ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ДОЗИМЕТР Российский патент 2001 года по МПК G01T1/11 

Изобретение относится к ядерному приборостроению, а именно к созданию индивидуальных дозиметров ионизирующих излучений, и может быть использовано для индивидуальной дозиметрии в условиях промышленных предприятий, исследовательских лабораторий, атомных станций и других объектов.

Известны и находят широкое применение на практике детекторы на основе LiF, Al₂O₃, CaF₂ и т.д., которые относятся к разряду твердотельных термолюминесцентных детекторов, принцип действия которых основан на свойстве испускать свет при нагревании после возбуждения их ионизирующим излучением.

Для снятия информации с термолюминесцентных детекторов существует несколько методов нагрева: контактный, лазерный, горячим инертным газом, инфракрасный, высокочастотный.

Известен термолюминесцентный дозиметр (а.с. СССР N 841507, МКИ G 01 Т 1/11 от 10.01.80), содержащий рабочее тело из термолюминофора, одна из сторон которого используется для съема информации при его нагревании, а другая снабжена теплопроводным покрытием.

Недостатком этого дозиметра является необходимость при каждом снятии информации создавать контакт детектора с нагревателем, что не обеспечивает стабильности прогрева детектора из-за неровностей поверхностей детектора и нагревателя. Наблюдаются различия в скорости прогрева даже одного и того же детектора при двух разных измерениях. Кроме того, детектор при создании контакта с нагревателем каждый раз испытывает механические нагрузки, что приводит к появлению трещин, значительно сокращает срок службы детекторов.

Известен дозиметр (Б.П.Голубев "Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений", Москва, Атомиздат, 1976, с. 160-161), включающий подложку с термолюминофором, припаянную к медному кольцу, которое при съеме информации помещается в воздушный зазор трансформатора.

Недостатки данного устройства заключаются в том, что дозиметр вследствие использования медного кольца имеет большие габариты, а также неравномерное температурное поле подложки, что приводит к неравномерному прогреву термолюминоформа и увеличению погрешности измерения дозы, особенно при малых дозах.

Самым близким техническим решением к предлагаемому является дозиметр (патент США N 3176133 от 30.02.63), включающий в себя подложку из нержавеющей стали с двумя плоскими выводами и расположенной в центре подложки цилиндрической полостью, куда помещается термолюминесцентный детектор, нагревание которого осуществляется при пропускании через подложку электрического тока.

Недостатком такой конструкции является то, что при считывании требуется контактное подключение подложек каждого дозиметра к источнику тока. Это приводит к подгоранию контактов, так как для достижения необходимой температуры нужен ток несколько десятков ампер. Подгорание контактов подложек и источника тока снижает надежность и долговечность дозиметров и приводит к возрастанию погрешности измерений.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения погрешности измерения и снижения порога регистрации излучения.

Для достижения этого результата на подложке крепятся металлические чашки (например, из тонкого никеля толщиной 0,2-0,25 мм), на которые закреплены детекторы.

Конструкция подложки с чашками и детекторами является неразборной, поэтому постоянный контакт детектора с чашкой обеспечивает при повторных нагревах повторения скорости нагрева детектора при заданной температуре чашки.

Кроме этого, постоянный контакт каждого детектора с чашкой позволяет с помощью индивидуальных калибровочных коэффициентов для каждой пары детектор - нагреватель (чашка) компенсировать различия в теплопередаче от чашки к детектору одновременно с компенсацией различий в чувствительности отдельных детекторов.

Индивидуальные калибровочные коэффициенты определяются при калибровке готовых дозиметров. Дозиметры облучаются известной дозой Д (например, 1 Зв) и на считывателе с них снимается отклик - светосумма в импульсах Св. Калибровочный коэффициент для каждого детектора определяется как отношение дозы, полученной дозиметром при калибровке, к светосумме импульсов, считанной с данного детектора
К_1,2,3...n=Д/Св_1,2,3..n.

Коэффициент определяет дозу на каждый импульс светосуммы для данного детектора, соединенного с определенной чашкой.

Поэтому калибровочный коэффициент для каждого детектора учитывает и конкретную чувствительность данного детектора, и тепловой контакт между детектором и чашкой для данной пары (ориентация детектора относительно чашки и плотность поджатия при проведении измерений дозы остаются точно такими же, как и при калибровке).

Калибровочные коэффициенты заносятся в базу данных программного обеспечения комплекса. При дозиметрическом контроле полученная с каждого детектора светосумма импульсов автоматически умножается на калибровочный коэффициент данного детектора.

Отличительными признаками предлагаемого термолюминесцентного дозиметра от указанного выше известного, наиболее близкого к нему технического решения является отсутствие электрических контактов при передаче энергии для нагрева детектора, небольшая масса чашки-нагревателя, позволяющая достигать высокой скорости нагрева в поле ВЧ-индуктора, постоянство контакта детектор - нагреватель для каждого детектора, позволяющее вести индивидуальные поправочные коэффициенты, учитывающие наряду с различиями в чувствительности детекторов также различия в теплопередаче для каждой пары детектор - нагреватель (чашка).

Предлагаемый термолюминесцентный дозиметр иллюстрируется чертежом.

Дозиметр содержит крышку 1 с фильтрами 2, корпус 3, подложку 4 с детекторами 5, зафиксированными на металлических чашках 6 с помощью усов 7.

Металлические чашки 6, закрепленные в подложке 4, являются индивидуальными нагревателями каждого детектора 5. При помещении подложки 4 в поле ВЧ-индуктора происходит поочередный разогрев чашек и зафиксированных на каждой чашке детекторов. Жесткая фиксация детектора на чашке достигается за счет того, что детекторы прижимаются к чашкам подгибанием усов 7, между которыми детектор укладывается в чашку.

Индивидуальные поправочные коэффициенты на каждую пару нагреватель - детектор, определяемые при калибровке дозиметров, заносятся в базу данных считывателя и используются при расчетах дозы.

Реальный порог регистрации получается не более 0,02 мЗв. Основная погрешность измерения не более 15%.

Использование: для индивидуальной дозиметрии в условиях промышленных предприятий, исследовательских лабораторий, атомных станций и других объектов. Сущность: на подложке дозиметра в металлических чашках жестко зафиксированы детекторы. При помещении подложки дозиметра в поле ВЧ-индуктора чашки служат индивидуальными нагревателями детектора. Технический результат: снижение погрешности измерения и порога регистрации излучений. 1 ил.

Термолюминесцентный дозиметр, содержащий крышку с фильтрами, корпус и подложку с детекторами, отличающийся тем, что детекторы жестко зафиксированы на металлических чашках подложки, которые при помещении подложки в поле ВЧ-индуктора служат индивидуальными нагревателями детекторов, причем металлические чашки, изготовленные из металла толщиной 0,2 - 0,25 мм, обладают малой массой.