Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения

 

Изобретение относится к ядерной физике, а точнее к области индивидуального дозиметрического контроля, и может быть использовано для определения доз облучения персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений, и населения. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Способ основан на освещении радиофотолюминесцентного дозиметра импульсным периодическим УФ-излучением и регистрации фотонов люминесценции. После каждого импульса возбуждения формируют сигналы двух измерительных ворот с параметрами 0,1 мкс *98 &Tgr;<SB POS="POST">1</SB> *98 0,5 мкс, 0,5 мкс *98 T<SB POS="POST">1</SB> *98 2,5 мкс

30 мкс *98 &Tgr;<SB POS="POST">2</SB> *98 100 мкс, 10 мкс *98 T<SB POS="POST">2</SB> *98 50 мкс, где &Tgr;<SB POS="POST">1</SB> и &Tgr;<SB POS="POST">2</SB> - время задержки ворот

T<SB POS="POST">1</SB> и T<SB POS="POST">2</SB> - длительность ворот, подсчитывают количество фотонов люминесценции в измерительных воротах, подсчитывают количество импульсов возбуждения за время измерения, измеряют интенсивность возбуждающего УФ-излучения и, сравнивая полученные величины для облучаемого и необлучаемого дозиметров, вычисляют поглощенную дозу ионизирующего излучения. Способ позволяет измерять дозы от естественного радиационного фона до аварийных. Приведено устройство для реализации способа. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 Т 1/105

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСт8У (21) 4744932 /25 (22) 07,08.89 (46) 07,08.91. Бюл. % 29 (71) Ленинградский институт ядерной физики им, Б.П. Константинова (72) С,М. Микиртычьянц, М,Н. Пак, Л.M. Площанский, Г.В. Щербаков, А,В. Дмитрюк и B.È. Фоминых (53) 621. 386. 8(088.8) (56) Голубев Б.П. Доэиметрия и защита от ионизирующих излучений, — M,: Атомиздат, 1976, с. 154, 165.

Заявка ФРГ М 3110943, кл. G 01 Т 1/106, 1982. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ

ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к ядерной физике, а точнее к области индивидуального дозиметрического контроля, и может быть использовано для определения доз облучения персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений, и населения.

Цель изобретения — расширение диапазона

Изобретение относится к ядерной физике, а точнее к области индивидуального дозиметрического контроля, и наиболее эффективно может быть использовано для определения доз облучения персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений, и населения в диапазоне доз от близких к естественному радиационному фону до аварийных.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения, Сущность изобретения заключается в том, что измеряется не временной спектр люминесценции, а счет фотонов люминес,, Ж„„1668960 А1 измерений. Способ основан на освещении радиофотолюминесцентного дозиметра импульсным периодическим УФ-излучением и регистрации фотонов люминесценции. После каждого импульса возбуждения формируют сигналы двух измерительных ворот с параметрами 0,1 мкс < r1 < 1,5 мкм, 0,5 мкс < T> < 2,5 мкс; 30 мкс <т < 100мкс, 1Омкс < Тг < 50 мкс, где t> и г — время задержки ворот; Т1 и Тр — длительность ворот, подсчитывают количество фотонов люминесценции в измерительных воротах, подсчитывают количество импульсов возбуждения за время измерения, измеряют интенсивность возбуждающего УФ-излучения и, сравнивая полученные величины для облучаемого и необлучаемого дози- З метров, вычисляют поглощенную дозу ионизирующего излучения. Способ позволяет измерять дозы от естественного радиационного фона до аварийных. Приведено устройство для реализации способа. 1 ил. ценции в воротах, сдвинутых определенным . Q образом относительно возбуждающего им- фс пульса. При этом скорость набора информации ограничивается "мертвым" временем электронного тракта, которое составляет

20-50 нс, т.е. по сравнению с известным способом в 10 раэ лучше, ° аюЪ

Возможность замены измерения временного спектра люминесценции на измерение в выбранных воротах основана на том, что информация о дозе содержится только в определенной части временного спектра. Оптимальным выбором параметров ворот и сравнением информации в этих

1668960 воротах для облученного и необлученного дозиметров можно определить дозу, Более того возможйо измерение дозы при неэкспоненциальном законе фоновой люминесценции, так как происходит сравнение информации облученного и необлученного дозиметров.

Параметры ворот выбираются из оптимального получения информации о дозе, Задержка первых ворот должна быть достаточной, чтобы исключить влияние лазерного свечения и вызванных им переходных процессов, длительность которых около 0,1 мкс.

В то же время основная информация о дозе, особенно при малых значениях доз„ нахо-. дится в интервале до 5 мкс, Поскольку она резко спадает ва времени, наибольшая чувствительность измерения — при малой длительности ворот. Однако при уменьшении длительности ворот проигрывают в статистике. Анализ показал, по длительность ворот, равная 2 мкс, достаточна. Параметры вторых ворот менее критичны и выбираются таким образом, чтобы была достаточная статистика и-а то же время малое влияние дозовой люминесценции.

Способ осуществляется следующим образом.

Импульсным периодическим возбуждающим ультрафиолетовым (УФ) излучением освещают дозиметр, в котором центры радиафотолюминесценции начинают испускать фотоны, Интенсивность испускания

1 фотонов зависит от времени, прошедшего с момента возбуждающего импул-. г интенсивности возбуждающего импульса и дозы, накопленной дозиметром, Возбуждающий импульс запускает два генератора ворот с параметрами 0,1 мкс < т < 0,5 мкс;

0,5 мкс < Т1 < 2,5 мкс; 30 мкс< Т < мкс

10 мкс < хэ < 50 мкс, где s> и 1 — время задержки ворот относительно возбуждающего импульса; Т1 и Тэ — длите;- кости ворот. Производится счет фотонов в .-,тих вооотах:, счет числа вазб |ждающлх импульсов; счет импульсов, поопорциональных амплитудами возбуждающих импульсов, т.е. производится маниторирование возбуждающего излучения. Суммируются укаэанные счета за время иэмере :ия, Сравнение этих счетов для облученного и необлученнаго дозиметрав дает инфармаци1а о дозе.

Для измерения больших даэ. когда скорость поступления фотонов люминесценции велика, перед дозиметром вводят блок калиброванных сменяющихся светофильтров, Способ позволяет существенна уменьшить время измерения, а следовательно, :. нижний порог определения даэ; снизить па10

30 Г;

5) M

/! t "t .Э

50 грешность измерения доэ, что дополнительно приводит к уменьшению нижнего порога определения доз, а также имеется возможность измерения больших доз.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для осуществления способа, Устройство для измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения содержит импульсный периодический источник 1

УФ-излучения, светофильтр 2, разделительное зеркало 3, первый детектор 4 излучения в виде фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), мониторный блок 5 в виде АЦП, первый формирователь-дискриминатор 6, генераторы 7 и 8 ворот, схемы 9 и 10 совпадений, блок 11 сменных светофильтров, дозиметр 12, фокусирующую линзу 13, второй детектор 14 излучения в виде ФЭУ, усилитель 15, второй формирователь-дискриминатор 16, счетчики 17 — 20 импульсов, контроллер 21 и 3ВМ 22, Устройство работает следующим образам.

Импульсный периодический луч возбуждающего УФ-излучения от источника 1 используется лазер с длиной волны излучающего излучения 337 нм., длительностью импульса 10 нс и частотой повторения импульсон 100 Гц, проходит через светофильтр

2, пропускающий тал ько УФ-излучение. Далее возбуждающее излучение попадает на разделительное зеркало 3, из которого часть УФ-излучения направляется в мониторный канал, а другая часть — a измерительный канал. Б мониторном канале свет попадает на первый детектор 4, сигнал от которого поступает в мониторный блок 5, на выходе которого имеется число импульсов Йу, пропорциональное световому потоку лазерного луча и в первый формирователь-дискриминатор 6. Сигнал с формирователя-дискриминатора 6 образует .тартовые импульсы No, которые запускают генера",îðû :7 и 8 ворот, Сигналы с генераторов 7 и 8 ворот поступают на схемы 9 и

10 совпадений. Используются следующие параметры ворот: -;! = 0,5 мкс; Т1 =2 мкс; г = 50 мкс; Т2=:50 мкс.

В измерительном канале возбуждающее излучение проходит через блок 11 сменных светофильтров и подается на дозиметр 12, Люминесценция доэиметра, сфокусированная фокусирующей линзой 13, регистрируется вторым детектором 14. Импульсы с BTopolo детектора 14, пропорциональные числу л аминесцентных фотонов, поступают на усилитель 15, далее на второй

1668960 формирователь-дискриминатор 16 и затем на указанные схемы 9 и 10 совпадений.

Информация со схем 9 и 10 совпадений числО импульсов (N1 и Nz), пропорци ональных числу люминесцентных фотонов эа время открытия ворот, с первого формирователя-дискриминатора 6 — число запусков лазера, с мониторного блока 5 — число импульсов, пропорциональное световому потоку, с лазера через соответствующие счетчики импульсов и контроллер подается на ЭВМ, Расчет дозы производится по формуле где 0 — измеряемая доза (гр); а1 — градуировочн ый коэффициент, определенный предварительно измерением облученных известной дозой дозиметров (Гр, имп.);

czar — коэффициент поглощения УФ-излучения 1-го светофильтра (отн.ед,) при этом количество светофильтров может быть любым, начиная с О, и зависит от диапазона измеряемых доз. Практически достаточно шесть светофильтров, т.е. i=0 ...,6, для которых

uzi меняется от 1 до 10 . Конкретный светофильтр устанавливают в зависимости от величины измеряемой дозы; йо — число импульсов возбуждения за время измерения (имп.);

N1 — количество импульсов в первых воротах за все время измерения (имп.), т,е. и

N1= Z N1K, к=1 где N1 — количество импульсов (число фотонов люминесценции) 8 единичных первых воротах с номером К; и — количество первых ворот за время измерения, т,е. количество импульсов возбуждения Мо, Nz — количество импульсов во вторых воротах за все время измерения (имп.), т.е.

П ч2= „, 2К к= 1 где И㻠— количество импульсов в единичных вторых воротах с номером К;

n — количество вторых ворот за время измерения, т.е. количество импульсов возбуждения Мо, N — количество импульсов с мониторного блока за все время измерения (имп.), т,е.

П

ММ=Х Ымк к=1 где N« — количество импульсов с мониторного блока при К-м импульсе возбуждения, пропорциональное интенсивности К-го импульса возбуждения; и — количество импульсов возбуждения;

5 N10 д20 =Р— Koíñòàíòà дозиметра, содержит велйчины N10 и Nzo аналогичные N1 и Nz, но для необлучен ного дозиметра.

Это отношение не зависит от числа им10 пульсов возбуждения и определяется для каждого дозиметра один раз перед началом его использования либо указывается в его паспортных данных. Время измерения одного дозиметра составляет 10 — 100 с.

15 Информация о дозе находится в первых воротах. При идеально стабильной работе лазера и электронной системы доза пропорциональна разности счетов фотонов люминесценции в первых воротах для

20 облученного и необлученного дозиметров, т,е.

D-(N1 - N10). (2)

Если лазер не стабилен, то где N o - величина, аналогичная N, но для необлученного дозиметра.

Если не стабильна электронная система, например изменился коэффициент

Э0 усиления измерительного канала, то

Ол — — k, (4) 1 10

Nra Neo где к — относительное изменение коэффициента усиления измерительного канала в режиме измерения по отношению к калибровке, При стабильной работе лазера

k— (5)

При нестабильной работе лазера

Nz . 20 NzNvo (6)

1ч N o .ч М NZO

Подставив значение k из формулы (6) в формул (4) получают

% N10 Имэмо м Neo Nv Nzo

Учтя градуировку, поглощение в фильтре и нормировку на количество запусков лазера Ыо получают формулу (1).

Предлагаемый способ измерения поглощений дозы ионизирующего излучения позволяет расширить диапазон измерений по сравнению с лучшими образцами оборудования индивидуального дозиметрического контроля и измерять. поглощенную дозу в

1668960

Составитель M.Äàíèëoâ

Техред M,Моргентал Корректор M. Кучерявая

Редактор И,Шулла

Заказ 2654 Тираж 963 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 диапазоне 10 — 10 Гр, причем время изме-4 рения не превышает 1-2 мин.

Формула изобретения

Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения, основанный на освещении радиофотолюминесцентного дозиметра импульсами возбуждения ультрафиолетового излучения и регистрации фотонов люминесценции после каждого импульса возбуждения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с.целью расширения диапазона измерения, после каждого импульса возбуждения формируют сигналы двух измерительных ворот с параметрами

0,1 мкс < 1 < 0,5мкс; 0,5мкс < T«2,5мкс;

10мкс < up < 50 мкс 30мкс< Т < 100 мкс, где t> и и — время задержки ворот; Ò1 и

Т2 — длительность ворот, первых и вторых соответственно, подсчитывают число импульсов возбуждения No за время иэмере. ния, после каждого импульса возбуждения подсчитывают числа фотонов люминесценции в первых и вторых измерительных воротах, путем суммирования этих чисел за

5 время измерения отдельно в первых и вторых измерительных воротах находят соответствующие суммарные количества импульсов N< и Nz, измеряют интенсивность каждого импульса возбуждения и пу10 тем суммирования находят полную интенсивность М возбуждающего излучения за время измерения и вычисляют поглощенную дозу 0 по формуле

Й1 (N2

15 NwNо Й1/ о =а1с ц — (1 — p — 1, где й1 — градуировочный коэффициент;

Q2 — коэффициент поглощения ультрафиолетового излучения i-ro светофильтра;

P — константа доэиметра, 20