Promieniowanie jonizujące emitowane z różnych źródeł (wybuchu jądrowego, izotopów promieniotwórczych, aparatów rentgenowskich itp.) daje się wykrywać i mierzyć. Ma ono bowiem określone właściwości i wywołuje na swej drodze różne zjawiska. Zostały one wykorzystane przy budowie przyrządów pomiarowych. W praktyce wykorzystuje się kilka metod. Metoda fotograficzna opiera się na zjawisku zaczerniania się światłoczułej emulsji kliszy lub błony fotograficznej pod wpływem promieniowania jonizującego. Jest ona m.in. wykorzystana w zdjęciach rentgenowskich i przyrządach do kontroli napromieniowania. W metodzie chemiczne korzysta się z faktu, iż niektóre substancje chemiczne zmieniają zabarwienie pod wpływem promieniowania. Ma ona zastosowanie w dozymetrach chemicznych używanych w wojsku i obronie cywilnej. Metoda luminescencyjna (scyntylacyjna) polega na wykorzystaniu zjawiska świecenia pewnych substancji chemicznych w wyniku napromieniowania. Liczba błysków w określonym czasie pozwala określić moc dawki lub stopień skażenia promieniotwórczego. Metodę tę stosuje się w rentge-noradiometrach niektórych typów. Metoda jonizacyjna jest związana z pomiarem stopnia jonizacji atomów substancji, będących pod działaniem promieniowania jonizacyjnego. Metoda ta jest stosowana w rentgenometrach (pomiar mocy dawki) oraz radiometrach (pomiar stopnia skażenia). W celu ujednolicenia miar stosowanych w poszczególnych państwach został wprowadzony Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (w skrócie SI). Układ SI przewiduje również stosowanie nowych jednostek miar promieniowania jonizującego. Jednostki dotychczasowe są dopuszczone do przejściowego stosowania, szczególnie wtedy, gdy użytkowane jeszcze przyrządy są kalibrowane w starych jednostkach. Pomiary promieniowania dotyczą głównie dwóch zjawisk: napromieniowania oraz skażenia promieniotwórczego. Napromienienie to poddanie działaniu promieniowania jonizującego np. obiektów, żywności, wody, a także organizmów żywych. Napromienienie może być zewnętrzne lub wewnętrzne w zależności od tego, gdzie znajduje się źródło promieniowania. Skażeniem promieniotwórczym nazywamy zanieczyszczenie terenu, wody, powietrza, żywności, powierzchni różnego rodzaju przedmiotów i obiektów, a także ludzkiego ciała substancjami promieniotwórczymi. Skażenia osobiste mogą być zewnętrzne, gdy występują na zewnętrznych powierzchniach ciała, i wewnętrzne, gdy powstają wskutek przedostania się substancji promieniotwórczych do wnętrza organizmu. Do oceny wielkości promieniowania służą pojęcia: "dawka" i "moc dawki".
Dawka promieniowania jest zasadniczą ilościową charakterystyką rażącego działania promieniowania przenikliwego w warunkach przebywania i działania w strefie wybuchu jądrowego lub w terenie skażonym substancjami promieniotwórczymi.
Rozróżnia się dawkę ekspozycyjną i dawkę pochłoniętą, wyrażające fizyczne oddziaływanie promieniowania na materię, oraz równoważnik dawki, który uwzględnia także oddziaływanie promieniowania na organizm żywy. Dawka ekspozycyjna jest miarą jonizacji powietrza pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego X lub gamma. Jednostką dawki ekspozycyjnej w obecnie stosowanym układzie SI jest kulomb na kilogram (C/kg). W starszych typach przyrządów dozymetrycznych do określania dawki ekspozycyjnej służy jednostka zwana rentgenem (R). Zależność między rentgenem a kulombem wyraża się następująco:
Bardziej uniwersalne jest pojęcie dawki pochłoniętej, która jest miarą ilości energii przekazanej danej materii przez promieniowanie jonizujące w przeliczeniu na jednostkę masy tej materii. Jednostką dawki pochłoniętej jest rad (rd), a w układzie SI - grey (Gy) lub centygrey (cGy). Zależność między jednostką radu a jednostką greya wyraża się następująco:
Wielkość dawki pochłoniętej przez organizmy żywe nie daje pełnego obrazu zjawisk chemicznych i biologicznych, jakie w nich zachodzą. Informacja ta musi być uzupełniona wiedzą o rodzaju promieniowania, wielkości napromieniowanego obszaru ciała, rodzaju narządu lub tkanki, a także o czasie, w jakim dawka została pochłonięta, czyli o mocy dawki.
Moc dawki promieniowania to dawka promieniowania w jednostce cza-su, czyli stosunek dawki do czasu, w którym została otrzymana.
W praktyce przy mniejszych przedziałach czasu używa się pojęcia "moc dawki", przy większych - pojęcia "dawka tygodniowa, miesięczna, roczna".Rozróżniamy moc dawki ekspozycyjnej, moc dawki pochłoniętej oraz moc równoważnika dawki. Jednostką mocy dawki ekspozycyjnej jest rentgen na godzinę (R/h) oraz jednostki pochodne, np. mikrorentgen na godzinę (mR/h). W układzie SI jednostką mocy dawki ekspozycyjnej jest amper na kilogram (A/kg). Jednostką mocy dawki pochłoniętej jest rad na godzinę (rd/h), a w układzie SI grey na sekundę (Gy/s) lub grey na godzinę (Gy/h) i centygrey na godzinę (cGy/h). Do oceny skutków działania biologicznego promieni alfa, beta, X, delta oraz strumienia neutronów (przy kilku rodzajach promieniowania naraz sumuje się wszystkie dawki) służy jednostka zwana biologicznym równoważnikiem dawki. Jest nią rem, a w układzie SI siwert (Sv) i jego pochodne: mili- i mikrosiwert. Zależność między jednostką siwert a remem wyraża się: l Sv = 100 remów. W odniesieniu do skażeń promieniotwórczych stosuje się pojęcia "gęstość skażenia" i "aktywność". Gęstość skażenia promieniotwórczego oznacza się na podstawie ilości substancji promieniotwórczej, przypadającej na jednostkę skażonej powierzchni. W praktyce skażenia promieniotwórcze terenu określa się za pomocą jednostek mocy dawki, a powietrza, wody i żywności oraz powierzchni przedmiotów aktywnością, czyli liczbą rozpadów zachodzących w jednostce czasu w określonej jednorodnej substancji promieniotwórczej. Dotychczas używaną jednostką pomiaru aktywności jest curie lub kiur (Ci). Jest to aktywność ciała promieniotwórczego, w którym w czasie jednej sekundy zachodzi 37 miliardów przemian (rozpadów) jądrowych: l Ci = = 3,7 x 1010 rozpadów/s. Jest to jednostka bardzo duża, odpowiadająca aktywności l g radu, dlatego w praktyce używano pochodnych kiuru, np. mili-lub mikrokiur. W układzie SI jednostką aktywności jest bekerel (Bq). Aktywność jest równa jednemu bekerelowi, jeżeli w ciągu jednej sekundy zachodzi jedna przemiana (rozpad): l Bq = l rozpad/s. W praktyce pomiarowej, ze względu na to, że bekerel jest jednostką bardzo małą, operuje się jego wielokrotnością, np. kilo-, mega-, giga-, terabekerel. Zależność między jednostkami kiuru i bekerelem wyraża się następująco: l Ci = 3,7 x 1010 Bq = = 37 Gbq. Aktywność substancji promieniotwórczej odniesiona do masy, objętości lub powierzchni jest aktywnością właściwą materiału (obiektu). Dotychczas stosowaną jednostką aktywności właściwej w jednostce masy (np. materiału sypkiego) jest kiur na gram (l Ci/g), w jednostce objętości (np. cieczy) - kiur na centymetr sześcienny (l Ci/cm3), a w jednostce powierzchni - kiur na centymetr kwadratowy (l Ci/cm2). Analogicznie jednostkami aktywności właściwej w układzie SI są bekerel na kilogram (l Bq/kg), bekerel na metr sześcienny (l Bq/m3) i bekerel na metr kwadratowy (l Bq/m2). W wyniku samoczynnego rozpadu substancji promieniotwórczych stopień skażenia promieniotwórczego w rejonie wybuchu jądrowego i wzdłuż drogi przesuwania się obłoku zmniejsza się z upływem czasu. Orientacyjnie przyjmuje się, że stopień skażenia po upływie 7 godzin zmniejsza się dziesięciokrotnie, a po 49 godzinach stokrotnie.
Przyrządy dozymetryczne mają różne przeznaczenie. Do wykrywania i pomiaru mocy dawki stosuje się sygnalizatory i rentgenometry. Do określania stopnia skażenia powierzchni różnych przedmiotów używa się radiometrów, natomiast do określania wielkości dawek promieniowania pochłoniętych przez ludzi - indywidualnych, małowymiarowych dawkomierzy.
Podstawowym przyrządem do wykrywania skażenia promieniotwórczego terenu, sprzętu, pomieszczeń jest sygnalizator promieniowania RS-70. Nie wskazuje on dokładnie mocy dawki promieniowania, lecz sygnalizuje optycznie (błyski czerwonej lampki) lub akustycznie (przerywany dźwięk brzęczyka) przekroczenie określonych progów mocy dawki: 0,5 R/h, 5 R/h i 30 R/h.
Jeżeli moc dawki w terenie przekroczy 0,5 R/h i sygnalizator zaczyna alarmować, należy przełączyć sygnalizator na próg 5 R/h, a gdy alarmowanie nie ustaje, należy włączyć próg 30 R/h. Częstotliwość sygnałów umożliwia uzyskanie przybliżonych informacji o mocy dawki. Gdy przy ustawieniu przełącznika progów na 0,5 R/h częstotliwość jest mała, moc dawki niewiele przekracza 0,5 R/h. Ze wzrostem mocy dawki rośnie częstotliwość sygnałów, które przechodzą w sygnał ciągły. Podobnie jest przy następnych progach sygnalizacji. Istnieje kilka innych typów sygnalizatorów promieniowania nowszej generacji produkowanych w Polsce.
Przyrząd jest przeznaczony do wykrywania promieniowania jonizującego X, gamma i beta oraz sygnalizowania przekroczenia ustalonego progu mocy dawki. Wartość progowa alarmu mocy dawki tego przyrządu wynosi od 5 mSv/h (około 0,5 mR/h) do 5 mSv/h (około 0,5 R/h). Może on być stosowany przez służby graniczne, policyjne, straży pożarnej, ochrony radiologicznej, a także OC.
Do wykrywania i dokładnych pomiarów stopnia skażenia różnych powierzchni substancjami beta promieniotwórczymi, do wykrywania i pomiaru mocy dawki promieniowania gamma oraz do ładowania dozymetrów DKP-50 służy rentgenoradiometr DP-66 lub nowsza wersja tego przyrządu DP-66 M. Pozwala on na dokonywanie pomiarów promieniowania beta od tysiąca do 10 milionów rozpadów na minutę z jednego centymetra sześciennego na podzakresach IV, V i VI przy otwartej osłonie sondy, a promieniowania gamma od poziomu 0,05 mR/h niewiele przekraczającego naturalne tło promieniowania do 200 R/h w sześciu podzakresach pomiarowych. Przyrząd składa się z pulpitu pomiarowego, sondy z przedłużaczem, słuchawki, umożliwiającej odbiór akustycznej sygnalizacji promieniowania, przystawki do zasilania zewnętrznego i kontrolnego preparatu promieniotwórczego, zamontowanego w futerale przyrządu. Ze względu na swą czułość rentgenoradiometr pozwala na pomiar mocy dawki, pochłoniętej od substancji promieniotwórczych znajdujących się na skażonej pyłem powierzchni (np. skóry) lub w próbkach różnych produktów i artykułów, co daje również informację o stopniu skażenia badanych powierzchni lub próbek. Pomiary wykonuje się, zbliżając sondę pomiarową na odległość 1-1,5 cm do badanej powierzchni (skóry, odzieży, opakowania) lub do badanej próbki w pojemniku. Sondę można również zanurzyć w pojemniku z badaną cieczą lub sypkim materiałem. Wskazania przyrządu przy pomiarach skażeń w terenie skażonym są sumą mocy dawki substancji promieniotwórczych, znajdujących się w otoczeniu, czyli tzw. tła promieniowania, i mocy dawki promieniowania od substancji promieniotwórczych, skażających badaną próbkę. W celu określenia skażenia trzeba odjąć od wyniku pomiaru wartość tła promieniowania. Najlepiej jednak wykonywać pomiary skażenia próbek w pomieszczeniach o dużym współczynniku osłonności lub po wyjściu z terenu skażonego. Przyrząd DP-66 jest wyposażony w gniazdo do ładowania dozymetrów DKP-50.
Przyrząd jest przeznaczony do pomiaru mocy dawki promieniowania gamma od 0,5 mR do 500 R/h. Ma 5 podzakresów z progami dźwiękowymi i sygnał akustyczny podawany do słuchawki. Do pomiarów promieniowania jonizującego służą również radiometry. Niektóre z nich, będące jeszcze w użyciu dla celów szkoleniowych, są przestarzałe, szczególnie ze względu na znaczny błąd pomiaru, sięgający około 30% i dodatkowe jeszcze błędy wywołane przez takie czynniki, jak zimno, wilgoć itp. Przemysł produkuje obecnie różnego typu radiometry nowej generacji. Są one używane w laboratoriach, przemyśle stosującym w produkcji izotopy promieniotwórcze, szpitalach i służbach dozymetrycznych. Takim radiometrem jest np. radiometr uniwersalny RUST-3. Umożliwia on za pomocą różnych sond dokonywanie pomiarów: mocy dawki promieniowania gamma, równoważnika mocy dawki pochodzącej od neutronów, aktywności próbek alfa, beta i gamma, skażeń powierzchni dużych i małych, skażeń cieczy. Zapewnia on również sygnalizację przekroczenia ustalonych wartości. Ma 8 podzakresów pomiarowych, a błąd pomiaru wynosi około 5%.
Do kontrolowania indywidualnego napromienienia ludzi służą dawkomierze. Przekroczenie dopuszczalnych dawek napromienienia ludzi może spowodować chorobę popromienną. Człowiek może być jednorazowo napromieniowany bez szczególnego zagrożenia dla zdrowia dawką 50 R (44 cGy). Dotyczy to dawki otrzymanej zarówno w jednej sekundzie, jak też w łącznym czasie czterech dni. Napromieniowanie dawką 60 R (52,8 cGy) bez szkody dla zdrowia może się dokonać wciągu tygodnia, a dawką 100 R (88 cGy) w ciągu miesiąca.
W działaniu dawkomierza DP-70 M wykorzystano zjawisko zabarwiania się roztworu zawartego w szklanej, zasklepionej ampułce. Czas zabarwiania się roztworu wskaźnikowego wynosi od 40 do 60 minut. Otrzymaną barwę porównuje się z kompletem barwnych filtrów, umieszczonych w dysku kolorymetru. Pozwala to odczytać wartość liczbową dawki w okienku pomiarowym przedniej ścianki kadłuba kolorymetru. Zarówno dawkomierz, jak i kolorymetr mogą działać w temperaturze od -20°C do +50°C. Za pomocą tego dawkomierza można mierzyć następujące dawki promieniowania gamma: 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 450, 600 i 800 rentgenów przy mocy dawki w terenie od l do 25 000 R/h.
Podstawową częścią dawkomierzy DKP-50 i DS-50 jest komora jonizacyjna połączona z kondensatorem naładowanym określonym ładunkiem. Pod wpływem promieniowania gaz wypełniający komorę jonizuje się i kondensator się stopniowo rozładowuje. Zakres pomiarowy obu dawkomierzy wynosi od O do 50 R. W dawkomierzach DKP-50 dawkę można bezpośrednio odczytać na skali elektrometru, a w dawkomierzach DS-50 w specjalnym urządzeniu, tzw. pulpicie załadowczo-pomiarowym Zestawu indywidualnej kontroli napromienienia DP-23. Dawkomierze ładuje się w pulpicie tego urządzenia lub gnieździe do ładowania w przyrządzie dozymetrycznym DP-66.
Jest to dawkomierz z pośrednim odczytem dawki. Rejestruje dawki w zakresie od 5 do 1500 cGy. Może być używany do wielokrotnego pomiaru dawki (przez jednego lub kilku użytkowników) bez "zerowania" aż do pełnego rozładowania. Poza wskazanymi dawkomierzami indywidualnymi istnieją dawkomierze termoluminescencyjne lub radiofbtoluminescencyjne, które pozwalają sumować dawki w ciągu dłuższego okresu. Mają m.in. postać małej tabletki lub płytki. Są przeznaczone dla pracowników służb narażonych na ciągły kontakt z promieniowaniem jonizującym. Wyniki pomiarów, dokonywanych za pomocą przyrządów dozymetrycznych, muszą być wiarygodne. Dlatego aparatura ta poddawana jest systematycznym przeglądom i kontroli zgodnie z instrukcjami ich obsługi.
Wykrywanie skażeń chemicznych ma na celu ustalenie przedsięwzięć zmniejszających niebezpieczeństwo porażenia ludzi i zwierząt środkami trującymi. Stopień skażenia środkami trującymi określa się wielkością stężenia lub wielkością gęstości środka trującego.
Stężenie jest to ilość ST zawarta w jednostce objętości powietrza w miligramach na jeden litr (mh/l) lub w gramach na jeden metr sześcienny (g/m3)
Stopień stężenia charakteryzuje siłę działania środka trującego. Zależnie od wartości rozróżnia się stężenie progowe (minimalnie wyczuwalne), dopuszczalne (nie powodujące ograniczenia zdolności do działania), napastliwe (wywierające szkodliwy wpływ na organizm) i bojowe (powodujące porażenia ludzi).
Gęstość skażenia powierzchni ciała ludzkiego określa się liczbą miligramów na jeden centymetr kwadratowy (mg/l cm2), a terenu i przedmiotów liczbą gramów na jeden metr kwadratowy (g/m2). Do wykrywania środków trujących w powietrzu i w terenie m.in. na przedmiotach służy przyrząd do rozpoznania chemicznego.
Działanie przyrządu do rozpoznania skażeń chemicznych jest oparte na reakcjach środków trujących z niektórymi związkami chemicznymi. Do wykrywania środków trujących w powietrzu oraz w produktach sypkich służą rurki wskaźnikowe. Są to rurki szklane, wewnątrz których znajduje się substancja wypełniająca lub szklana ampułka z odczynnikiem. Po obłamaniu końców rurek, a w niektórych rurkach po zgnieceniu ampułki w zależności od wykrywanego środka trującego, umieszcza się je w kolektorze i przepompowuje przez nie skażone powietrze za pomocą ręcznej pompki kolektorowej. W kolektorze można umieścić od jednej do pięciu rurek.
W komplecie przyrządu znajdują się 4 kasety, w których mieści się po 10 rurek wskaźnikowych o jednakowym oznakowaniu. Oznakowaniem rurki jest kolorowy pierścień umieszczony na jej górnej części. Do wykrywania sarinu używa się rurki oznaczonej jednym czerwonym pierścieniem, iperytu - rurki oznaczonej jednym żółtym pierścieniem, fosgenu, dwufosgenu, kwasu pruskiego i chlorocyjanu - rurki oznaczonej trzema zielonymi pierścieniami, a do wykrywania bardzo małych skażeń środkami trującymi typu soman i V-gazów - rurki oznaczonej jednym czerwonym pierścieniem i czerwoną kropką. W celu wykrycia ST w warunkach dużego zadymienia używa się filtra przeciwdymnego, w razie występowania w powietrzu substancji o odczynie kwaśnym kołpaczka ochronnego, przy niskich temperaturach ocieplacza z odczynnikami, a przy bezpośrednim zbliżeniu pompki do badanego obiektu bez obawy o jej skażenie - kapturka ochronnego.
Próbki skażonych materiałów pobiera się wówczas, gdy nie wykryto środka trującego w stanie czystym. Po ustaleniu miejsc najbardziej skażonych na podstawie oznak zewnętrznych lub za pomocą rurek wskaźnikowych nakłada się do słoika ziemię lub inny skażony materiał, słoik się zamyka, a na etykiecie umieszcza informację o jego zawartości. Próbki płynów pobiera się bezpośrednio słoikiem lub pokrywką, a twardych przedmiotów - przez zeskrobywanie ostrzem łopatki wierzchniej warstwy. Analizy próbek dokonują laboratoria chemiczne. Wszystkie czynności związane z wykrywaniem środka trującego wykonuje się po założeniu maski przeciwgazowej i odzieży ochronnej.
Papierek wskaźnikowy chemiczny - PWCh-1
Papierek wskaźnikowy służy do szybkiego wykrycia ciekłego środka trującego. W książeczce znajduje się 40 takich papierków. Każdy z nich ma koszulkę ochronną. Papierek wydziera się z książeczki i wyjmuje z koszulki, a następnie rozmazuje się na nim kroplę środka trującego. Po kilku sekundach zmienia zabarwienie. Porównując je z wzorcem zamieszczonym na okładce książeczki, można szybko zidentyfikować rodzaj środka trującego, np. czy jest to sarin, soman, iperyt.