Способ градуировки гамма-дозиметров
СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ГАММАДОЗИМЕТРОВ в поле источника гаммаизлучения , основанный на измерении показаний дозиметра на разных расстояних R между геометрическими центрами детектора дозиметра и источника и сравнении 3тих показаний со значениями мощностей доз Р, рассчитанньк по закону обратных квад1 ратов Р отличающийс я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений при расширении диапазона мощностей доз путем введения на малых расстояних поправки на смещение эффективных центров источника и детектора дозиметра , градуируют, дозиметр известным способом при значении мощностей доз Р Р где Р, - максимальная мощность дозы, на которой дозиметр можно отградуировать известным способом в пределах погрешности градуировки , дополнительно снимают зависимость показаний РЯС) Дозиметра в поле вспомогательного источника , создающего на расстоянии R l(i; мощность дозы не более R,, где D - максимальный из размеров детектора дозиметра и источника, Расстояние, на котором отклонение от закона иб превышает погрешности градуировки, производят дополнительные измерения с помощью прибора-компаратора, снимают зависимость его показаний от в поле вспомогательного источника (Ngj.) и рабочего источника (Np), для (Л каждой из зависимостей Р(К), () ) определяют поправку ДК к R на cyi apHoe смещение зффективных центров: R - вспомога тельного источника и детектора дозиметра , вспомогательного источника и компаратора, лр - рабочего источника и компаратора и определяют значение мощности дозы по зависимости ю С, со 00 00 о .J- . 2 ( где ф uR + 4R5 , C Pec() ,) (
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
4(s)) G 01 Т 1/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬС ГВУ
С2 =М (R+ R2) СС3- NNð (++ERRç ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3600259/18-25 (22) 06.06.83 (46) 30.05.85. Бюл. Ф 20 (72) Ю.Г.Костылева, И.П.Мысев, Е.В.Конев и P.P.Ñëåï÷åíêî (53) 539.1,074.9(088.8) (56) 1. Юдин М.Ф. Дозиметрия фотонного излучения. М,, "Стандарт", 1970, с. 213.
2. Юдин М.Ф. Дозиметрия фотонного излучения. Издательство Комитета стандартов мер и измерительных приборов. N., 1970, с, 214-.215. (54)(57) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ГАММАДОЗИМЕТРОВ в поле источника гаммаизлучения, основанный на измерении показаний дозиметра на разных расстояних R между геометрическими центрами детектора дозиметра и источника и сравнении этих показаний со значениями мощностей доз Р, рассчитанных по закону обратных квад1 ратов Р- — — о т л и ч а ю щ и ир2 с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений при-расширении диапазона мощностей доз путем введения на.малых расстояних поправки на смещение эффективных центров источника и детектора дозиметра, градуируют. дозиметр известным способом при значении мощностей доз
Р (Р„ где Р, — максимальная мощность дозы, на которой дозиметр можно отградуировать известным способом в пределах погрешности градуировки, дополнительно снимают зависимость показаний Рд (Р) дозиÄÄSUÄÄ1123 А метра в поле вспомогательного источника соз ающего на расстоянии
R = —" DR„„, мощность дозы не более P„, где
D — максимальный из размеров детектора дозиметра и источника, R расстояние, на котором отклонение от закона
P- — не превышает пор2 грешности градуировки, производят дополнительные измерения с помощью прибора-компаратора, снимают зависимость его показаний от в поле вспомогательного источника (N ) и рабочего источника (й ), для каждой из зависимостей Рв (R), И с(р), Hp(р) определяют поправку ар к R на суммарное смещение эффективных центров: аР— вспомога:тельного источника и детектора дозиметра, дй2 — вспомогательного источника и компаратора, aR> — рабочего источника и компаратора и определяют значение мощности дозы по зависимости р =с 3
С 1 х 1 С2 (A+dR) где
Я
2 3 1 1 6С
1123389
Изобретение относится к области метрологии и .дозиметрии ионизирующих излучений и может быть использовано для градуировки дозиметров гамма и нейтронного излучений при разработке, промышленном выпуске и проверке дозиметров.
Известен способ градуировки дозиметров методом замещения (1J при котором показания дозиметра сравниваются с показаниями однотипного образцового дозиметра, помещенного в ту же точку поля излучения. Метод замещения позволяет получать большие мощности доз, располагая дози- метры близко к источнику излучения, f однако требует отградуированного однотипного образцового дозиметра, Наиболее близким по своей технической сущности является способ градуировки гамма-дозиметров в поле источника гамма-излучения, основанный на измерении показаний дозиметра на разных расстояниях Я между геометрическими центрами детектора дозиметра и источника и сравнении этих показаний со значениями мощностей доз Р, рассчитанных по закону обратных квадратов Р†" (2j.
Но закон обратных квадратов выполняется только на расстояниях, много больших размеров детектора и источника. Недостатком способа является ограничение возможности градуировки по данному способу вблизи источника при больших мощностях доз. Введение поправки дЯ на смещение эффективных центров детектора и источника,. т.е, расчет мощности дозы по закону P — 1 (R+nR) 2 позволяет расширить границы применения метода в сторону меньших R . Однако стандартный метод определения йР, применяемый при градуировке нейтронных радиометров экстраполяцией к О зависимости †"- от R. ГР приемлем для дозиметра, который уже отградуирован или линеен в том диапазоне P, в котором производятся измерения. Поэтому обычно градуируют дозиметры, используя закон Р t (р2 на больших расстояниях, при этом градуировки на больших мощностях доз приходится применять источники излучения большой активности. Целью изобретения является уменьшение погрешности измерений при расширении диапазона мощностей доз путем введения на малых расстоя5 ниях поправки на смещение эффективных центров источника и детектора дозиметра. Цель достигается тем, что в способе градуировки гамма-дозиметров в поле источника гамма-излучения, основанном на измерении показаний дозиметра на разных расстояниях Я между геометрическими центрами детектора дозиметра и источника и сравнении 15 этих показаний со значениями мощностей доз Р, рассчитанных по закону обратных квадратов Р - — градуи1 R руют дозиметр известным способом при значении мощностей доз Р(Р„ где Р— максимальная мощность дозы, на которой дозиметр можно отградуи-, ровать известным способом в пределах погрешности градуировки, дополнительно снимают зависимость показаний Р (Р) дозиметра в поле излучения вспомогательного источника, создающего на расстоянии R = — 3 р мощность дозы не более 3g Р„, где 2 — максимальный иэ размеров детектора дозиметра и источника, R 1 отклонение от закона R не пре х вышает погрешности градуировки, производят дополнительные измерения с помощью прибора-компаратора, снимают зависимость его показаний от Я, в поле вспомогательного . источника (Й в ) и рабочего источника (,й ), для каждой из зависимостей Psc () э 4 вс (R) + "Р определяют поправку аР к R на суммарное смещение эффективных цен4. тов, 6К вЂ” вспомогательного источ45 ника и детектора дозиметра, л К вЂ” вспомогательного источника и компаратора, враз — рабочего источника и компаратора и определяют значение мощности дозы 50 cs 1 P =С .х 1 а ir46 N = "„-dRz+gg 2 R>3R) 1C„= Р (R+aR„}, - Nsc (R+aRz) Р(@ @1) На чертеже представлена геометрия расположения источника и детекз 1123389 4 тора, где приведены следующие обоз- (аналогично определяются средние начения: источник 1, детектор 2, величины Х„, Х,, Y„ è Y ), о1V„ d > — элементы объема источ- причем знаки 2 и 7 приведены для и A ника и детектора, d — расстояние выбранных на чертеже направлений между ними, Р†. Расстояние между 5 осей 7 а величина 24 7к оп» 8„ l 1 g и детектора. ределяет погрешность применения метода наименьших квадратов на малых Предложенный способ основан на расстояниях. том, что поправка ЛР на Расстоянии между геометрическими центрами tp Из уравнения (2) сле ет что источника и детектора (или двумя может быть представлено в в е р д а лено в виде любыми другими точками источника е (з) И детектора, условно принятыми за i4 uÄ их центры), которую нужно вводить в закон обратных квадратов на малых 15 т.е., если ввести к РасстоЯнию Й расстояниях, равна поправку 4Й = Zд — Z» то погрешhR=dQ -аР„ ность расчета Р по формуле Р = С fR< qg2 определяется величигде дйи и aR+ смещение центра ис- ной, которая не содержит слагаег» точника и смещение центРа детекто" 20 мых, имеющих порядок малости Z/R,, ра. соответственно. Это подтвержда- где (Й-,иткс Z 7 ) ется следующим вычислением. олее высокий, начиная с (Мощность дозы P, усредненная Я по объему детектора, геометрический Это значит, что если при вычислении центр которого находится на расстоя= g5 по законУ обратных квадратов (беэ нии Й от геометрического центра введения поправки) погрешность не источника, определяется выражением будет превышена при работе на расСТОЯНИЯХ R C Rмки„, тО ПРИ ВВЕДЕНИИ вЂ” ц г dy dy+ (1) и д Ч )1 d2 и 1 поправки aR к расстоянию та же пог и А С 30 решность .не будет превышена при где Р = — мощность. дозы на рас- Работе на РасстоЯниЯх й)Р Рг мкНг стоянии R от точеч- пРичем посколькУ 1 ного источника," ЫЧи и 1Чд — элементы объема Ч К * источника и V де- Z/Rìèí тектора P — распределение актив- то ДлЯ РасстоЯний 1 мин ки МИН Минг ности по объему источ- имеем соотношение ника; R мин Р„ — зависимость чувстви40 Ф.,„Z тельности по объему мин мин 1 1 детектора, 1 11 и d — расстояние между элеили поскольку Е(— Д (g У 2 1 л макси» м,„„ dV „ дч маль и иэ РазмеРов детектора источника) имеет соотношение С вЂ” мощность дозы на еди45 ничком расстоянии. Мни Это выражение можно. представить мин в виде ряда по степеням следуR ющим образом Следовательно, максимальная мощ51 ность дозы для заданной погрешносС Z -Z 2 +Z Х ФХ+7+Y p= 1+2 " " +з и 4 н 4 и 4 . ти, получаемая при градуировке, увеич +9 Q Z у ко же раз уменьшается активность +2 и A и д и * г 6 — +--. -= — (<+K ) источника требуемого для градуировр2. рг 1 » Ю ки при заданном значении мощности где Z»! Z F dV > Z ZP yy дозы и и Таким образом, введение нри расА .4 чете мощности дозы поправки л Р к 5 112338 расстоянию позволяет помещать детектор ближе к источнику и пользоваться поэтому источниками меньшей активности, при этом погрешность определения мощности дозы не увеличивается. Из соотношения (3), следует что ЛЯ .= Zä — Z т,е. ЬЯд = 2д и aR„=2„, таким образом, .в рассматриваемом приближении поправки на смещение эффективных центров источника и детектора независимы и аддитивны. Это дает возможность определять ь „ по измерениям с помощью дополнительного компаратора, конструкция которого обеспечивает его линейность в диапазоне больших мощностей доз. Таким компаратором может быть, например, плоскопараллельная ионизационная камера с хо- . рошей геометрией ионизационного 20 объема. Обеспечить линейность самих градуируемых дозиметров обычно не удается, особенно при больших мощностях доз, так как требования линейности несовместимы с требованиями, которые предъявляются к дозиметрам на большие мощности доз вследствие тяжелых условий эксплуатации, в которых они должны надежно работать. 30 Искомая поправка ЬЯ в законе обратных квадратов при градуировке дозиметров с помощью рабочего источника может быть вычислена, если известны следующие величины И„=ьр -ьйм, (9) т.е. поправка к. закону обратных квадратов при.измерениях R« (R) дозиметром со вспомогательным 40 источником, Ь) 2 ) к S Pâñ (") т.е. поправка при измерениях М (R) дополнительным коМпаратором со вспомогательным источником, 1 з=Ь к- R„() т,е. поправка при измерениях .Мр(Я) дополнительным компаратором и рабо.ЧИМ ИС 1 ОЧНИКОМ у ГДЕ 6 вс И Ь h ф смещение эффективного центра вспомогательного источника и компаратора соответственно. Решение системы уравнений (3) и (5) позволяет определить ьР = ЬЯв — SS -ьР„ по формуле Я=ьЯ - ьЯ ++ R . (6) Поскольку p (a+ a),(a+ a, j вс (Я+ Я1) Nâñ(Я+ "Я 7 Величины Явс (R+ R)z И (Я+ВЯ ) и Мр (Я+ьйв) 2 не зависят от R только в том случае, когда Е ((1, т. е. они являются медленно меняющимися функциями Я, и если погрешность измерений величины Рвс, N и позволяет выявить эту зависимость, то Р„ вычисляется по формуле (7), а если нет, то Р„ вычисляется по формуле С Р =C 1 С, R+,РР (8) где С1,. С2 и С вЂ” средние значеHHR величин Pgq (R+ьЯ„) s Йвс (Я+ЛЯ ) и М (R+ R ) соответственно. В качестве Я може1 быть.исполь-. зовано не только расстояние между геометрическими центрами источника и дозиметра, но и расстояние Р, отличающееся от R на произвольное .слагаемое, т.е. положение нуля отсчетного устройства может быть произвольным. Учет этого слагаемого производится при определений соот-. ветствующей поправки к расстоянию. Градуировка дозиметра но предложенному способу состоит в следующем. Дозиметр градуируют на малых мощностях доз Р < Р„, где Р„ — максимальная мощность дозы, при которой дозиметр может быть отградуирован любым известным способом. Подбирают вспомогательный источ,ник такой чтобы на расстояния, больших †" OR„„„, он создавал мощности доз, при которых дозиметр отградуирован. На этих расстояниях в поле вспомогательного источника измеряют зависимость показаний дозйметра Явс от R В поле вспомогательного источника в относительных единицах снимает где ц зависит только от отношения мощностей,цоз от вспомогательного и рабочего источников, то значение мощности дозы, которую должен показывать дозиметр на расстоянии R от источника, определяется по формуле в (R zR (A+a ) (Я+ьЯ) и (Р+ьй ) 89 1i 233 зависимость показаний Nö приборакомпаратора от R . С целью избежания дополнительной погрешности компаратор должен быть линейным. В поле рабочего источника в относительных единицах снимает зависимость показаний Np компаратора от R .. Для измерений по формулам 2,3 и 4 определяют поправки hR„, AR> и Л% соответственно к Р в законе обратных 10 квадратов, например методом экстра-. циоляции к О линейных участков зависимостей от R величин 1 1 ГР с "вс Вычисляют значение Р„, которое должен показывать градуируемый дозиметр на расстоянии R от рабочего источника по формуле Р =С x= С, (R+>R) 1 О,f29 РХ (Ri++018j. Из приведенных данных видно, что предложенный способ позволяет градуировать, дозиметры с блоком детектирования 60 мм на минимальном расстоянии 183 мм. Если поправка йр не вводится, то для получения той же погрешности (для установки второго разряда) мини33 мальным расстоянием р„„„ является И1 то, при котором неравномерность поля в месте расположения детектора не превышает 6Х, формула (3). Это расстояние связано с 3 соотношением и (а„,„ ) 1-0, 06,; отсюда мин„ и11н, = -16,3 . Таким образом, предложенный способ 43 позволяет уменьшить минимальное расстояние до источника с 161) до ЗЭ, т.е. в 5 раэ, и уменьшить активность используемых при градуировке источников в 25 раз. 50 Предложенный способ позволяет градуировать дозиметры в более широком диапазоне мощностей доз с помощью уже имеющихся источников излучения. где Др=вр„-bR2+ bRЗ, ас„,с2 и C> — средние значения C„= «(R Ю„), С =N (R+ R )",, CCü NNð(RR"bbRRю) Проводят градуировку гамма-дозиметра с ионизационной камерой, диа.— метром d = 60 мм на излучение рабочего гамма-источника, создающего на расстоянии 1 м мощность дозы 0,13 P/с в диапазоне мощностей доз от 1 до 4 P/с. В качестве вспомогательного используют источник, создающий на 1 м .мощность дозы 5,6 мР/с. Компаратором служит ионизационная камера с плоскими параллельными электродами, имеющая линейную зависимость тока. от мощности дозы в диапазоне мощностей доэ, создаваемых рабочим источником, Предварительно дозиметр отграууироваи на установе с типовым коллиматором в диапазоне малых мощностей доз до Р = 0,2 P/ñ. Для проведения градуировки выполнялись следующие операции. Снимают зависимость показаний Рв (Р1 дозиметра в поле вспомогательного источника в диапазоне расстояния от 0,003 до К = 0,200 M по линейке. Нулевой отсчет по линейке не соответствует совмещению центров источников, дозиметра и компаратора. На тех же расстояних снимают показания компаратора М и N< s отI носительных единицах в поле вспомогательного и рабочего источников соответственно. Для каждой из зависимостей Р (R ), М < (р ) и N (р ) определены поправки и зна- Р чения Р, составившие О, 169, О, 168 и 0,179 и соответственно. Отсюда поправка bR к расстоянию Й при градуировке доэиметра в поле рабочего источника определена равной 0,180 м. Значения величины С,, С, Cз были получены равными 5,64 P.м /с, 235 отн. ед., 5394 отн.ед. Отсюда значения мощности дозы Р, P/с, которым должны равняться показания градуируемого дозиметра на расстоянии Р, отсчитываемом по линейке, определяют по формуле 1123389 ТехредМ.Надь Корректор С.Черни Редактор Л. Юркова Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Заказ 2914/6 Тираж 748 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .
