ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ДОЗИМЕТР Российский патент 2003 года по МПК G01T1/11 

Заявляемый термолюминесцентный дозиметр (ТЛД) относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области измерений радиоактивных излучений, причем наиболее эффективно он может быть использован для измерения интегральных поглощенных доз (ИD) рентгеновского, γ-излучения, потоков β-частиц, тепловых нейтронов в зональной и индивидуальной (персональной и медицинской) дозиметрии, а также в системах радиационного мониторинга окружающей среды.

Известен ТЛД [1] , включающий корпус, слайд (пластинку) с размещенными друг против друга верхней и нижней ячейками, расположенными в верхней ячейке - измеряющим термолюминесцентным детектором, а в нижней ячейке - фильтрующим термолюминесцентным материалом, причем нижняя часть корпуса снабжена окном и фильтром (крышкой), выполненным из светонепроницаемого материала.

Недостатками известного ТЛД являются:
а) ограниченная область применения, обусловленная
- невозможностью измерений ИD короткопробежных типов радиоактивного излучения (например, потоков β-частиц или других подобных типов радиоактивного излучения), обусловленной тем, что нижняя часть корпуса ТЛД снабжена способным их поглощать фильтром, а его верхняя часть сама является таким фильтром;
- возможностью измерений ИD проникающих типов радиоактивного излучения только в точке размещения термолюминесцентного детектора;
б) пониженное число одновременно проводимых замеров ИD проникающих типов радиоактивного излучения, обусловленное использованием в составе известного ТЛД только одного термолюминесцентного детектора.

Известен ТЛД [2] , включающий корпус, снабженный шлицом, закрывающимся заглушкой сквозным отверстием, закрытым фильтром окном и перфокодом, а также расположенный в шлице под закрытым фильтром окном корпуса термолюминесцентный детектор.

Недостатками известного ТЛД являются:
а) ограниченная область применения, обусловленная
- невозможностью измерений ИD короткопробежных типов радиоактивного излучения (например, потоков β-частиц или других подобных типов радиоактивного излучения), обусловленное тем, что термолюминесцентный детектор расположен в шлице корпуса под его окном, закрытым фильтром, способным поглощать короткопробежные типы радиоактивного излучения;
- возможностью измерений ИD проникающих типов радиоактивного излучения только в точке размещения термолюминесцентного детектора;
б) пониженное число одновременно проводимых замеров ИD проникающих типов радиоактивного излучения, обусловленное использованием в составе известного ТЛД только одного термолюминесцентного детектора.

Наиболее близким к заявляемому является ТЛД [3], включающий снабженный перфокодом и ячейкой с термолюминесцентным детектором слайд, а также снабженный перфокодом, шлицом и закрытым фильтром окном корпус, причем слайд расположен в шлице корпуса так, что его ячейка с термолюминесцентным детектором находится под закрытым фильтром окном корпуса.

Недостатками известного термолюминесцентного дозиметра являются:
а) ограниченная область применения, обусловленная
- невозможностью измерения ИD короткопробежных типов радиоактивного излучения (например, потоков β-частиц или других подобных типов радиоактивного излучения), обусловленной тем, что термолюминесцентный детектор расположен в шлице корпуса под его окном, закрытым фильтром, способным поглощать короткопробежные типы радиоактивного излучения;
- возможностью измерений ИD проникающих типов радиоактивного излучения только в точке размещения термолюминесцентного детектора;
б) пониженное число одновременно проводимых замеров ИD проникающих типов радиоактивного излучения, обусловленное использованием в составе известного ТЛД только одного термолюминесцентного детектора.

Практическими недостатками, вытекающими из указанной конструкции известного ТЛД, например при индивидуальной дозиметрии, будет невозможность определения ИD проникающих типов радиоактивного излучения, полученной тем или иным внутренним органом человеческого тела при его внешнем облучении, а также повышенная погрешность в определении величины ИD проникающих типов радиоактивного излучения в точке размещения термолюминесцентного детектора.

Преимуществом заявляемого ТЛД является повышение числа одновременно проводимых замеров ИD проникающих типов радиоактивного излучения, обеспечение возможности измерения ИD короткопробежных типов радиоактивного излучения в точках размещения термолюминесцентных детекторов, а также при его размещении на поверхности каких-либо тел - ИD проникающих типов радиоактивного излучения в точках, расположенных в глубине этих тел.

Указанные преимущества обеспечиваются за счет того, что заявляемый ТЛД включает снабженный перфокодом и ячейками с термолюминесцентными детекторами слайд, снабженный шлицом и окнами корпус, одно из которых является открытым, а остальные закрыты фильтрами, а также снабженный открытым окном и приливом кожух, причем слайд расположен в шлице корпуса так, что окна корпуса находятся над ячейками слайда с термолюминесцентными детекторами, корпус со слайдом расположены внутри кожуха так, что открытое окно кожуха находится над открытым окном корпуса, прилив кожуха - над закрытыми фильтрами окнами корпуса, а количество ячеек с термолюминесцентными детекторами слайда равно количеству окон корпуса и составляет не менее трех.

Отличительными признаками заявляемого ТЛД является то, что
- ТЛД дополнительно содержит снабженный открытым окном и приливом кожух;
- слайд снабжен дополнительными ячейками с термолюминесцентными детекторами;
- корпус снабжен дополнительными окнами, одно из которых является открытым, а остальные закрыты фильтрами, причем слайд расположен в шлице корпуса так, что дополнительные окна корпуса находятся над дополнительными ячейками слайда с термолюминесцентными детекторами;
- корпус со слайдом расположены внутри кожуха так, что открытое окно кожуха находится над открытым окном корпуса, прилив кожуха - над закрытыми фильтрами окнами корпуса;
- количество дополнительных ячеек с термолюминесцентными детекторами слайда равно количеству дополнительных окон корпуса и составляет не менее двух.

Заявляемый ТЛД иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-7.

На фиг. 1 представлен слайд в виде сверху в варианте с линейно размещенными ячейками с термолюминесцентными детекторами.

На фиг.2 представлен корпус в разрезе сбоку.

На фиг. 3 представлен корпус в виде сверху в варианте с линейно размещенными окнами корпуса.

На фиг.4 представлены корпус со слайдом в разрезе сбоку.

На фиг. 5 представлен кожух в виде сверху в варианте с приливом, выполненным в форме сегментной части цилиндра, размещенной своим основанием на поверхности кожуха.

На фиг.6 представлен ТЛД в сборке в разрезе сбоку в варианте с приливом, выполненным в форме сегментной части цилиндра, размещенной своим основанием на поверхности кожуха.

На фиг.7 представлен ТЛД в сборке в торцевом разрезе в варианте с приливом, выполненным в форме сегментной части цилиндра, размещенной своим основанием на поверхности кожуха.

Заявляемый ТЛД состоит из слайда 1, снабженного перфокодом 2 и ячейками 3 с термолюминесцентными детекторами 4, корпуса 5, снабженного шлицом 6, открытым окном корпуса 7 и закрытыми фильтрами окнами корпуса 8, кожуха 9, снабженного открытым окном кожуха 10 и приливом кожуха 11.

Заявляемый ТЛД работает следующим образом.

При воздействии на ТЛД радиоактивного излучения часть его энергии запасается в термолюминесцентных детекторах 4, представляющих собой твердые термолюминесцентные кристаллические вещества. Запасенная в детекторах энергия всегда прямопропорциональна ИD радиоактивного излучения и может сохраняться при температуре окружающей среды в течение длительного времени (десятки лет). После окончания воздействия на ТЛД радиоактивного излучения термолюминесцентные детекторы 4 извлекают из ячеек 3 и известными методами производят определение величины ИD радиоактивного излучения.

Процесс определения величины ИD радиоактивного излучения происходит путем обработки предварительно отожженных и подвергнутых облучению в измеряемом поле ионизирующего излучения термолюминесцентных детекторов 4, последующего считывания (при их нагревании в заданном режиме) светового сигнала ("светового отклика"), перевода его в цифровой код и пересчета цифрового кода с помощью градуировочных коэффициентов в величину ИD.

Так как зависимость величины "светового отклика" от энергии радиоактивного излучения носит нелинейный характер в области низких энергий (как правило, ниже 300 кэВ), то для предотвращения искажения результатов определения величины ИD ТЛД снабжен закрытыми фильтрами окнами корпуса 8, которые обеспечивают выравнивание линейной зависимости "светового отклика" от поглощенной дозы ионизирующего излучения.

Для обеспечения возможности измерения ИD короткопробежных типов радиоактивного излучения корпус 5 снабжен открытым окном корпуса 7, а кожух 9 - открытым окном кожуха 10, причем определение ИD короткопробежных типов радиоактивного излучения будет осуществляется на основе разности результатов величин "светового отклика" от термолюминесцентного детектора, находящегося под открытым окном корпуса 7 и открытым окном кожуха 10 и "световых откликов" от термолюминесцентных детекторов, находящихся под закрытыми фильтрами окнами корпуса 8.

Наличие не менее чем двух закрытых фильтрами окон корпуса 8 снижает погрешность в последующем определении величины ИD проникающих типов радиоактивного излучения, т.к. конечный результат определения ИD рассчитывается на основе среднеарифметической величины от суммы "световых откликов", полученных от отдельных термолюминесцентных детекторов 4, находящихся под закрытыми фильтрами окнами корпуса 8.

Наличие в составе ТЛД кожуха 9, снабженного приливом кожуха 11, расположенного над закрытыми фильтрами окнами корпуса 8, обеспечивает возможность измерения при его размещении на поверхности каких-либо тел ИD проникающих типов радиоактивного излучения в точках, расположенных в глубине этих тел, причем глубина определяется размерами и геометрической формой прилива кожуха 11.

На фиг.7 изображен вариант выполнения прилива кожуха 11 в форме сегментной части цилиндра, расположенной своим основанием на поверхности кожуха 9 таким образом, что ось цилиндра совпадает с осью линейно размещенных ячеек 3 с термолюминесцентными детекторами 4.

Данный вариант выполнения прилива кожуха 11, линейного размещения ячеек 3 с термолюминесцентными детекторами 4 и их взаимного расположения является наиболее предпочтительным, т.к. по сравнению с другими возможными вариантами он позволяет осуществлять измерение ИD проникающего радиоактивного излучения, падающего фронтально под разными углами к поверхности ТЛД, в одной фиксированной точке, расположенной в глубине тела на расстоянии R (где R - радиус цилиндра), от его поверхности при максимально возможном угле ϕ (фиг.8) (в случае, например, выполнения прилива кожуха 11 в форме параллелепипеда подобные измерения будут иметь место только при нормальном к поверхности ТЛД падении радиоактивного излучения при условии его мононаправленности).

Испытания показали, что
- погрешность в определении величины ИD проникающих типов радиоактивного излучения на основании результатов измерений, полученных заявляемым ТЛД, в раз (где n - количество термолюминесцентных детекторов, находящихся под закрытыми фильтрами окнами корпуса) ниже, чем аналогичный результат, полученный при использовании ТЛД наиболее близкого аналога;
- заявляемый ТЛД обеспечивает возможность измерения им ИD короткопробежных типов радиоактивного излучения в точках размещения термолюминесцентных детекторов, а также при его размещении на поверхности каких-либо тел - ИD проникающих типов радиоактивного излучения в точках, расположенных в глубине этих тел.

Источники информации
1. GB 2227633 А, МПК³ G 01 Т 1/11, опубл. 01.08.1990.

2. WO 81/01748 А1, МПК³ G 01 Т 1/11, опубл. 25.06.1981.

3. DE 3110161 С2, МПК⁴ G 01 Т 1/11, опубл. 18.02.1982.

Использование: в системах радиационного мониторинга окружающей среды. Сущность: термолюминесцентный дозиметр состоит из снабженного перфокодом и ячейками с термолюминесцентными детекторами слайда, снабженного шлицом и окнами корпуса, а также снабженного окном и приливом кожуха, причем слайд расположен в шлице корпуса, а корпус со слайдом расположены внутри кожуха так, что прилив кожуха находится над окнами корпуса. Технический результат - повышение числа одновременно проводимых замеров интегральных поглощенных доз проникающих типов радиоактивного излучения, обеспечение возможности измерения интегральных поглощенных доз короткопробежных типов радиоактивного излучения в точках размещения термолюминесцентных детекторов, а также при его размещении на поверхности каких-либо тел - интегральных поглощенных доз проникающих типов радиоактивного излучения в точках, расположенных в глубине этих тел. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Термолюминесцентный дозиметр, включающий снабженный перфокодом и ячейкой с термолюминесцентным детектором слайда и снабженный шлицом и закрытым фильтром окном корпус, причем слайд расположен в шлице корпуса так, что его ячейка с термолюминесцентным детектором находится под закрытым фильтром окном корпуса, отличающийся тем, что термолюминесцентный дозиметр дополнительно содержит снабженный открытым окном и приливом кожух, слайд снабжен дополнительными ячейками с термолюминесцентными детекторами, корпус снабжен дополнительными окнами, одно из которых является открытым, а остальные закрыты фильтрами, причем слайд расположен в шлице корпуса так, что дополнительные окна корпуса находятся над дополнительными ячейками с термолюминесцентными детекторами, корпус со слайдом расположены внутри кожуха так, что открытое окно кожуха находятся над открытым окном корпуса, прилив кожуха - над закрытыми фильтрами окнами корпуса, а количество дополнительных ячеек с термолюминесцентными детекторами слайда равно количеству дополнительных окон корпуса и составляет не менее двух. 2. Термолюминесцентный дозиметр по п. 1, отличающийся тем, что ячейки слайда с термолюминесцентными детекторами, находящиеся под закрытыми фильтрами окнами корпуса, размещены линейно, а прилив кожуха выполнен в форме сегментной части цилиндра, расположенной своим основанием на поверхности кожуха таким образом, что ось цилиндра совпадает с осью размещения ячеек с термолюминесцентными детекторами.