Способ измерения спектров линейных потерь энергии ионизирующих излучений
ОПИСАНИЕ
ИЗОЬРЕт ЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2 70106
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 20.V.1968 (№ 1240818/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 11.III.1971. Бюллстеш. ¹ 10
Дата опубликования описания 29Л 1.1971
МПК С 011 1/18
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 539.12-550.839-632..345 (088.8) Авторы изобретения
И. Б. Кеирим-Маркус и В. И. Попов
Институт биофизики
Заявитель
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ЛИНЕЙНЬ|Х ПОТЕРЬ
ЭНЕРГИИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Изобретение относится к области дозиметрии ионизирующих излучений и можег быть использовано для контроля радиационной опасности в полях нейтронного или смешанного гамма-нейтронного излучения. Способ может быть также использован в радиобиологических исследованиях при определении коэффициентов относительной биологической эффективности (ОБЭ) нейтронного и смешанного гамма-нейтронного излучения различных энергий и спектров.
Известен способ измерения спектров линейных потерь энергии (ЛПЭ) для нейтронного излучения, основанный на использовании в качестве детектора тканеэквивалентного газоразрядного счетчика, работающего в пропорциональном режиме.
Недостатки известного способа состоят в том, что он не может быть применен для определения спектров ЛПЭ гамма-излучения во всем диапазоне изменения величин ЛПЭ вторичных электронов. Сравнительно большие габариты детектора затрудняют использование способа при измерениях спектров ЛПЭ в фантомах. Реализация известного способа требует применения громоздкой и сложной электронной аппаратуры, а именно усилителя импульсов и многоканального анализатора. Кроме того, получаемый спектр ЛПЭ зависит от размеров счетчика и давления наполняющего газа, т. е. не является универсальной характеристикой поля излучения.
Для устранения указанного недостатка прп описываемом способе используется набор из
5 нескольких малогабаритных тканеэквивалентных газоразрядных счетчиков с различными давлениями наполняющего газа, работающих в гейгеровском режиме.
Эффективность газоразрядного счетчика, 10 работающего в гейгеровском режиме по отношению к вторичным (плп первичным) заряженным частицам, выходящим из его стенок и попадающим в чувствительный объем, определяется формулой е (5) — 1 — е — sp где S — первичная ионизация заряженной частицы в газе при давлении 1 атлт;
Р— давление газа в счетчике;
1 — средняя длина пути заряженной «истицы в чувствительном объеме счетчика.
Для каждой величины первичной иониза2S ции газа заряженными частицами можно подобрать такое низкое давление наполняющего газа, при котором эффективность счетчика будет значительно меньше единицы.
Если стенки такого счетчика выполнены из
30 тканеэквивалентного материала, счетчик бу270106
55 дет с различной эффективностью регистрировать протоны отдачи и протоны от реакции (ПР) на азоте (в случае нейтронного излучения) или электроны (в случае гамма-излучения), возникающие в стенках и попадающис в чувствительный об.ьем счетчика.
Величина первичной ионизации газа не зависит от массы заряженной частицы и для данного конкретного газа зависит только от скорости частицы. Для некоторых газов, обычно используемых в гейгеровских счетчиках, величина первичной ионизации в зависимости от скорости заряженных частиц известна.
Используя набор из нескольких счетчиков с одинаковыми размерами и различными давлениями газа, а тем самым и различными эффективностями для частиц с одинаковой первичной ионизацией, можно получить спектр первичных ионизаций, а из него †спек скоростей частиц, образующихся в тканеэквивалентных стенках счетчика. Для этого необходимо измерить в интересующем поле излучения скорости счета каждого из упомянутых счетчиков, а затем, используя известные математические методы восстановления спектра (например, метод ортонормированных разложений), применяемых в спектрометрии нейтронов с помощью активационных детекторов, получить искомый спектр первичных ионизаций или скоростей заряженных частиц. Используя известную зависимость ЛПЭ заряженных частиц от их скорости для ткани, можно перейти к интересующему нас спектру
ЛПЭ данного поля излучения в ткани.
С помощью описываемого способа можно измерять спектры ЛПЭ нейтронного и гаммаизлучения, а также смешанного гамма-нейтронного излучения. В последнем случае для раздельного получения спектров ЛПЭ нейтронов и гамма-излучения нужно иметь два набора счетчиков, один из которых должен состоять из счетчиков со стенками, не содержащими водород и азот (например, из графита или тефлона).
Измеренные спектры ЛПЭ могут быть ис. пользованы для получения величин дозового эквивалента, характеризующего опасность для человека данного поля излучения в практике радиационной защиты. Эти спектры представляют также интерес и для радиобиологических исследований, когда при определении коэффициентов относительной биологической эффективности наиболее корректной характеристикой исследуемого поля излучения являются спектр и средние величины
15 г0 г5
ЛПЭ, рассчитанные по измеренным дозовым спектрам.
При использовании в качестве наполняющего газа гелия можно получать спектры
ЛПЭ в диапазоне до 100 кэв/мк, т. е. для протонов и электронов любых энергий.
С помощью набора из трех счетчиков с различными давлениями был измерен спектр
ЛПЭ на поверхности водного эллиптического фантома, имитирующего торс человека, дл I
Рц — Be-источника.
На фиг. 1 приведены спектры ЛПЭ для нситронного излучения Pu — Be-источника, полученных с помощью трех различных наборов счетчиков 1, 2 и 3. Для сравнения приведены различные спектры ЛПЭ Pu — Be-источника для случая, когда источник равномерно распределен в бесконтактной водной среде
{кривая 4) и для дозы первого соударения (кривая 5). В рассматриваемом случае измеренный спектр на поверхности фантома должен быть близок к спектру 4. Несмотря на расхождения форм расчетного и измеренного спектров, средние величины ЛПЭ и коэффициента качества отличаются не более чем на
15 /о .
На фиг. 2 приведены спектры ЛПЭ для гамма-излучения Ва» и рентгеновского излучения (220 кв), полученные с помощью набора из четырех счетчиков с различными давпениями на поверхности фантома. Приведен измеренный спектр, а также для сравнения расчетный спектр ЛПЭ рентгеновского излу.чения 220 кв, обозначенный пунктиром. В данном случае из-за заметных различий в спектрах фотонов для рентгеновского излучения и излучения изотопа Ва»з расчетный спектр дает приближенное представление о форме ожидаемого спектра ЛПЭ для гамма-излучения Âà»ç.
П редм ет изобретения
Способ измерения спектров линейных потерь энергии ионизирующих излучений, основанный на использовании тканеэквивалентного газоразрядного счетчика, отлича ощийся тем, что, с целью получения спектров линейных потерь энергии гамма-нейтронного излучения, измеряют скорости счета нескольких работающих в гейгеровском режиме счетчиков, эффективность которых меньше единицы во всем или в части диапазона изменения величины первичной ионизации вторичных заряженных частиц, и по скоростям счета судят о спектре линейных потерь энергии.
270106
Й 275 ю га зю и и
Риа 1
aio
Фиг. Л
Составитель Г. Петрова
Техред Л. Л. Евдонов
Корректор О. С. Зайцева
Редактор А, Морозова
Заказ 1781/2 Изд. № 727 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 сии
З/л/ ми pe азО
5) ЛО (мд)
