Способ ретроспективной оценки поглощенных доз гамма-излучения по образцам сенсорных экранов смартфонов при аварийных радиологических ситуациях Российский патент 2024 года по МПК G01T1/06 

Изобретение относится к области ретроспективной дозиметрии и предназначено для определения индивидуальных поглощенных доз внешнего ионизирующего излучения (ИИ) при аварийных радиологических ситуациях.

Известен патент РФ №2298812, в котором предложен способ определения поглощенной дозы гамма-излучения организмом человека путем отбора пробы эмали его зуба с последующей ее очисткой от остатков дентина, измельчением и дооблучением, и определением спектра ЭПР и дозы предшествующего измерениям облучения.

В патенте РФ №2045487 предлагается радиофотолюминесцентное стекло для индивидуальной дозиметрии гамма-рентгеновского излучения, включающее Р₂О₅, Al₂O₃, CaO, Na₂O, Ag₂O.

В патенте РФ №2108598 предлагается рабочее вещество для термолюминесцентного дозиметра ионизирующих излучений на основе силикатного стекла, содержащего Al2O₃.

Недостаток перечисленных литературных источников в том, что не предлагается использование в качестве дозиметра стекла сенсорного экрана смартфона, находившегося у лиц, подвергшихся неконтролируемому радиационному воздействию.

Задача изобретения-определять радиационное воздействие на организм человека, попавшего в аварийную радиологическую ситуацию по образцу стекла смартфона, находящегося у этого человека.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве дозиметра используется образец стекла экрана смартфона размером 5x5 мм той же модели, что и у лица, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию, который в лабораторных условиях подвергается контролируемому радиационному воздействию и измерению интенсивности сигнала электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) до истечения 120 часов с момента воздействия, построению графика коэффициента спада ЭПР сигнала от времени после облучения, повторному измерению у этого же образца ЭПР сигнала после истечения 48 часов, построению графика зависимости интенсивности ЭПР сигнала от накопленной дозы облучения; далее от стекла смартфона, находившегося у лица, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию и выведенному из зоны облучения, отделяется образец размером 5x5 мм, до истечения 120 часов выполняется измерение интенсивности ЭПР сигнала, по измеренной интенсивности сигнала и по построенным графикам для образца стекла, используемого в качестве дозиметра, с помощью графика временной зависимости коэффициента спада сигнала переходят к графику дозовой зависимости сигнала, выполненному после 48 часов, и по нему определяется поглощенная доза гамма-излучения.

На фиг. 1 показан график временной зависимости коэффициента спада ЭПР сигнала, а на фиг. 2 показан график зависимости ЭПР сигнала от дозы радиационного воздействия на образец стекла смартфона после истечения 48 часов после радиационного воздействия.

Примеры применения способа.

Использовались сенсорные стекла экранов 14 смартфонов популярных моделей. Список использованных моделей смартфонов приведен в таблице.

Экран смартфона извлекался из корпуса с помощью нагревания феном. Стекла отделялись от подложек, и затем от них откалывались кусочки размером приблизительно 4-10 мм, удобные для измерений. Массы образцов составляли 100-150 мг.

Для регистрации ЭПР-спектров облученных материалов использовался ЭПРспектрометр Х-диапазона Bruker Elexsys-II Е580 с цилиндрическим резонатором SuperHighQ. Параметры записи спектров были следующими: ширина развертки магнитного поля - 100 Гс, время развертки магнитного поля - 36 с, амплитуда модуляции магнитного поля - 0,1 Гс, СВЧ мощность - 2,4 мВт. Для ЭПР измерений образцов стекол использовались кварцевые пробирки с внутренним диаметром 5 мм.

Облучение образцов проводилось при помощи линейного ускорителя электронов модели УЭЛР-10-10С2 (изготовитель ООО "НПП "КОРАД") инновационно-внедренческого центра радиационной стерилизации Физико-технологического института Уральского федерального университета им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Установлен факт линейной зависимости ЭПР отклика от накопленной дозы облучения (фиг. 2). Технологический разброс чувствительности стекол смартфонов к облучению обуславливает минимальную детектируемую дозу ИИ, составляющую 0,5 Гр.

Помимо этого, установлено, что сигнал ЭПР облученного стекла быстро спадает из-за релаксации радиационных дефектов, особенно в первые двое суток, и скорость этой релаксации для разных образцов стекол может сильно варьировать. Поэтому необходимо строить 2 графика: график зависимости коэффициента спада сигнала до истечения 48 часов после облучения и график дозовой зависимости сигнала после истечения 48 часов, когда ЭПР сигнал достаточно стабилизировался.

Пример использования методики

Предварительно в лаборатории из стекол смартфонов различных моделей были приготовлены по три образца №1, 2 и 3 5x5 мм, которые были облучены дозами 1, 5 и 10 Гр. ЭПР отклик образца №1 записывался сразу после облучения, а также по прошествии 1, 2, 5 и 7 суток после облучения, и по полученным данным для каждой модели смартфона был построен график коэффициента спада сигнала (Фиг. 1). По прошествии 2 суток был записан ЭПР отклик образцов №1, 2 и 3, и по полученным данным для каждой модели был построен график дозовой зависимости ЭПР отклика (Фиг. 2).

Из смартфона лица, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию, получен образец стекла 5x5 мм. С момента облучения прошло 6 ч. 50 мин., что составляет 0,283 суток; таким образом на время измерений по графику Фиг. 1, построенному для аналогичной модели смартфона, коэффициент спада составляет 1,991. Измеренная амплитуда ЭПР отклика составила 0,00015, что с учетом коэффициента спада соответствует амплитуде 0,000075. По графику Фиг. 2 для смартфона аналогичной модели по полученной амплитуде была оценена поглощенная доза, которая составила 1,4 Гр.

Изобретение относится к области дозиметрии. В способе ретроспективной оценки поглощенных доз гамма-излучения при аварийных радиологических ситуациях в качестве дозиметра используется образец стекла экрана смартфона той же модели, что и у лица, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию, размером 5×5 мм. В лабораторных условиях образец подвергается радиационному воздействию и измерению сигнала электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Затем строится график зависимости ЭПР-сигнала от накопленной дозы облучения. Далее от дозиметра, находившегося у лица, подвергшегося неконтролируемому радиационному заражению, отделяется образец размером 5×5 мм, который выводится из зоны облучения на 48 ч и в течение 120 ч с момента выведения из зоны облучения, выполняется измерение (ЭПР). По измеренному сигналу и по построенному графику определяется радиационное воздействие. Технический результат – определение радиационного воздействия на организм человека, попавшего в аварийную радиологическую ситуацию, по образцу стекла смартфона, находящегося у этого человека. 2 ил., 1 табл.

Способ ретроспективной оценки поглощенных доз гамма-излучения при аварийных радиологических ситуациях по образцам сенсорных экранов смартфонов, заключающийся в том, что в качестве дозиметра используется образец стекла экрана смартфона размером 5×5 мм той же модели, что и у лица, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию, который в лабораторных условиях подвергается контролируемому радиационному воздействию и измерению интенсивности сигнала электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) до истечения 120 ч с момента воздействия, построении графика коэффициента спада ЭПР-сигнала от времени после облучения, повторном измерении у этого же образца ЭПР-сигнала после истечения 48 ч, построении графика зависимости интенсивности ЭПР-сигнала от накопленной дозы облучения; далее от стекла смартфона, находившегося у лица, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию и выведенному из зоны облучения, отделяется образец размером 5×5 мм, до истечения 120 ч выполняется измерение интенсивности ЭПР-сигнала, по измеренной интенсивности сигнала и по построенным графикам для образца стекла, используемого в качестве дозиметра, с помощью графика временной зависимости коэффициента спада сигнала переходят к графику дозовой зависимости сигнала, выполненному после 48 ч, и по нему определяется поглощенная доза гамма-излучения.