Способ раздельной регистрации доз гамма-радиации и быстрых нейтронов в смешанных полях излучений

 

СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОЙ РЕГИСТРА1ШИ доз ГАММА-РАДИАЦИИ .И БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ В CMEDlAHHbK ПОЛЯХ ИЗЛУЧЕНИЙ , основанный на помещении детектора в исследуемое поле ,облучение его этим полем и регистрации интенсивности I полос люминесценции, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых доз, повышения точности и сохранения информации , в качестве детектора используют оптическое кварцевое стекло для инфракрасной области спектра, не содерж щее примесей водорода КИ, освещают кварцевое стекло монохроматическим светом с АВОЭБ- ЖА руют интенсивность фотолюминесценции при л регистр. ° Ii щают его монохроматическим светом с а 260 нм, регистрируют инвоз5 Ж4 - тенсивность фотолюминесценции 1 Lj при А регистр . 655 нм, и по величине интенсивностей I, и 1 с помощью пред варительно построенных градуировочных кривых определяют величину дозы гамма-радиации и быстрых нейтронов соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С

1 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3439750/18-25 (22) 11.02.82 (46) 30.05.87. Бюл. 9 20 (71) Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики АН СССР (72) О.Н. Билан и Н.Г. Черенда (53) 621.387.426(088.8) (56) Исаев Б.M., Брегадзе Ю.И. Нейтроны в радиоэиологическом эксперименте, М., "Наука.", 1967, с. 5-30.

Lucas А.С., Kapsar В.M. The ther

moluminescense of thulium doped calcium fluoride Proc 5th Iut. Conf. Lumin Dosim Sao, Paolo 1977 (Sao, Paolo), s.à. 131-139. (54)(57) СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ДОЗ ГАММА-РАДИАЦИИ И БЫСТРЫХ

НЕЙТРОНОВ В СМЕШАННЫХ ПОЛЯХ ИЗЛУЧЕНИЙ, основанный на помещении детектора в исследуемое поле излучения, облучение его этим полем и регистрации интенсивÄÄSUÄÄ 1090138 A .(д1) 4 G Ol Т.l/16; G Ol T 3/00 ности I полос люминесценции, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых доз, повышения точности и сохранения информации, в качестве детектора используют оптическое кварцевое стекло для инфракрасной области спектра, не содержащее примесей водорода КИ, освещают кварцевое стекло монохроматическим светом с Де „ = 242 нм, регистри руют интенсивность фотолюминесценции

Х„при Л >е ц = 396 нм, затем освещают его монохроматическим светом с

260 нм, регистрируют инво3Бу хд тенсивность фотолюминесценции Т при @ а

= 655 нм, и по величине регистр .,интенсивностей I u I с помощью пред варительно построеннйх градуировоч- С ных кривых определяют величину дозы гамма-радиации и быстрых нейтронов соответственно. ааЙ! 1090138 2

Изобретение относится к области Hblx e KTo o . He bi OK T Ho b рробнаружения и измерения ядерных и гистрации доз этим способом обусловкосмических излучений и может быть лена тем, что в результате воздействия использовано для раздельной коли- смешанного п- -поля в кристалле ре чественной оценки потоков 3 -радиа- 5 гистрируются не отдельные полосы терции и быстрых нейтронов, например, .1«олюминесценции, соответствующие каж в смешанных полях ядерных реакторов. дой компоненте п-у-поля, а полосы

Известен способ раздельной регист- обусловленные суммарным эффектом . рации доз т -радиации и быстрых нейт- этого поля. Кроме того, невозможно ронов„ основанный на помещении двух 10 снятие повторной информации, поскольдетекторов (ионизационных камер), ку при нагревании кристалла значитель в смешанное поле излучения. Раздель- ная часть дозиметрической информации ное измерение доз т -радиации и быст- теряется. рых нейтронов происходит за счет того, Целью изобретения является, расшичто детекторы имеют Различную концент- рение диапазона измеряемых доз, повырацию водорода и вследствие этого име- шение точности измерения и сохранение ют различную чувствительность к быст- информации, рым нейтронам. Первая ионизационная камера измеряла суммарный эффект Цель достигается за счет того, что у-нейтронного поля, а вторая — толь- 20 по способу раздельной регистрации доз эффект -радиации, По разности 3 -Радиации и быстРых нейтРонов в смедвух измерений оценивается эффект шанных полях, основанному на помещебыстрых нейтронов. нии детектора в исследуемое поле излу-! чения, облучение его этим полем.и реНедостатком такого способа являет- 25 гистрации интенсивности полос люми" ся неспособность сохранять информацию несценции, в качестве детектора исполь. после прекращения облучения Кроме зуют оптическое кварцевое стекло для того, точность регистрируемых »е инфракрасной области спектра, не со- .

° держащее примесей водорода — КИ, освеНаиболее близким по технической 30 щают кварцевое стекло монохроматичессущности к предлагаемому. способу яв= 242 нм реким светом с В„ = нм, релЯетсЯ способ РазДельнои РегистраЦии гистрируют интенсивность фотолюминесДоз У Радиации .и быстРых нейтРонов, ценции .(I ) при A « 396 HM

Э по которому в качестве детектора испри ре тр. пользуется кристалл СаР активиро- затем освещают его монохроматическим

Э ванный тулиен. Определение доз 3, -pa- < e»«3 ее „я = 260 нм, регистДиации и быстРых ней Роков основано Рируют интенсивность ф„, инесценна аномальной чУвствительности кРи- ц I npu = 655 нм и по р егистр HMt и по сталла к быстрым нейтронам. Этот способ заключа тся в том, что кристалл 4р величине интенсивностей I и.I> с поСаР помещают в исследуемое поле из- моЩью преДваРительно постРоенных гРа2 лучения, облучают его этим излучени- 3 î «Hbm кривых опреДеЛЯют величием, а затем нагревают и регистрируют ну дозы 3 Радиации и быстрых нейтроинтенсивности полосы термолюминисцен- нрв соответственно ции. Наличие двух пиков термовысвечи- 45 Сущность способа состоит в следувания при t = 150 и 250 С соответст- ющем. В РезУльтате облУчения смешанвенно и их различная чувствительность ным " нейтРонным полем Реактора в к облучению быстрыми нейтронами по- квардевом стекле КИ обРазУютсЯ центзволяют проводить одновременные изме- Ры. Фотолюминесценции, характерные для рения как дозы, -радиации так и 0 каждого вида воздействующей радиации, быстрых нейтронов с использбванием одного кристалла. В результате спектроскопического

Недостаток данного способа состоит исследования всех типов кварцевых в том, что возможна регистрация доз стекол (КИ, КВ, Ку) авторами изобрене выше 10 Гр из-за быстрого насыще- 55 тения установлено, что в результате

2 ния эффекта термолюминисценции, что облучения смешанным г-нейтронным поне позволяет использовать этот способ лем только в кварцевом стекле КИ обрадля раздельной регистрации -ради- зуются центры фотолюминесценции, хаации и быстрых нейтронов в полях ядер- рактерные для каждого вида воэдей138 4 оптического поглощения облученного стекла. Для дозиметрии быстрых нейтронов этот метод непригоден, так кан интенсивность полос оптического поглощения, наводимых быстрыми нейтронами в стекле, крайне мала.

Пример, Кварцевое стекло КИ помещают в смешанное 1--нейтронное поле реактора, облучают его и после прекращения облучения помещают образец в кюветное отделение люминесцентной установки. Стекло КИ возбуждают монохроматическим светом с длиной волны

260 нм и с помощью ФЭУ регистрируют фотолюминесценцию при 655 нм. Затем это же стекло возбуждают монохроматическим светом с длиной волны 242 нм и регистрируют фотолюминесценцию при 396 нм. По интенсивностям люминесценции в полосах 655 и 396 нм с помощью градуировочных кривых (см. фиг. 2) определяют дозы быстрых нейтронов и у-излучения соответственно. Диапазон измеряемых доз составляет 1О 1- 10 Гр. Точность измерения ЗЕ.

Информация о дозах г-излучения и быстрых нейтронов сохраняется длительное время, поскольку радиация создает в стекле стабильные радиационные центры. Время сохранения информации (по экспериментальным данным) не менее года. При необходимости повторных измерений детектор может быть вновь использован после термоотжига при 800 С в течение 30 мин.

Предлагаемый способ обеспечивает независимость точности измерения доз у-радиации и быстрых нейтронов от соотношения между их вкладами, поскольку составляющие регистрируются независимот друг от друга; сохранение дозиметрической информации длительное время (не менее года); существенное расширение верхнего предела измеряемых доз (до 10 Гр) по сравнению с прототипом удобство и быстроту в получении дозиметрической информации; возможность многократного использования детектора °

3 1090 ствующей радиации (у -излучение в быстрые нейтроны).

В результате проведенных экспериментальных исследований авторами показано, что только быстрые нейтроны в условиях реакторного облучения наводят в стекле КИ полосу фотолюминесценции 655 нм (полоса возбуждения 260 нм) .

В других типах кварцевых стекол (КВ и КУ) полоса люминесценции 655 нм 10 чувствительна к -реакции из-за присутствия в нйх водорода. Появление полосы 655 нм в спектре люминесцен-. ции стекла КИ после его облучения быстрыми нейтронами обусловлено обра- f5 зованием радиационных центров вида

= Si — О, образующихся в результате разрыва связи р 81 — 0 — Si = . Авто.,рами установлено, что ъ- -радиация подобные центры в стекле КИ не создает. 20

В необлученном стекле КИ имеется интенсивная полоса фотолюминесценции в области 396 нм (полоса возбуждения .242 нм), наличие которой обусловлено

-3 примесями германия на уровне 10 мас.7 25 в структуре стекла. Появление этой люминесценции связано с образованием в сетке стекла структурных групп

«Ge — Ge». В других типах кварцевых стекол (КУ, КВ) полоса 396 нм либо 30 отсутствует, либо ее интенсивность крайне мала и эта полоса быстро исчезает с ростом т-дозы.

На фиг. 1 приведен график спектров возбуждения (2a, 2а) и люминесценция (lб, 2б) кварцевого стекла КИ, облученного смешанным у-нейтронным полем реактора; на фиг. 2 †. график калибровочных зависимостей интенсивности люминесценции от дозы для стек-40 ла КИ, облученного смешанным и-р-полем реактора (1 — зависимость интенсивности люминесценции в.полосе

396 нм от у-дозы, 2 — зависимость интенсивности в полосе 655 нм от дозы45 быстрых нейтронов).

Отметим, что кварцевое стекло КИ использовалось ранее для дозиметрии

1 -излучения. Определение т-дозы при. водилось по полосе 540 нм в спектре 50

1090138 цви1

Техред Л. Олийнык

Редактор О.Юркова

Корректор С. Черни

Заказ 2227/2

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-нолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4