Способ определения поглощенной дозы ионизирующего излучения

 

О П И А Й И-Е пц 743406

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.01.79 (21) 2731246/18-25 (51) М. Кл.

С 01Т 1/10 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

Приоритет ло делам изобретений (43) Опубликовано 15.09.82. Бюллетень № 34 (53) УДК 621.386.92 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 15.09.82 (72) Авторы изобретения Ю. Э. Авотиньш, Ю. Р, Дзелме, Ю. Е. Тилике, Т. Е. Крейшмане, В. И. Готлиб и Д. П, Эртс (71) Заявители Латвийский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. П. Стучки и Рижский медицинский институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ЗОНЫ

ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Способ относится к области экспериментальной техники радиационной химии и пре. назначается для дозиметрии ионизирующего излучения с помощью твердых тел.

Известны способы определения поглощенной дозы на основе твердых тел физическими методами дозиметрии: оптическая спектрометрия и термолюминесценция i(1).

Недостатками известных способов являются малый интервал измеряемых доз, отсутствие возможности определить поглощенную дозу 1 Мрад (термолюминесцентная дозиметрия), плохая воспроизводимость показаний, трудоемкость изготовления детекторов, наличие сложной аппаратуры (оптическая спектрометрия).

Известны способы определения поглощенной дозы на основе химических дозиметров, заключающиеся в измерении хемилюминесценции, возникающей во время растворения твердых веществ (2).

Недостатки известных способов заключаются в том, что они обладают большим разбросом характеристик при изготовлении детекторов растворяемых порошкообразных твердых веществ. Детекторы хемилюминесцентной дозиметрии чувствительны к влажности и другим воздействиям атмосферы; допускается только одноразовое использование детекторов, максимальная определяемая поглощенная доза ионизирующего излучения не превышает 1 Мрад.

Ближайшим пз известных способов является способ определения поглощенной до5 зы ионизирующего излучения, основанный на регистрации хемилюмпнесценцпи, возникающей при растворении твердых веществ, т. е. измерении хемилюминесценции при растворении в 0,5 М растворе соляной кис10 лоты облученного кристалла цинкогерманата натрия, активированного марганцем (3-1

Недостатками этого способа являются низкая чувствительность к изменению пог15 лощенной дозы, применение труднодоступного вещества цпнкогерманата натрия, проведение растворения твердого вещества в неконтролируемых гидродинамических условиях, что дает плохую воспроизводи2О мссть результатов измерений хемилюминесценции.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве растворяемого твердого вещества, т. е. хемпл-oìèíåñöåíòíoãî дозиметра используют фтористый литий, который облучают, растворяют в серной кислоте, изЗп меряют интенсивность хемилюминесценции

743406

25 во время растворения и по сравнению с калибровочной кривой судят о поглощенной дозе ионизирующего излучения.

Применение фтористого лития в качестве хемилюминесцентного дозиметра основано на широком его использовании в качестве люминесцентных дозиметров. Кристаллы фтористого лития доступны и выращиваются определенной степени чистоты. Радиационные дефекты, образующиеся во фтористом литии при облучении, и люминесцентные свойства кристаллов хорошо изучены. Применение в качестве растворителя

17,5 М серной кислоты обосновано тем, что квантовый выход наблюдаемой во время растворения в ней облученного фтористого лития хемилюминесценции на несколько порядков больше, чем при растворении в других растворителях, т. е. имеется большая по сравнению с другими растворителями чувствительность к радиационным дефектам и, следовательно, к поглощенной дозе ионизирующего излучения. Серная кислота является также легкодоступным и дешевым растворителем.

Растворение облученного фтористого лития проводится методом вращающегося диска, т. е. в контролируемых гидродинамических условиях перемешивания жидкости, что позволяет получить хорошую воспроизводимость измерений хемилюминесценции и значительно снижает ошибку or>ределения поглощенной дозы.

Пример. Проводится определение поглощенной дозы облученного монокристалла фтористого лития. Диски монокристалла фтористого лития диаметром 1 см и массой 0,2 — 0,25 г облучают на установке

РХМ-20 с известной градацией поля мощностей гамма-излучения Соб (по химическому ферросульфатному дозиметру с точностью +5О/О). Кристаллы поочередно прикрепляют к вращаемому держателю и погружают в сосуд с 17,5 М серной кислотой и растворяют при вращении со скоростью

200 об/мин. Возникающую во время растворения хемилюминесценцию регистрируют при помощи ФЭУ-39. Измерение интенсивности хемилюминесценции для определения дозы проводится спустя 5 мин с начала растворения, когда достигнут стационарный режим растворения (допускается измерение и при меньших временах растворения, но тогда ухудшается повторяемость измерений, что связано с колебаниями интенсивности из-за нестационарного растворения). Проведение измерений при времени более 5 мин с начала растворения улучшает воспроизводимость, но увеличивает общую длительность определения дозы. В качестве регистрирующего устройства используется частотомер электронносчетный

ЧЗ-33. Время измерения интенсивности хемилюминесценции 1 с (время одного измерения).

ЗО

З5

На чертеже изображен калибровочный график интенсивности хемилюминесценции (прн 5 мин с начала растворения) по полученным интенсивностям хемилюминесценции при разных дозах в зависимости от поглощенной дозы гамма-излучения. Облучают диск монокристалла фтористого лития (диаметр 1 cM) дозой 30 Мрад (по ферросульфатному дозиметру), измеряют интенсивность хемилюминесценции при времени

5 мин с начала растворения в 17,5 М серной кислоте. Полученную интенсивность хемилюминесценции (Q 850) сравнивают с калибровочной кривой и определяют поглощенную дозу излучения. Определенная доза 32 Мрад, известная доза (по ферросульфатному дозиметру) 30+2,7, ошибка определения 5 .

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с прототипом уменьшение ошибки определения поглощенной дозы облучения. Ошибка определения логарифма дозы при использовании предлагаемого способа +0,2, ошибка при использовании прототипа ++1.

Для обеспечения малой ошибки определения дозы и хорошей воспроизводимости измерений необходимо соблюдать следующие требования: кристаллы, применяемые для определения дозы, должны иметь ту же степень чистоты, что и использованные для построения калибровочного графика; должно проводиться растворение дисков одинаковых диаметров с одинаковыми скоростями вращения и временем с начала растворения при измерении интенсивности хемилюминесценции. Предлагаемый способ позволяет применить 1 el монокристаллы марки х. ч. и более чистые, так и легированные примесными ионами. Возможно использование также сплавов фтористого лития. Примеси, имеющиеся в используемых производственных серных кислотах марки ч, х. ч. и о. с. ч. на измерения хемилюминесценции не оказывают существенного влияния.

Для измерения хемилюминесценции, наблюдаемой во время растворения облученного фтористого лития, применимы обычные используемые для измерения люминесценции установки.

Предлагаемый способ является единственным из способов определения дозы ионизирующего излучения при растворении твердых тел, обеспечивающий многократное использование одного кристалла (детектора) для измерения. Это возможно изза того, что во время измерения хемилюминесценции (5 мин) растворяется только небольшая часть кристалла, а способ вращающегося диска, используемый для растворения, обеспечивает сохранность гладкой и неизменной поверхности диска, так как при растворении этим способом ско743406

10 у17ь

3, рИ

Составитель В. Макаров

Текред А. Камышиикова

Корректор Л. Орлова

Редактор П. Горькова

Заказ 1439, 11 Изд. М 218 Тираж 719 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, OK-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2

Ъ рость растворения одинаковая по всей поверхности диска.

Применимость в предлагаемом способе легированных кристаллов фтористого лития дает возмсжность использовать для растворения детекторы, используемые в термолюминесцентной дозиметрии, на основе фтористого лития. Это позволяет на одних и тех же детекторах определить поглощенную дозу совместно как предлагаемым способом, так и термолюминесцентной дозиметрией. Для упрощения способа можно проводить растворение в условиях естественной конвекции. В этом случае сохраняются все преимущества предлагаемого способа, кроме обусловленных применением метода вращающегося диска.

Формула изобретения

Способ определения поглощенной зоны ионизирующего излучения, основанный на регистрации хемилюминесценции, возникающей при растворении твердых веществ, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, в

5 качестве растворяемого твердого вещества используют фтористый литий, а в качестве

p2CTHOj3IITCë5! — CC )II!3 IO iiIICлоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Франк М, Твердотельная дозиметрия

15 ионизирующего излучения. М., 1973, с. 5.

2. Черток, Ф. М. Мпхальченко Г. A. Изв.

- IH СССР, сер. Фпз. т. XXXV, Ме 7, 1971, с. 1410 — 1413.

3. 1Онусов М. и др. Дозиметрия и радиа20 ционные процессы в дозиметрпческих системах. Ташкент, 1972, с. 138 (прототип).