Добавил:
лемир-тимофеев.рф Тимофеев Лемир Васильевич, д.т.н., медицинский физик Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

методы и средства исслед и аттестации бета-источников для медицины

.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
31.01.2018
Размер:
30.91 Mб
Скачать

Л.В. Тимофеев

4.1.Установка с ионизационной воздушной экстраполяционной камерой

Для измерения мощности дозы бета-излучения в тканеэквивалентных органах от дискретных источников была сконструирована, построена и отлажена установка с ионизационной плоско-параллельной экстраполяционной камерой ЭК-2 (см. рис.4.1 и 4.2).

Рис 4.1. Установка с ионизационной воздушной экстраполяционной камерой

Установка состоит из камеры, электроизмерительного блока, блока питания и устройства для подачи радиоизотопных источников.

90

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Ионизационная экстраполяционная камера сконструирована следующим образом.

Рабочий объем камеры заключен между собирающим электродом камеры (п.22, рис.4.2) и высоковольтным электродом

(п. 22А).

Рис 4.2. Экстраполяционная камера

91

Л.В. Тимофеев

Рис 4.3. Собирающие электроды электрополяционной камеры ЭК-2

Съемные взаимозаменяемые электроды с собирающими зонами различных диаметров изготовлены из плексиглаза и поли- стиролаввидецилиндровсразмерами:высота15-25мм,диаметр 50 мм. (рис. 4.3). Параллельность поверхностей торцов для всех электродов составляет 20-30 микрон на 50 мм. Торцевые поверхности с собирающими зонами и боковые поверхности электродов для создания проводящего слоя покрыты графитом. Раствор, приготовленный из одной части по объему графита в виде порошка, трех частей этилацетатат и одной – этилового спирта наносился на электроды тонким слоем. После сушки при комнатной температуре графит стирали тампоном из ваты, смоченной этиловым спиртом. Эту процедуру повторяли несколько раз до получения полупрозрачного слоя, который уже не стирался тампоном, и удалить который можно было только соскабливая его вместе с материалом основы. Поверхностное сопротивление обработанных таким образом электродов равнялось 3 ком. На торцевой поверхности электрода затем была нанесена узкая и неглубокая кольцевая канавка. Внутренняя часть образовавшегося круга представляет собой собирающую зону. Внешняя часть поверхности служит охранным кольцом. Электрический контакт собирающей

92

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

зоны с измерительной схемой осуществляется через графитовый стержень из карандаша диаметром 2 мм.

Такимобразомбылиизготовленычетыресобирающихэлектрода различного диаметра. В таблице «Э» приведены некоторые данные по этим электродам.

Диаметры собирающих электродов и ширина разделительной канавки измерялась на микроскопе типа МИР-2. В таблице приведены средние значения по 10 измерениям и соответствующие им среднеквадратичные ошибки.

Таблица 4.2.

Некоторые технические характеристики собирающих электродов

Диаметр

Площадь

Ширина раз-

Материал

Коэф-

п/п

электрода,

электрода,

делительной

основы

фици-

 

мм

см2

канавки, мм

электрода

ент,

 

 

 

 

 

Кх102

1

10,215±0,012

0,8195

От 0,106÷0,005

полистирол

3,188

(100±0,12)%

до 0,120÷0,005

 

 

 

 

 

 

2

9,887±0,012

0,7677

От 0,180÷0,005

полиметил-

3,403

(100±0,12)%

до 0,110÷0,005

метакрилат

 

 

 

 

 

 

3

31,608±0,020

7,847

От 0,10÷0,01

полистирол

0,3327

(100±0,06)%

до 0,17÷0,07

 

 

 

 

 

 

4

3,661±0,007

0,1052

0,14÷0,01

полистирол

24,84

(100±0,2)%

 

 

 

 

 

 

5

3,781±0,007

0,1122

0,10÷0,14

полистирол

23,24

(100±0,2)%

 

 

 

 

 

 

6

10,325±0,012

0,8372

0,10÷0,12

полистирол

3,118

(100±0,12)%

 

 

 

 

 

 

93

Л.В. Тимофеев

Окончание таблицы 4.2.

7

9,982±0,012

0,7833

0,08÷0,11

полиметил-

3,311

 

(100±0,12)%

 

 

метакрилат

 

8

31,743±0,020

7,916

0,10÷0,17

полистирол

0,3297

(100±0,06)%

 

 

 

 

 

 

Блокссобирающимэлектродомкрепитсяклатунномукольцу (27) с помощью трех болтов. Параллельность кольца (27) со- ставляет10-20микронна58мм.Вкрепежноекольцо(27)ввинчи- ваются три латунных стержня (28), задача которых с одной стороны фиксировать собирающий электрод в определенном положении, и с другой стороны служить приспособлением, с помощью которого электроды можно было бы легко вынимать из их гнезд при замене.

Латунное хромированное кольцо (16) прижимает териленовую пленку с напыленным на нее с внутренней стороны слоем алюминия, териленовой пленки. Полная толщина пленки равна 0,9 мг/см2. Специальное приспособление позволяет сильно натягивать пленку так, чтобы на ней не было морщин.

Рабочий объем камеры заключен между териленовой пленкой, служащей высоковольтным и собирающим электродом.

Межэлектродное расстояние меняется путем перемещения фланца (32) по резьбовой втулке (30) с шагом 0,5 мм. С внешней стороны втулки по кругу нанесены 100 делений, поворот на одно деление соответствует изменению межэлектронного расстояния на5микрон.Наотсчетнойвтулке(31)нанесеныметкисошкалой, относительно которой производится учет числа оборотов. Грубое измерение глубины камеры производится с помощью индикатора типа КИ-10 (35) по числу оборотов.

Приизмеренияхпоглощеннойдозыисточникизлученияпомещается на предметный столик (17) из плексигласа, который с

94

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

помощью подъемного устройства (20) от оптического микроскопа с контролируемым перемещением 2µ может перемещаться по вертикали в пределах нескольких сантиметров. В определенном положении стол отделяется от подъемного устройства (24) и крепится к камере.

При приближении широкого плоского источника к камере ток растет, достигая максимального значения при контакте с пленкой входного окна камеры. При дальнейшем продвижении источника,пленкавходногоокнаможетпрогнуться,рабочийобъем – уменьшиться и, как результат, уменьшится и ток камеры. На рисунке 4.4 (А, Б) ниже приведены графики, иллюстрирующие зависимость тока от расположения источника по отношению к высоковольтному электроду.

Графики

Рис. 4.4А. Зависимость тока в камере от расположения источника по отношению к высоковольтному электроду. Металлический источник с 90Sr+90Y, величина зазора в камере

95

Л.В. Тимофеев

Рис. 4.4Б. Зависимость тока в камере от расположения источника по отношению к высоковольтному электроду. Гибкий аппликатор с 147 Pm, величина зазора в камере – 1,25 мм.

На приведенных графиках отчетливо вырисовывается максимум в величине ионизационных токов, соответствующие минимальному расстоянию между источником и высоковольтным электродом. По положению максимума и определяется момент, когда источник оказывается в контакте с электродом. Обычно момент контакта, определенный визуально, совпадает с установленной по максимуму кривой.

Измерение тока камеры производится компенсационным методом по Таунсенду. В качестве индикатора используется электрометр СТ-1М. четыре емкости типа ПО и ПСО расположены в специальном отсеке с латунными стенками. Все подключения выполнены через разъем типа БР-74 и кабель в полиэтиленовой оплетке. Значения величин емкостей измерены в поверочной радиотехнической лаборатории Комитета Стандартов и равны:

С1=47,83 пкф, С2=145,5 пкф, С3=641,5 пкф и 1549 пкф. Погреш-

ность измерений не более 0,1%.

Напряжение, подаваемое на емкость, измеряется потенциометром (класс точности 0,015).

96

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Измерение мощности дозы с помощью экстраполяционной камеры сводится к измерению зависимости ионизационного тока I от величины h межэлектродного расстояния. Нуль от отсчетной втулке, т.е. глубина камеры h=0, определялся следующим образом. Сначала измеряли зависимость I=ʄ(h) в пучке электронов на выходе из коллиматора с источником 90Y. Диаметр коллиматора = 10 мм, диска – 50 мм. В этом случае пучок электронов практически не ослаблялся на расстоянии 1-1,5 мм в полиэтилене. Тем самым, использование экстраполяционной камеры в этих условиях (и при высоте зазора в камере h≤1-1,5 мм) удовлетворяет требованию теории Брэгге-Грея, упомянутого выше. В таком случае зависимостьI=ƒ(h)должнабытьлинейной:пересечениепрямойс осью абсцисс и укажет местонахождение нуля прибора. В общем случае зависимость I(h) описывается выпуклой кривой. Однако опыт работы с описываемой установкой, а также на аналогичных камерах показывает, что при измерениях с плоскими источниками, размеры которых превышают размеры собирающих электродов, зависимость тока от межэлектродного расстояния при малых глубинах камеры (h≤ 1 мм) может быть с достаточной точностью аппроксимирована прямой линией. На рисунке (…) приведены зависимости I(h) для источника с радиоизотопом 204Tl.

При малых расстояниях возможна деформация высоковольтногоэлектродазасчетсилэлектростатическогопритяжения. В этом случает должно наблюдаться уменьшение тока в камере. Графики, приведенные на рис (…) иллюстрируют этот эффект: при напряженности электрического поля 106 в/м и для глубины камеры порядка 0,25 мм деформация электрода может быть значительной.

В связи с этим все измерения на камере проводятся при такихзначенияхнапряженностиэлектрическогополя,когдарассматриваемый эффект бывает незначителен.

97

Л.В. Тимофеев

Сцельюповышениянадежностиработыкамерыи точности измерений, собирающие электроды камеры сделаны взаимозаменяемыми. Воспроизводимость результатов при смене электродов составляет ±1,5%.

Измерение тока производится компенсационным методом по Таунсенду. Значения величин емкостей измерены в поверочной радиотехнической лаборатории Комитета стандартов (Москва). Напряжение, подаваемое на емкость, измеряется потенциометром типа Р 307 класса 0,15.

Сравнительные измерения МПД БИ – основного контролируемого параметра ЗТИБИ

Проводились сравнительные измерения мощности поглощенной дозы бета-излучения от плоских источников с помощью установки ЭК-2 Института Биофизики МЗ СССР и образцовой установки типа УЭК-1 ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, г. Ленинград.

Серия проведенных измерений с бета-источниками Pm147, Tl204 и Р32 показала, что средние расхождения значений мощности дозы бета-излучения, измеренные на установке ЭК-2 и на образцовой установке типа УЭК-2, составляют 2,5-4% и находятся в пределах экспериментальных погрешностей измерений обеих установок (3-5%).

Измерения проводились с источниками, изготовленными на ионообменной основе, обеспечивающими достаточную равномерность распределения изотопа по объему.

98

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

99