Устройство для измерения дозы ионизирующих излучений


 


Владельцы патента RU 2451604:

Учреждение Российской академии наук Государственный Научный Центр РФ Институт медико-биологических проблем РАН (RU)

Изобретение относится к техническим средствам, а именно к устройствам измерения дозы низкоэнергетического ионизирующего излучения в условиях открытого космического пространства во время орбитальных полетов летательных аппаратов вокруг Земли. Устройство для измерения ионизирующего излучения содержит металлический корпус, внутри которого размещены чувствительные элементы. Корпус устройства представляет собой усеченный конус с углом раствора конуса 90°±5°. Со стороны меньшего основания усеченного конуса расположено входное окно для чувствительных элементов, которые защищены со стороны входного окна полиэтилентерефталатной металлизированной пленкой. Со стороны большего основания усеченного конуса закреплена крышка с размещенным на ней стержневым элементом с резьбой. Техническим результатом является возможность измерения дозы ионизирующего излучения в открытом космическом пространстве за минимальной защитой 5·10-4 г/см2 с изотропной чувствительностью каждого дозиметра внутри модели для данного телесного угла в диапазоне от 0 до 2π стерадиан. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к техническим средствам, к области полимерных пленочных покрытий, а именно к устройствам измерения дозы низкоэнергетического ионизирующего излучения в условиях открытого космического пространства во время орбитальных полетов летательных аппаратов вокруг Земли.

Известно применение полиэтилентерефталатной металлизированной пленки для звукопоглощающего материала, выполненного с слоем из иглопроколотого пенополиэтилена, полученного экструзионным способом из полиэтилена высокого давления с индексом текучести расплава 1,5÷2,5 г/10 мин и имеющего плотность (40±15) кг/м3 и толщину 5-10 мм, на который нанесен клеевой слой со стороны входных отверстий игл, при этом проколы материала выполнены с помощью игл диаметром 1,8-2,2 мм с частотой 10÷44 на 1 см2. При этом он содержит полиэтилентерефталатную пленку толщиной 12÷20 мкм на термопластичной полимерной основе толщиной 30 мкм (RU 2307843).

Известен (RU 2224059, B32B 27/00) светоотражательный материал, который содержит внутренний слой из металлизированной полиэтилентерефталатной пленки и нанесенные на обе стороны внутреннего слоя грунтовочный слой из фторкаучука, полиуретанового полимера, полиизоцианата, триоксида сурьмы в этилацетате и лицевой поверхностный слой из 25%-ного раствора фторкаучука и цианурата меламина в этилацетате. Слои просушены после каждого нанесения при 50°C в течение 3 мин с последующей пролежкой 24 ч. Материал является облегченным, огне-, масло-, бензо-, морозостойким с незначительно изменяющимся коэффициентом диффузионного отражения в диапазоне длин волн 350-850 нм.

Изобретение относится к области полимерных пленочных покрытий и может быть использовано для изготовления искусственной кожи и пленочных материалов, предназначенных для маскировочных изделий (зимнего периода).

Известен светоотражательный материал, имеющий внутренний слой, выполненный, например, из металлизированной полиэтилентерефталатной пленки, и нанесенные на него с обеих сторон отражательные слои (RU 2110454 C1, 10.05.98).

Недостатками данного материала являются высокая масса 1 м2 - 500 г и резкое снижение величины коэффициента диффузного отражения в интервале длин волн 350-450 нм.

В уровне техники описаны устройства, позволяющие проводить измерения дозы ионизирующего излучения в условиях космического пространства.

Из источника Радиационная опасность при космических полетах / Ковалев Е.Е., Коломенский А.В., Смиренный Л.Н., Петров В.М., Дозиметрия космических излучений / Акатов Ю.А., Архангельский В.В., Маркелов В.В., Скворцов С.С, Смиренный Л.Н., Туркин В.Н., Черных И.В. // В монографии физические и радиобиологические исследования на искусственных спутниках Земли/ под ред. Нефедова Ю.Г., Ковалева Е.Е. - М.: Атомиздат. - 1971. - С.7-50 (1) известны дозиметры, расположенные внутри фантома в каналах по вертикальной оси. Основное назначение фантома - измерение дозовых нагрузок на органы и ткани человека.

Их недостатки:

массогабаритные параметры устройства определяют относительную экономическую неэффективность его применения в условиях космического полета для решения рассматриваемой задачи. В зависимости от модификаций минимальный диаметр фантома составляет 100 мм;

- конструкция не предусматривает проведение измерений за минимальной защитой (5·10-4 г/см2). Это не позволяет адекватно учитывать вклад в дозу α-, β-частиц;

- конструктивные элементы устройства не учитывают условий эксплуатации в открытом космическом пространстве и требуют дополнительной доработки.

Из источника Карцев И.С. Способы предохранения от непроизвольного самоотделения элементов приборов для эксплуатации в условиях космических полетов // Приборы+автоматизация. - №4. - 2010. - С.45-48 (2) известен полиэтиленовый шаровой фантом, известно моделирующее устройство для измерения дозы ионизирующих излучений на конкретный орган, выполненное в виде полого корпуса из тканеэквивалентного материала, форма и размер корпуса выполнены соответственно форме и размеру моделируемого органа, обеспечивающие имитацию эффекта его самоэкранирования, а во внутренней полости корпуса размещены пассивные и активные дозиметры.

Недостатки устройства:

- конструкция не предусматривает проведение измерений за минимальной защитой (5·10-4 г/см2);

- устройство предназначено для измерения дозовых воздействий применительно к организму человека и выполнено из тканеэквивалентного материала;

- конструкция не предусматривает эксплуатацию в условиях открытого космического пространства и требует дополнительной доработки.

Наиболее близким к заявляемому решению является шаровой дюралюминиевый фильтр диаметром 120 мм. (1) Размещение дозиметров внутри фильтра производилось по трем взаимно перпендикулярным каналам. Основное назначение фильтра - измерение дозовых нагрузок в космическом пространстве за дюралюминиевой защитой, разной толщины.

Недостатки устройства:

- массогабаритные параметры устройства определяют относительную экономическую неэффективность его применения в условиях космического полета для решения рассматриваемой задачи. Устройство представляет собой полнотелый металлический шар;

- распределение материала фантома вокруг мест установки дозиметров - неравномерное. Это приводит к различной чувствительности дозиметров внутри фантома по отношению к воздействию изотропного ионизирующего излучения для данных телесных углов в диапазоне от 0 до 2π стерадиан;

- конструкция не предусматривает проведение измерений за минимальной защитой (5·10-4 г/см2);

- большая трудоемкость изготовления образца.

Техническим результатом изобретения является возможность измерения дозы ионизирующего излучения в открытом космическом пространстве за минимальной защитой (5·10-4 г/см2) с изотропной чувствительностью (уровень отклика на эквивалентное воздействие) каждого дозиметра внутри модели для данного телесного угла в диапазоне от 0 до 2π стерадиан.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения ионизирующего излучения, содержащее металлический корпус, внутри которого размещены чувствительные элементы, характеризуется тем, что корпус устройства представляет собой усеченный конус с углом раствора конуса 90°±5°, причем со стороны меньшего основания конуса расположено входное окно для чувствительных элементов, которые защищены со стороны входного окна полиэтилентерефталатной металлизированной пленкой, а со стороны большего основания конуса закреплена крышка с размещенным на ней стержневым элементом с резьбой.

Кроме того, соединение корпуса и крышки осуществляется винтами, корпус выполнен из дюралюминия с плотностью ρ≈2,7 г/см3, в качестве чувствительного элемента использован термолюминисцентный монокристаллический детектор с плотностью материала детектора ρ≈2,6 г/см3, а толщина полиэтилентерефталатной металлизированной пленки не более 5 мкм.

Конструкция устройства поясняется фиг.1.

На представленном чертеже элементы дозиметрического устройства обозначены следующими позициями.

Металлический корпус /1/, форма и размер которого обеспечивают изотропную чувствительность каждого пассивного дозиметра /2/ внутри корпуса при измерении дозы потока ионизирующего космического излучения в телесном угле от 0 до 2π стерадиан для данного дозиметра. Плотность материала дозиметра /2/ приблизительно равна плотности материала металлического корпуса /1/.

Внешнее крепление устройства к элементам конструкции летательного аппарата осуществляется при помощи резьбовой оси металлического цоколя /3/.

Соединение корпуса /1/ с цоколем /3/ осуществляется винтами /4/. Стопорение винтов /4/ осуществляется без применения дополнительных материалов за счет ограничения их непроизвольного перемещения плоскостью установки устройства.

Защита открытой поверхности дозиметра со стороны входного окна обеспечивается полиэтилентерефталатной металлизированной пленкой /5/ с толщиной не более 5 мкм.

Увеличению глубины расположения дозиметров /2/ со стороны входного окна соответствует пропорциональное увеличение толщины стенки корпуса /1/.

Корпус /1/ дозиметрического устройства может быть выполнен из дюралюминия с плотностью ρ≈2,7 г/см3, а в качестве дозиметра может быть использован термолюминисцентный монокристаллический детектор на основе LiF с плотностью материала детектора ρ≈2,6 г/см3.

Возможно также использование и других типов пассивных дозиметров с близкими значениями плотности вещества. Применение дозиметров, выполненных из других материалов с существенно отличающимися значениями плотности, может быть реализовано соответствующей заменой материала корпуса /1/.

Дозиметрическое устройство используют следующим образом:

Устройство в сборе (см. фиг.1) крепится при помощи резьбовой оси цоколя /3/ на поверхности элементов конструкции летательных аппаратов. При этом функция введения/выведения устройства в открытом космическом пространстве обеспечивается конструкцией летательного аппарата и методикой эксперимента. Расположение устройств одновременно на трех взаимно перпендикулярных плоскостях поверхности элементов летательного аппарата позволяет проводить интегральное измерение дозовых характеристик в телесном угле до 4π стерадиан. Обработка дозиметров устройства осуществляется после возвращения на Землю в лабораторных условиях.

Предлагаемое дозиметрическое устройство может быть использовано для измерения интегральной дозы ионизирующего излучения одним устройством за защитой от 5·10-4 г/см2 до 2 г/см2 для следующих вариантов:

1. В условиях открытого космического пространства во время орбитальных полетов;

2. Внутри модулей пилотируемых космических аппаратов;

3. Для мониторинга радиационной обстановки на объектах с повышенными уровнями радиационного воздействия потоков ионизирующих частиц (в том числе малых энергий).

Дозиметрическое устройство обеспечивает:

- измерение интегральной дозы в условиях открытого космического пространства в орбитальном полете;

- измерение интегральной дозы низкоэнергетического ионизирующего космического излучения за защитой от 5·10-4 г/см2 до 2 г/см2.

- пожаробезопасность (элементы конструкции не поддерживают горение);

- устойчивость к воздействию влаги и микроорганизмов;

- экологичность и безопасность работы с устройством во время орбитального полета;

- малые массогабаритные параметры, примеры конкретных материалов.

Примеры материалов корпуса - сплавы на основе алюминия, материала детекторов - кристаллический LiF.

1. Устройство для измерения ионизирующего излучения, содержащее металлический корпус, внутри которого размещены чувствительные элементы, отличающееся тем, что корпус устройства представляет собой усеченный конус с углом раствора конуса 90±5°, причем со стороны меньшего основания конуса расположено входное окно для чувствительных элементов, которые защищены со стороны входного окна полиэтилентерефталатной металлизированной пленкой, а со стороны большего основания конуса закреплена крышка с размещенным на ней стержневым элементом с резьбой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение корпуса и крышки осуществляется винтами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен из дюралюминия с плотностью ρ≈2,7 г/см3.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве чувствительного элемента использован термолюминисцентный монокристаллический детектор с плотностью материала детектора ρ≈2,6 г/см3.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина полиэтилентерефталатной металлизированной пленки не более 5 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к установке для обнаружения и запуска индикации доз излучения. .

Изобретение относится к области дозиметрии ионизирующих излучений и может быть использовано в радиационно-химической технологии и радиационных испытаниях для измерения поглощенных доз ионизирующих излучений.

Изобретение относится к ядерной физике, дозиметрии, биофизике, радиационной медицине, химии, экологии и может быть использовано для детектирования газов в разных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений, а именно гамма-излучения с применением газоразрядных счетчиков. .
Изобретение относится к ядерной физике и технике и может быть использовано при создании детекторов для контроля радиоактивности окружающей среды. .

Изобретение относится к способу измерения радиоактивности газов по альфа-излучению, в частности радиоактивности воздуха, содержащего радон и торон. .
Изобретение относится к ядерной физике и технике и может быть использовано для создания детекторов, контролирующих радиоактивность окружающей среды. .

Изобретение относится к области атомной техники, в частности к поглощающим нейтроны материалам для изготовления сердечников радионуклидных источников жесткого гамма-излучения высокой удельной активности.

Изобретение относится к многослойной пленке с барьерными свойствами, а также к упаковке для закусочного продукта. .

Изобретение относится к барьерной пленке, используемой в области упаковки пищевых продуктов в модифицированной атмосфере. .
Изобретение относится к моноориентированным пленкам на полипропиленовой основе, характеризующимся высокой степенью усадки. .

Изобретение относится к многослойной, микропористой полиэтиленовой мембране, включающей слой, содержащий полиэтиленовую смолу и термостойкий полимер, отличный от полипропилена, с хорошо сбалансированными свойствами отключения, расплавления, проницаемостью, механической прочностью, устойчивостью к термоусадке и устойчивостью к сжатию, разделителю аккумулятора, изготовленному из такой многослойной, микропористой полиэтиленовой мембраны, и аккумулятору, содержащему такой разделитель.

Изобретение относится к технологии получения эластомерных материалов, в частности к обработке поверхности эластомерных пленок для предотвращения слеживаемости в рулоне.
Изобретение относится к новой полиэтиленовой композиции, в частности подходящей для изготовления мононити, моноленты и растянутой ленты. .

Изобретение относится к многослойной, биаксиально растянутой полой пленке, а также к ее применению в качестве оболочки для пастообразных или жидких продуктов, например - для производства колбасы в формах
Наверх