičových detektorov je veľmi čistý monokryštál germánia (Ge), alebo kremíka (Si), obohatený stopovým množstvom lítia, vzduchotesne uzavretý do tenkostenného teflónového puzdra. Nevýhodou polovodičových detektorov je veľká teplotná závislosť ich vodivosti. Polovodičové detektory sa uplatňujú všade tam, kde je potrebné zisťovať väčšie množstvo rôznych gama žiaričov v zmesi, napr. pri kontrole odpadových vôd z jadrových elektrární, pri kontrole čistoty rádiofarmák používaných v medicíne a pod. V poslednom čase sa najmä v osobnej dozimetrii na pracoviskách s ionizujúcim žiarením široko uplatňujú tzv. termoluminiscenčné dozimetre (TLD). Princíp ich činnosti vyplýva z vlastností niektorých tuhých látok (dielektrík). Niektoré z nich majú tú vlastnosť, že po dopade ionizujúceho žiarenia dochádza k excitácii elektrónov (prípadne aj dier) zo základného do vyššieho energetického stavu. K návratu do pôvodného (základného) stavu dôjde len vtedy, ak sa látke dodá určitá energia, zvyčajne tepelná (ohriatím). Pri návrate do základného stavu sa vyžiari elektromagnetické žiarenie vo viditeľnej oblasti frekvenčného spektra, ktorého intenzita je priamo úmerná absorbovanej dávke žiarenia. Medzi látky s termoluminiscenčnými vlastnosťami, ktoré sa používajú v dozimetroch TLD patrí napr. fluorid vápenatý (CaF 2 ) a síran vápenatý (CaSO 4 ), ktoré môžu byť aktivované stopovými množstvami mangánu (Mn). Výhodou termoluminiscenčných detektorov je ich lineárna závislosť od dávky žiarenia, vysoká citlivosť a presnosť, malé rozmery, možnosť mnohonásobného využitia a absorpčné vlastnosti podobné absorpčným vlastnostiam ľudského organizmu.

8 5.5 Iné detektory Ku známym a používaným detektorom patria Čerenkovove počítače, ktoré sa používajú na registráciu nabitých častíc s vysokými energiami. Pracujú na princípe Čerenkovovho javu (emisie svetla), ktorý vzniká vtedy, keď prechádza daným prostredím určitá častica rýchlosťou väčšou ako je fázová rýchlosť svetla v tomto prostredí. Meraním uhlu medzi smerom pohybu častice a vznikajúcim svetlom sa určuje rýchlosť častice a teda aj jej energia. Používajú sa tiež tzv. stopové detektory, tvorené tenkými sľudovými doštičkami alebo organickými fóliami. Pri absorbovaní častíc alfa, častíc kozmického žiarenia, atď. týmito doštičkami, dochádza pohybom častíc ku poruchám štruktúry týchto doštičiek, ktoré sa dajú "vyvolať" leptaním vhodnými kyselinami alebo zásadami. Princíp činnosti hmlových komôr je založený na presýtenosti pár, ktorá nastáva pri nedostatku kondenzačných centier. Takýmito kondenzačnými centrami sa môžu stať ionizujúce častice (sekundárne ióny). Vyhodnocuje sa vytvorená kondenzovaná stopa. Podľa spôsobu prípravy presýteného stavu sa rozlišujú hmlové komory expanzného alebo difúzneho typu. Bublinkové komory pracujú na podobnom princípe ako hmlové komory, ale používajú sa prehriate kvapaliny. Keď ionizujúce žiarenie prechádza takouto kvapalinou, vznikajúce sekundárne ióny sú jadrami pre vznik bublín. Výber vhodného detektora je veľmi dôležitý. Záleží najmä od druhu žiarenia, ktoré chceme detegovať, od energie žiarenia a požadovanej presnosti merania. Pri voľbe detektora sa vychádza zvyčajne z najnižšej merateľnej mernej aktivity, kedy je vhodnejšie použiť detektory na meranie veľkých objemov vzoriek, alebo z celkovej aktivity, kedy používame detektory s čo najväčšou detekčnou a geometrickou účinnosťou. Vznik dozimetrie ako vednej disciplíny, ktorej úlohou je meranie aktivity zdrojov ionizujúceho žiarenia a veličín charakterizujúcich interakciu ionizujúceho žiarenia s prostredím, môžeme z historického hľadiska zaradiť do obdobia krátko po objave röntgenového žiarenia. Dôvodom vzniku dozimetrie bolo zistenie, že röntgenové lúče (lúče X) majú určité vlastnosti, ktoré sú nebezpečné a niekedy až zhubné pre ľudský organizmus. Pokusy merať toto žiarenie začali veľmi skoro, jednak kvôli samotnému výskumu rádioaktívneho žiarenia a jednak v súvislosti s ochranou, najmä rádiológov pred nežiaducimi účinkami tohto žiarenia. Slovo dozimetria je odvodené z anglického slova dose, t.j. dávka. Spočiatku boli dávky určované podľa chemických, fyzikálnych a biologických účinkov ionizujúceho žiarenia, akými sú napr. zmeny farby niektorých chemických látok, sčervenanie kože po röntgenovom ožiarení (erytém), zmeny v klíčivosti semien niektorých rastlín atď. Dnešné dozimetrické metódy reprezentujú dve veľké skupiny, a to metódy impulzové, ktorými sa určuje počet jednotlivých častíc a integrálne, ktorými sa meria účinok mnohých častíc ako celku. Dozimetria sa zaoberá aj meraním dávky ionizujúceho žiarenia, určením vzťahu medzi aktivitou a dávkou, štandardizáciou týchto meraní a výskumom nových dozimetrických metód. Cieľom dozimetrie je čo najpresnejšie zmerať hodnoty ionizujúceho žiarenia ktorými je človek exponovaný, zabrániť tak možným škodlivým účinkom a prispieť k ochrane zdravia jednotlivcov aj skupín.