ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ БЫТОВОЙ ДОЗИМЕТР Российский патент 1996 года по МПК G01T1/20 G01T1/202 

Изобретение относится к технике измерения интегральной поглощенной дозы ионизирующего излучения и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для измерения интегральных поглощенных доз ионизирующего γ и b, нейтронного, рентгеновского излучений от 10^-4 Грэй и выше.

Широко известны устройства, основанные на регистрации вторичного излучения сцинтилляторов различными типами фотоприемников, как правило, фотоэлектронными умножителями (ФЗУ) и др. (1). Однако такие приборы обладают большими габаритами, связанными с необходимыми размерами сцинтиллятора, фотоприемников и энергетических блоков.

Наиболее близким техническим решением является дозиметр, содержащий корпус с размещенными в нем сцинтиллятором и оптически соединенным с ним фоточувствительным элементом, и считывающее устройство (2).

Недостатком данного устройства является сложная технология изготовления, включающая в себя дорогостоящее электронное оборудование, привязанность к точным приборам для последующего считывания поглощенной дозы, а также невозможность прогнозирования дозовой нагрузки непосредственно в зоне облучения.

Задачей изобретения является упрощение и удешевление измерений за счет отказа от дополнительной дорогостоящей считывающей аппаратуры и практическая возможность использования устройства для бытовой индивидуальной дозиметрии за счет простоты в обращении и малых габаритов.

Сущность дозиметра состоит в том, что в его основу положен способ регистрации интегральной поглощенной дозы ионизирующего излучения.

Дозиметр состоит из светонепроницаемого корпуса с размещенными в нем фоточувствительным элементом, сцинтилляционным блоком и считывающим регистрирующим устройством.

Поставленная задача достигается тем, что в дозиметре имеется считывающее устройство, выполнено в виде линзы и шкалы и сцинтилляционный блок не только для преобразования ионизирующего излучения в свет из области собственного поглощения фоточувствительного элемента, но и для максимального сбора вторичного излучения на фоточувствительный элемент.

Сцинтиллятор выполнен из тканеэквивалентного вещества в виде сектора цилиндра.

Размеры и геометрия сцинтиллятора определяются исходя из оптических свойств материала сцинтиллятора (коэффициента прозрачности для данной длины волны).

Фоточувствительный элемент представляет собой фотоактивный нитевидный кристалл из материала, обладающего фотомеханическим эффектом (например, азида свинца), закрепленного консольно на ребре сектора, образующем острый угол, т.е. на оси вращения цилиндра.

Теоретические предпосылки для создания данного дозиметра основаны на явлении фотомеханического эффекта (изгиб нитевидных кристаллов азида свинца под действием света из полосы собственного поглощения), который объясняется закономерностями фотохимического разложения фотоактивных нитевидных кристаллов.

Используя сцинтиллятор не только для преобразования ионизирующего излучения в свет из полосы собственного поглощения фотоактивного нитевидного кристалла, но и для максимального сбора вторичного излучения на чувствительный элемент, по величине отклонения свободного конца нитевидного кристалла можно непосредственно определить поглощенную дозу ионизирующего излучения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен пример конкретного исполнения сцинтиллятора; на фиг. 2 представлена зависимость изгибающего момента нитевидного кристалла стандартных размеров от поглощенной дозы; на фиг. 3 изображен индивидуальный дозиметр; на фиг. 4 вид А-А фиг. 3.

Индивидуальный бытовой дозиметр для определения поглощенной дозы ионизирующего излучения состоит из светонепроницаемого корпуса 1, помещенного в него сцинтиллятора 2, выполненного в виде сектора цилиндра. В качестве чувствительного элемента используют консольно закрепленный на ребре сцинтиллятора (т.е. оси вращения цилиндра) фотоактивный нитевидный кристалл 3. На поверхности корпуса 1 размещено считывающее устройство 4 оптическая система наблюдения прогиба, которая, в свою очередь, состоит из линзы 5 и шкалы 6.

Дозиметр работает следующим образом: после воздействия излучения на сцинтиллятор 2, возникающее вторичное излучение последнего из полосы собственного поглощения кристалла отгибает нитевидный кристалл 3 на определенный угол, зависящий от поглощенной дозы ионизирующего излучения. Наблюдатель делает отсчет по шкале 6, совмещая проекцию нитевидного кристалла с делениями шкалы. При этом отклонение свободного конца нитевидного кристалла 3 от первоначального положения определяют поглощенную дозу ионизирующего излучения.

Нитевидный кристалл отбирают стандартных размеров 50 мкм на 7 мм. Площадь поверхности широкой грани кристалла S 50 • 10^-6 x 7•103,5 10^-7 м. Порог чувствительности n 10¹⁸ квант/м². Следовательно, количество квантов, необходимых для регистрации отклонения свободного конца нитевидного кристалла 3:
N n•S 10¹⁸ x 3,5•10^-7 3,5•10¹¹.

Таким образом, необходимая энергия, переданная кристаллу при энергии фотона 3,5 эв, будет составлять:
N 3,5•10¹¹ x 3,5 x 1,6•10^-19 1,97•10^-7 Дж
При стандартной конверсионной эффективности сцинтиллятора 2 энергия, полученная им, будет составлять 9,8•10^-6 Дж. Масса сцинтиллятора 0,1 кг. Это позволяет определить чувствительность данного дозиметра.

Минимальная улавливаемая доза составит:

Нитевидный кристалл отбирают стандартных размеров 50 мкм х 10 мкм•7 мм, так как наличие прогиба свободного конца кристалла зависит не только от поглощенной дозы, но и от его размеров.

Использование данного дозиметра, в сравнении с прототипом, обеспечивает:
значительное упрощение и удешевление измерений за счет отказа от дополнительной обработки результатов,
малая инерционность делает возможным оперативный контроль за радиационной обстановкой,
возможность для бытовой индивидуальной дозиметрии, в связи с малыми габаритами и простотой в обращении.

Использование: для измерения интегральных поглощенных доз ионизирующего, гамма-, бета-, нейтронного и рентгеновского излучений от 10^-4 Грэй и выше. Сущность изобретения: дозиметр состоит из светонепроницаемого корпуса и помещенного в нем сцинтиллятора, выполненного в виде сектора цилиндра. В качестве фоточувствительного элемента используют консольно закрепленный на острие сектора фотоактивный нитевидный кристалл, выполненный из материала, обладающего фотомеханическим эффектом. При этом свет вторичного излучения сцинтиллятора совпадает с полосой собственного поглощения фотоактивного нитевидного кристалла. Считывающее устройство выполнено в виде линзы и шкалы. При воздействии излучения на сцинтиллятора, возникающее вторичное излучение сцинтиллятора отгибает нитевидный кристалл на определенный угол, зависящий от поглощенной дозы ионизирующего излучения. По отклонению свободного конца нитевидного кристалла от первоначального положения определяют поглощенную дозу ионизирующего излучения. 4 ил.

Индивидуальный бытовой дозиметр, содержащий светонепроницаемый корпус, с размещенным в нем сцинтиллятором и оптически соединенным с ним фоточувствительным элементом и считывающее устройство, отличающийся тем, что считывающее устройство выполнено в виде линзы и шкалы, сцинтиллятор выполнен в форме сектора цилиндра, на ребре которого закреплен фоточувствительный элемент, выполненный в виде нитевидного кристалла из материала, обладающего фотомеханическим эффектом, при этом свет вторичного излучения сцинтиллятора совпадает с полосой собственного поглощения фотоактивного нитевидного кристалла.