Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения

 

Использование: индивидуальный дозиметрический контроль. Цель: уменьшение времени измерения. Сущность изобретения: способ включает: освещение радиофотолюминесцентного дозиметра возбуждающими импульсами ультрафиолетового излучения, регистрацию после каждого возбуждающего импульса по крайней мере в трех измерительных воротах фотонов люминесценции , измерение количества и интенсивности возбуждающих импульсов и вычисление поглощенной дозы. Задержка измерительных ворот подобрана так, чтобы диапазоны измеряемых в воротах доз частично перекрывались. Вычисление поглощенной дозы проводят только по тем воротам, в которых количество фотонов люминесценции больше фоновой величины,но меньше значения просчетов. 3 ил. сл с

СОЮЭ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PFCAYEiflWK (я)э G 01 Т 1/105

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

В ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4936768/25 . (22) 03.04.91 (46) 30.07,93.Бюл.N 28 (71) Ленинградский институт ядерной физики им,Б.П.Константинова АН СССР (72) С.М.Микиртычьянц, M.Н.Пак, Г.В.Щербаков, В.П.Кортев. Л.М.Площанский и В.И.Фоминых (73) С.М.Микиртычьянц, М.Н.Пак, Г.В.Щербаков, В.П.Коптев, Л.М.Площанский и В.И.Фоминых (56) Иванов В.И. Курс дозиметрии. M.. Знергоатомиэдат, 1988,с.130-!35.

Заявка ФРГ й. 3110943. кл. G 01 Т 1/105, опубл. 1982;

Авторское свидетельство СССР

N 1668960, кл. G О1 Т 1/105, 1989.

Изобретение относится к области ядерной физики, а точнее к области индивидуального дозиметрического контроля.

Йаиболее эффективно оно может быть использовано для определения доэ облучения персонала; работающего с источниками ионизирующих излучений. и населения в диапазоне доз от близких к естественному ра- . диационному фону до аварийных, Цель изобретения — уменьшение времени измерения, Регистрация фотонов люминесценции в . дополнительных измерительных воротах и использование для вычисления дозы данных не иэ всех, а только иэ определенных

„.)5U, 1831689 А3 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: индивидуальный доэиметрический контроль. Цель: уменьшение времени измерения. Сущность изобретения: способ включает: освещение радиофотолюминесцеíTíого доэиметра возбуждающими импульсами ультрафиолетового излучения, регистрацию после каждого возбуждающего импульса по крайней мере в трех измерительных воротах фотонов люминесценции. измерение количества и интенсивности возбуждающих импульсов и вычисление поглощенной дозы. Задержка измерительных ворот подобрана так, чтобы диапазоны измеряемых в воротах доз частично перекрывались. Вычисление поглощенной дозы проводят только по тем воротам, в которых количество фотонов люминесценции больше фоновой величины, но меньше значения просчетов. 3 ил. ворот. позволяет отказаться от операции подбора светофильтра и определять поглощенную дозу за один цикл измерений для всего диапазона измеряемых доэ. Возможность определения повышенных доз с помощью большей задержки измерительных ворот определяется экспоненциально спадающим характером временного спектра фотонов люминесценции.

На фиг,1 представлен характерный вид распределения фотонов люминесценции по времени. На фиг.2 — зависимость числа фотонов люминесценции от дозы для разных измерительных ворот. На фиг.3 — функ1831689 циональная блок-схема устройства для реализации способа.

Кривая l на фиг.1 относится к необлученному дозиметру, а кривые 2-6 — к дозиметрам с разными все возрастающими дозами. Измеренная доза пропорциональна разности площадей для кривых облученного и необлученного дозиметров. Нижний предел измерения дозы обусловлен значимым значением разницы площадей под кривыми 2 и 1, поэтому параметры первых ворот выбирают те же, что в прототипе. С увеличением дозы эта разница растет, Начиная с некоторого значения скорости счета фотонов начинаются просчеты в первых воротах, что видно на кривой 3. При дальнейшем увеличении дозы (см,кривую 4) счет достигает своего максимального значения

N><>. Т.е„как видно из кривой 1 фиг.2, нарушается линейность зависимости числа фотонов люминесценции, определяемых в первых воротах, от поглощенной дозы. Доза, соответствующая значимому значению просчетов, является верхним пределом измерения в первых воротах. Задержку вторых ворот следует выбрать так, чтобы счет фотонов во вторых воротах при этой дозе (Dmso>) превышал фоновое значение счета во вторых воротах,то есть нижний предел измерения дозы во вторых воротах не превышал верхнего предела измерения дозы в

ПЕРВЫХ ВОрОтаХ (Dmjn2 < Огпах1)

Длительность вторых ворот выбирают иэ тех же соображений, что и для первых ворот, т.е. из оптимального соотношения достаточности статистики и чувствительности, т.е. при увеличении длительности ворот увеличивается статистика, но уменьшается чувствительность.

Выбор нужных для вычисления дозы ворот производится следующим образом;

1. Сравниваются измеренные значения

Nl с фоновыми Ngj. При малых по сравнению с фоном счетах ворота из рассмотрения отбрасывают. Если во.всех воротах превышение Nj над Npj мало (статистически не значимо), то это означает, что доза меньше нижнего порога измерения устройства.

2, Сравниваются Nj с значимым значением просчетов N>, который определяется предварительно. При превышении Й над Йп ворота так же отбрасывают. Если во всех воротах Nl > Nn, то измеряемая доза превышает верхний предел измерения устройства, Таким образом, доза вычисляется только в тех воротах, где удовлетворяется условие.

N4,j < Nj< Nn

Если данное условие выполняется для нескольких ворот (случай может реализоватьсй, когда диапазоны измерения доз в разных BopoTsx перекрываются), То вычисления проводятся по всем воротам, удовлетворяющим указанному условию, и

5 окончательно доза берется как среднее значенив с учетом статических весов. Практически, электронная аппаратура с достаточной статистикой счетов эа разумное время линейна в пределах двух порядков. Поэтому

10 диапазоны измеряемых доз будут: для первыхsopoT104)р1 0-2Гр.для вторых ворот

10 - 1 Гр, для третьих ворот 1 - 10 Гр, что

2 вполне достаточно для всех случаев измерения индивидуальных доз. Таким образом, способ содержит не менее трех измерительных ворот, Способ осуществляется следующим образом.

Импульсным периодическим возбуждающим ультрафиолетовым (УФ) излучением освещают дозиметр, в котором центр люминесценции начинают испускать фотоны. Интенсивность испускания фотонов зависит от времени, прошедшего с момента возбуждающего импульса, интенсивности возбуждающего импульса и дозы, накопленной дозиметром. Возбуждающий импульс запускает не менее трех генераторов ворот, с параметрами tj и Ть где г — задержка ворот относительно возбуждающего импульса, Т— длительность ворот, 1 — номер ворот. Производится: 1). счет фотонов в воротах; 2) счет числа возбуждающих импульсов; 3) счет импульсов. пропорциональных амплитудам возбудэющих импульсов, т.е. производится мониторированное возбуждающего излучения. Суммируются счета за время измерения. Сравнение этих счетов для облученного и необлучен ного доэиметров дает информа40 цию о дозе

Устройство для реализации способа (см.фиг.3) содержит импульсный периодический источник 1 УФ-излучения, светофильтр

2, разделительное зеркало 3, первый детек"5 . тор 4 излучения, мониторный блок 5 в виде

АЦП, первый формирователь-дискриминатор.б, генераторы ворот 7-11, схемы совпадений 12-16, дозиметр 17, фокусирующую. линзу 18, второй детектор 19 излучения в виде ФЭУ, усилитель 20, второй формирователь-дискриминатор 21, счетчики импульсов

22-28, контроллер 20. ЭВМ 30 (либо процессор, но в этом случае необходим дополнител ь но бло«индикации результата измерений)

Устройство работает следующим образом.

Импульсный периодический луч возбуждаащего УФ-излучения от источника 1 (в нашем случае использовался лазер с дли1831689 ной волны излучения 337 нм, длительностью импульса 10 нс и частотой повторения импульсов 100 Гц)0, проходит через светофильтр 2, пропускающий только УФ-излучение. Далее возбуждающее излучение попадает на разделительное зеркало 3, из которого часть УФ-излучения направляется в мониторный канал, а другая часть — в измерительный канал. В мониторном канале свет попадает на первый детектор 4, сигнал с которого поступает: а) в мониторный блок 5, на выходе которого имеем число импульсов NM, пропорциональное световому потоку лазерного луча: б) в первый формирователь-дискриминатор 6. Сигнал с формирователя-дискриминатора 6 образует стартовые импульсы No, которые запускают генераторы ворот 7-11. Сигналы с генераторов ворот поступают на схемы совпадений

12-17.

В измерительном канале возбуждающее излучение попадает на дозиметр 17.

Люминесценция дозиметра, сфокусированная линзой 18 (ее использование не обязательно), регистрируется вторым детектором

19. Импульсы с детектора 19, пропорциональные числу фотонов люминесценции, поступают на усилитель 20, далее на второй формирователь-дискриминатор 21 и затем на схемы совпадений 12-16.

Информация: а) со схем совпадений 12-16 — число импульсов (N;), пропорциональное числу люминесцентных фотонов за время открытия ворот (т1). б) с первого формирователя-дискриминатора б — число запусков лазера (No);

a) с мониторного блока 5 — число импульсов, пропорциональное потоку лазера, через соответствующие счетчики импульсов

22-28 и контроллер 29 подается на ЗВМ 30.

В ЭВМ проводится сравнение Ni с заданными значениями Кф; и N>. выбор ворот. в которых Кф1 < Nj < Мп; вычисление в выбранных BopGTBx поглощенной дозы D по формуле:

К1 где Й; — количество импульсов в i-x воротах за все время измерения (имп.), т.е.

Й1 = Njj, I =1 где Njj - количество импульсов (число фотонов люминесценции) в единичных )-х воро-. тах с номером J, n — количество i-х ворот за время измерения. т,е. число импульсов возбуждения N<о, Nm1 — максимальное количество импульсов в i-x воротах, которое способна зареги5 стрировать счетная система эа все время п измерения (имп.), т.е. Nmj = g Njml, где

j =1

Njm1 — максимальное количество импульсов в I-х воротах с номером j, которое способна зарегистрировать счетная система, n — количество I-x ворот за все время измерения, т.е, количество импульсов возбуждения N<, К1 — градуировочный коэффициент для

I-x ворот, определенный измерением облученных известной дозой дозиметров (Гр );

Кф1 — количество иммпульсов в I-x воротах для необлученного доэиметра (имп.) эа все время измерения необлученного дозиметра, т.е. Кф =- К1ф1, где Njyl — количеj =1 ство импульсов в i-x воротах с номеоом J для необлученного дозиметра, и — количество i-x ворот за все время измерения необлученно25 го дозиметра, т.е. количество импульсов возбуждения N<.

П ри меч а н и е: все значения NnNmj, Кф,, нормируются на Nn — число запуска лазера и NM — число импульсов. пропорцио30 нальное амплитуде лазерного света за все

П время измерения (имп.), т,е. N = NIM, j=1 где Nj — количество импульсов с монитор35 ного блока при j- м возбуждении, n — количество импульсов возбуждения.

Формула изобретения

Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения, включающий освещение радиофотолюминесцентного доэиметра возбуждающими импульсами ультрафиолетового излучения, регистрацию после каждого возбуждающего импульса в измерительных воротах фотонов

45 люминесценции, измерение количества и интенсивности возбуждающих импульсов и вычисление поглощенной дозы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, фотоны люминесценции регистрируют по крайней мере в трех измерительных временных воротах, задержка которых подобрана так чтобы диапазоны измеряемых в воротах доз частично перекрывались, а вычисление поглощенной

55 дозы проводят только по тем воротам. в которых количество фотонов люминесценции больше фоновой величины, но меньше значения просчетов. f831689

Aml

Фиг.1

Игп2

Net

Ющ f Яу у j Я/7ЙУ)Г Г А% М У (gaia 2) Ятай Л чанг.г е

1831689

Составитель М. Пак

Техред M,Mîðråíòàë

Корректор М. Керецман

Редактор

Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 2550 Тираж .. Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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