1. Снимите защитную крышку на задней поверхности прибора и установите микропереключатели в соответствии с рис.1.3-А. Выключатель 1 установите в положение «Х0,01», выключатель 2 в положение «РАБ.».

2. Внимание! Данный пункт и пункт 3 настоящей задачи выполняются в присутствии преподавателя! Закрепите закрытый контейнер с источником γ-излучения в штативе. Расположите штатив с источником и прибор в шаблоне.

3. О

   

   Рис. 1.5. Схема расположения контейнера с источником γ-излучения (крышка удалена!) и прибора РКСБ-104.

   ткройте контейнер с источником излучения и расположите его согласно схеме на рис.4.

4. Переведите переключатель 3 в положение «ВКЛ.». Измерение активности прекратится автоматически с одновременным включением прерывистого сигнала.

5. Запишите полученное значение и переведите переключатель 3 в положение «ВЫКЛ».

6. Замеры производят несколько раз и вычисляют среднее арифметическое:. A_изм = (А₁ + A₂ + A₃ + … + A_n)/n, n=10

7. Переместите прибор из шаблона на расстояние 0,5м от источника и измерьте значение фона - A_ф, повторив пп. 4, 5.

8. Определите значение активности радионуклида в [Бк] по формуле A_иии= (A_изм- A_ф)•К₁•К₂ где К₁ – пересчетный коэффициент =200; К₂ – изотопный поправочный коэффициент. Рассчитать γ-постоянную радионуклида можно по формуле 6, считая, что экспозиционная доза равна поглощенной и (для γ излучения) эквивалентной дозе

9. Для измерения мощности эквивалентной дозы установите микропереключатели в соответствии с рис 2-Д. Выключатель 1 установите в положение «Х 0,01», выключатель 2 - в положение «РАБ». Измерения начните с определения фонового значения мощности эквивалентной дозы на расстоянии 1 м от источника.

10. Переведите переключатель 3 в положение «ВКЛ.». После автоматического завершения измерения запишите полученное значение и переведите переключатель 3 в положение «ВЫКЛ».

11. Замеры производят несколько раз и вычисляют среднее арифметическое: P_ф=(P₁+P₂+P₃+…+P_n)/n, n=10

12. Переместите прибор снова в шаблон. Откройте контейнер с источником, проверьте правильность взаиморасположения источника и прибора (рис.4).

13. Для измерения мощности эквивалентиной дозы γ-излучения повторите пп 9, 10. Вычислите среднее арифметическое - P_изм =(P₁+P₂+P₃+…+P_n)/n, n=10

14. Закончив измерения, закройте контейнер, выньте его из держателя и сдайте преподавателю!

15. Определите значение мощности эквивалентной дозы в [мкЗв/час] по формуле Р_иии=(Р_изм-Р_ф)•К₁ где К₁ – пересчетный коэффициент = 0,01

16. Рассчитайте гамма-постоянную в [р•см2/час•мКи] и по её значению определите радионуклид – источник γ-излучения. Контрольные вопросы

1. Основные дозиметрические величины и их взаимосвязь.

2. Фотонные виды ИИ, их особенности, спектры, механизм образования.

3. Особенности взаимодействия фотонных ИИ с веществом (закон ослабления потока -квантов, понятия линейного и массового коэффициента ослабления, слоя половинного ослабления)

4. Принцип регистрации ИИ ионизационным методом, детекторы, используемые в методе.

5. Устройство газового счетчика, особенности устройства торцового счетчика.

6. Физические процессы, происходящие в газовых счетчиках.

7. Основные эксплуатационные характеристики газовых счетчиков

8. Виды газовых счетчиков, особенности работы.

9. Преимущества и недостатки газовых счетчиков перед ионизационными камерами

10. Особенности конструкции счетчиков Гейгера-Мюллера для регистрации γ-квантов и -частиц.

Лабораторная работа №2 дозиметрия рентгеновского излучения

Теоретическая часть

Ионизационная камера является одним из самых распространенных газоразрядных детекторов, используемых для регистрации ионизирующих излучений.

Ионизационная камера в простейшем виде представляет тонкостенный замкнутый объем, наполненный каким-либо одноатомным газом (аргоном, неоном и др.). В этом объеме помещаются два электрода, к которым прикладывается напряжение (рис. 1.)

Заряженная частица, попадая в камеру, производит первичную ионизацию газа. Образованные ионы под действием разности потенциалов устремляются к электродам, создавая электрический ток, величину которого измеряют микроамперметром. Напряжение в камере подбирается так, чтобы все образовавшиеся ионы, не рекомбинируя, доходили до электродов, но не разгонялись бы настолько сильно, чтобы производить вторичную ионизацию (рис.2.).

Ионизационные камеры бывают двух типов: непрерывного действия (интегрирующие или токовые) и импульсные.

В камере непрерывного действия измеряется суммарный ионизационный ток, т.е. поток энергии проходящих заряженных частиц. В импульсной камере регистрируется прохождение одиночной частицы и измеряется энергия этой частицы. Наибольшее распространение получили токовые камеры, используемые в качестве дозиметров. Импульсные камеры являются датчиками радиометров.

При работе камеры между электродами в единице объема каждую секунду образуется N пар ионов. Если все ионы достигают электродов, то в цепи течет ток насыщения: I_нас = NeV, где e - заряд одного иона, V - ионизационный объем камеры. Пусть P_Х - мощность экспозиционной дозы в воздухе. Тогда в единицу времени будет создаваться P_Х•W пар ионов единице массы воздуха, где W - средняя работа ионизации, следовательно, I_нас = eVρ / P_Х, где ρ- плотность воздуха.

Таким образом, ток насыщения в камере пропорционален мощности дозы. Умножив обе части равенства на t, получим выражение для полного количества электричества, образованного за время t :

I_нас• t = P_D eVρ / W , Q = eVρХ / W

т.е. полное количество электричества (Q) пропорционально экспозиционной дозе излучения (Х)

С

Рис.2.1. Схема устройства цилиндрической (А) и сферической (Б) ионизационной камеры:

Цифрами обозначены: 1 - собирающий электрод, 2 - высоковольтный электрод, 3 – изоляторы, 4 – защитный корпус, 5 - охранное кольцо.

помощью ионизационной камеры чаще измеряют экспозиционную дозу. Определение экспозиционной дозы в рентгенах требует измерения ионизационного тока в условиях насыщения и электронного равновесия, когда поглощенная энергия излучения в измерительном объеме равна энергии электронов, освобожденных в этом объеме. Такие условия измерения обычно реализуются в так называемой “нормальной” ионизационной камере, которая, однако, непригодна для широкого использования на практике. Но по ней производят градуировку обычных ионизационных камер

Ионизационные камеры, обычно применяемые в дозиметрической практике, представляют собой замкнутый объем воздуха, ограниченный стенкой (последняя является одним из электродов камеры). Другой электрод находится внутри камеры. Ионизация в камере может происходить не только за счет частиц возникающих в чувствительном объеме, но и за счет частиц, выбитых из стенок камеры. Такие камеры получили название стеночных. Форма электродов стеночных ионизационных камер может быть различной и в зависимости от формы они (камеры) подразделяются на цилиндрические, сферические и плоские (рис. 2.1). Электроды камеры отделены друг от друга изоляторами (янтарь, кварц фторопласт, керамика, стекло). Однако даже через самые хорошие изоляторы всегда утекает часть заряда с собирающего электрода. Для предотвращения этого используют изоляционные материалы с сопротивлением 10²⁰ Ом или в середине изоляторов устанавливают охранное кольцо. На охранное кольцо подается потенциал, близкий к потенциалу собирающего электрода.

Практическая часть

Цель работы:

Получение навыков работы на клиническом дозиметре «KLINISCHES DOSIMETR 27012».

Задачи работы

1. Измерение дозы и мощности экспозиционной дозы на различном удалении от источника ионизирующего излучения.

2. Расчет расстояния от источника ионизирующего излучения на основании замеров мощности экспозиционной дозы.

3. Оценка степени защиты свинцового контейнера.

Описание клинического дозиметра

Данный прибор применяется в радиационной медицине, а также и для измерительно-технического контроля в радиобиологических экспериментах. На нем производится измерение дозы и мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений. Прибор состоит из трех узлов, соединенных кабелем: детектора излучения, зонда и измерительного блока.

В качестве детектора излучения применяются ионизационные камеры разных конструкций: шланговая (70107), сферическая (70110), камера мягкого излучения (70111).

В зонде находится входной модуль и динамический конденсатор с предусилителем.

В измерительном блоке располагаются усилитель и показывающее устройство

Принцип работы прибора

Б

Рис. 2.2. Принципиальная схема измерения дозы (А) и мощности дозы (Б).

лагодаря ионизации в объеме ионизационной камеры возникают носители зарядов. Под действием напряжения на электродах они создают ионизационный ток, то есть входной сигнал для электронной части дозиметра. Оценка входного сигнала осуществляется измерением зарядов или тока во входном модуле, который имеет измерительный конденсатор и измерительное сопротивление (измерение мощности дозы) на входе дозиметра, работающего в качестве усилителя (см. рис. 2.2).

Из-за чрезвычайно низкого тока ионизационной камеры во входе усилителя осуществляется электронное преобразование и усиление по мощности входного сигнала с помощью динамического конденсатора. Динамический конденсатор преобразует возникающее на измерительном конденсаторе или измерительном сопротивлении постоянное напряжение в пропорциональное переменное напряжение.

В селективном усилителе оно усиливается и затем демодулируется в чувствительном фазовыпрямителе. С помощью схем-поправок осуществляется калибровка видов измерения “доза”, “мощность дозы”.

Для контроля величины набранной дозы в отсутствие визуального контакта с показывающим устройством (стрелочным индикатором), дозиметр снабжен оптическим и акустическим сигналами. Сигналы срабатывают при достижении пороговой дозы, составляющей 20-100% от конечного значения шкалы прибора.

Данный клинический дозиметр имеет 30 диапазонов мощности дозы: от 30 мР/час до 333000 Р/мин и 17 диапазонов измерения дозы от 5 мР до 10000 Р.

И сточник ионизирующего излучения, используемый в работе (источник №4), представляет собой герметичную ампулу из нержавеющей стали. Ампула заполнена гомогенной смесью изотопов ⁹⁰Sr/⁹⁰Y (рис.2.3) и материала мишени (порошок меди). При взаимодействии бета-частиц иттрия с материалом мишени возникает тормозное рентгеновское излучение, проникающее сквозь материал ампулы. Защитой от возникающего излучения служит свинцовый контейнер, в который заключена ампула с источником радиации.

Ход работы

Подготовка дозиметра к работе

1

Рис. 2.4. Панель управления клинического дозиметра 27012

. Подключить сферическую камеру (70110) к зонду, который соединен с измерительным прибором.

2. Перевести тумблер «1» из положения «Netz» (сеть) в положение «0», при этом загорается лампочка «сеть».

Прибор готов к работе через 15 мин!!!

Выполнение задачи №1

1. Установить тумблер «2» в положение 100 P/мин для камеры 70110

2. Ввести сферическую камеру в колодец контейнера с источником (вплотную к ампуле источника).

3. Перевести тумблер «1» в положение «Dosisleistung» (мощность дозы). Измерить мощность дозы, повышая чувствительность прибора – меняя конечное значение измеряемой мощности дозы, тумблером «2» до тех пор, пока стрелка не будет находиться в средней трети шкалы. Записать измеренное значение мощности дозы.

4. Рассчитать дозу, создаваемую источником за 3 мин, записать полученное значение.

5. Тумблером «2» установить предельное значение шкалы, позволяющее измерить рассчитанную дозу.

6. Установить звуковой сигнал ручкой «3», рассчитав какой процент измеряемая доза, составляет от конечного значения шкалы прибора, установленного тумблером «2»

7. Установить (одновременно) часы на 3 мин и перевести тумблер «1» в положение «Dosis». Чрез 3 мин должен прозвучать сигнал, одновременно стрелка шкалы укажет измеренную дозу (она должна соответствовать рассчитанной дозе).

8. Измерить мощность дозы на расстоянии 5 см от источника (на выходе из колодца контейнера). При невозможности точно измерить мощность экспозиционной дозы её рассчитывают, измеряя экспозиционную дозу за время t. Записать рассчитанное значение мощности дозы.

Выполнение задачи №2

На основании данных, полученных в п.п. № 3 и 8 рассчитать расстояние от камеры до источника внутри колодца, воспользовавшись соотношением (10) (см. раздел «Основные дозиметрические величины»)

Выполнение задачи №3

Закрыть колодец пробкой.

Измерить экспозиционную дозу за время t (20-40 мин), расположив камеру за стенками защитного контейнера вплотную к ним. Рассчитать значение мощности дозы за стенками контейнера. Оценить степень эффективности защиты от ионизирующего излучения стенками свинцового контейнера.