Способ градуировки гамма-дозиметров Советский патент 1985 года по МПК G01T1/16 

J . .

Изобретение относится к области метрологии и дозиметрий ионизирующих излучений и может быть использовано для градуировки дозиметров гамма и нейтронного излучений при разработке, промышленном выпуске и проверке дозиметров.

Известен способ градуировки дозиметров методом замещения l, при котором показания дозиметра сравниваются с показаниями однотипного образцового дозиметра, помещенного в ту же точку поля излучения. Метод замещения позволяет получать большие мощности доз, располагая дозиметры близко к источнику излучения, однако требует отградуированного однотипного образцового дозиметра,

Наиболее близким по своей технической сущности является способ градуировки гамма-дозиметров в поле источника гамма-излучения, основанный на измерении показаний дозиметра на разных расстояниях R между геометрическими центрами детектора дозиметра и источника и сравнении этих показаний со значениями мощностей доз Р, рассчитанных по закону обратных квадратов P--V Г21.

Но закон обратных квадратов вьшолняется только на расстояниях, много больших размеров детектора и источника. Недостатком способа является ограничение возможности градуировки по данному способу вблизи источника при больших мощностях доз. Введение поправки uR на смещение эффективных це;нтров детектора и источника,, т.е. расчет мощности дозы по закону

р.

(R+AR)

позволяет расЩирить границы применения метода в сторону меныпих R . Однако стандартный метод определения АК , применяемый при градуировке нейтронных радиометров экстраполяцией к Oj зависимости . от Я ,

чт

приемлем для дозиметра, который уже отградуирован или линеен в том диапазоне Р , в котором производятся измерения. Поэтому обычно градуируют дозиметры, используя закон i.R

на больших расстояниях, при этом градуировки на больших мощностях доз приходится применять источники излучения большой активности.

33892

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерений при расширении диапазона мощностей доз путем введения на малых расстоя5 ниях поправки на смещение эффективных центров источника и детектора дозиметра.

Цель достигается тем, что в способе градуировки гамма-дозиметров в поле источника гамма-излучения, . основанном на измерении показаний дозиметра на разных расстояниях / между геометрическими центрами детектора дозиметра и источника и сравнении этих показаний со значениями мощностей доз Р , рассчитанных по закону обратных квадратов Р - , градуиК

руют дозиметр известным способом при значении мощностей доз Р Р , где Р - максимальная мощность дозы, на которой дозиметр можно отградуировать известным способом в пределах погрещности градуировки, дополнительно снимают зависимость показаний PBJ.(R) дозиметра в поле излучения вспомогательного источника, создающего на расстоянии . R т| J D R мощность дозы не более

У 2 ЛАИп

PI , где D - максимальный из размеров детектора дозиметра и источника, Рдлин - расстояние, на котором отклонение отзакона не пре

вьшзает погрешности градуировки, производят дополнительные измерения с помощью прибора-компаратора, снимают зависимость его показаний от R , в поле вспомогательного источника (N ее ) и рабочего источ инка CNp), для каждой из зависимостей РвсСЮ, NBC (R) и Np(R) определяют поправку /sR к R на суммарное смещение эффективньк центов, AR( вспомогательного источника и детектора дозиметра, А Ri.вспомогательного источника и компаратора, /jRj - рабочего источника и компаратора и определяют значение мощности дозы , 0 Сз .

(RMR) тде ,,.

rC, Pp,(,) ()%

Cз Np(R.лRз)

На чертеже представлена геометрия расположения источника и детек3тора, где приведены следующие обоз начения: источник 1, детектор 2, oJVj и о1Уд - элементы объема исто ника и детектора, с1 - расстояние между ними, R - расстояние между геометрически1 ш центрами источника и детектора. Предложенный способ основан на том, что поправка 4R на расстоянии между геометрическими центрами источника и детектора (или двумя любь1ми другими точками источника И детектора, условно принятыми за их центры), которую нужно вводить в закон обратных квадратов на малых расс ояниях, равна . , где dRv, и 4Рд- смещение центра источника и смещение центра детектора соответственно. Это подтве)ждается следующим вычислением. Мощность дозы Р , усредненная по объему детектора, геометрический центр которого находится на расстоя нии R от геометрического центра источника, определяется выражением - Рй . - мощность дозы на рас стоянии R от точеч ного источника; , и о1Ч д - элементы объема V, источника и тектора-, Р, - распределение активности по объему исто ника; , Рд - зависимость чувствительности по объему детектора d - расстояние мезкду эле ментами и ЫУд , С - мощность дозы на еди ничком расстоянии, Это вьфажение можно представить В виде ряда по степеням -iследующим образом Х«4ХЧ 2 У . zj+z И 4 и 4 1-2- -2-+3- -а 94 . (аналогично определяются средние и V. ), величины Л„ , Х , Х„ причем знаки Z и Z приведены для выбранных Tea чертеже направлений осей Z , а величина , К ределяет погрешность применения метода наименьших квадратов на малых расстояниях. Из уравнения (2) следует, что Р может быть представлено в виде . т.е., если ввести к расстоянию R поправку 4f Z - 2, , то погрешР по фopмyJre Р ность расчета С CR+ARJ2 определяется величиной Ej которая не содержит слагаемых, имеющих порядок малости 2/Я , где ( { д , Z ) , а только более высокий, начиная с (- ) . Это значит, что если при вычислений по закону обратных квадратов (без введения поправки) погрешность не будет превьшена при работе на расстояниях R RMMH, то при введении поправки йК. к расстоянию та же погрешность не будет превышена при работе на расстояниях , «MHj причем поскольку (%HHj о для расстояний R к й„„„ меем соотношение ли поскольку Z 1 D ( Г - максиальный из,размеров детектора или сточника) имеет соотношение || J ВРд,„„ . Следовательно, максимальная мощость дозы для заданной погрешноси, получаемая при градуировке, увеичивается в 1 раз, во столько же раз уменьшается активность источника, требуемого для градуировки при заданном значении мощности дозы

Таким образом, введение при расчете мощности дозы поправки лК к расстоянию позволяет помещать дете тор ближе к источнику и пользовать ся поэтому источниками меньшей акт ности, при этом погрешность опреде ления мощности дозы не увеличивает Из соотношету (3), следует что R Z , т.е. 4R Z и , таким образом, .В рассматриваемом приближении поправки на смещение эффективных центров источника и детектора независимы и аддитивны. Это дает возможность определять ДР по измерениям с по мощью дополнительного компаратора, конструкция которого обеспечивает его линейность в диапазоне больщих мощностей доз. Таким компаратором может быть, например, плоскопараллвльная ионизационная камера с хорощей геометрией ионизационного объема. Обеспечить линейность сами градуируемых дозиметров обычно не удается, особенно при больщих мощностях доз, так как требования линейности несовместимы с требованиями, которые предъявляются к дозиметрам на большие мощности доз вследствие тяжелых условий эксплуатации, в которых они должны надежно работать. Искомая поправка лК в законе обратных квадратов при градуировке дозиметров спомощью рабочего источника может быть вычислена, если известны следующие величины 4R, , (3) т.е. поправка к закону обратных квадратов при. измерениях Rec дозиметром со вспомогательным источником, AR2 4R --dRgc , (4) т.е. поправка при измерениях ) дополнительным компаратором со всп могательным источником, AR, лКц : т.е. поправка при измерениях Np(P .дополнительным компаратором и рабо чим источником, где смещение эффективного центра вспомогательного источника и компарато ра соответственно. Решение системы уравнений (3) и дК дРд (5) позволяет определить -4(и ° формуле AR йК. Поскольку P(R + AR) Np(R44RJ Рвс()ЛГ( где с( зависит только от отношения мощностей доз от вспомогательного и рабочего источников, то значение мощности дозы, которую должен показыват дозиметр на расстоянии R от источника, определяется по формуле PecCR I o) ) Ng(,)2 (Р + дКУ Величины RBC() ( ) Мр(Р+4Кз) не зависят от R только в том случае, когда Е 1, т.е. они являются медленно меняющимися функциями / , и если погрешность измерений величины Pgc , Ngc и Np позволяет выявить эту зависимость, то РХ вычисляется по формуле (7), а если нет, то Р, вычисляется по формуле I , . , . „ -. , . . . () где Ц , Cj и Сэ - средние значения величин РИС (- ) () и Np(R+R)2 соответственно. В качестве R может быть.использовано не только расстояние между геометрическими центрами источника и дозиметра, но и расстояние R , отличающееся от R на произвольное .слагаемое, т.е. положение нуля отсчетного устройства может быть произвольным. Учет этого слагаемого производится При определений соответствующей поправки к расстоянию. : Градуировка дозиметра по предложенному способу состоит в следующем. Дозиметр градуи руют на малых мощностях доз Р Р.., , где Р - максимальная мощность дозы, при которой дозиметр может быть отградуирован лпобым известным способом. Подбирают вспомогательный источ; ик такой, чтобы на расстояния, больших -Ойд,1,н., , он создавал мощности Доз, при которых дозиметр отградуирован. На этих расстояниях в поле вспомогательного источника измеряют зависимость показаний дозиметра Rpf. от R . В поле вспомогательного источника относительных единицах снимает зависимость показаний Ng прибора компаратора от R . С целью избежа ния дополнительной погрешности ком ратор должен быть линейным. В поле рабочего источника в отн сительных единицах снимает зависим показаний Np компаратора от R. Для измерений по формулам 2,3 и определяют поправки лР , дК и R соответственно к R в законе обрат квадратов, например методом экстра циоляции к О линейных участков за висимостей от R величин J 1 I I с: ) . . -sT f. Ifp i N, ее 1 ее Вычисляют значение Р , которо должен показывать градуируемый доз метр на расстоянии R от рабочего источника по формуле Сз () где ,j + . з С, С , и Cj - средние значения ) (.f 2 вс С, Нр( . Проводят градуировку гамма-дозиметра с ионизационной камерой, диаметром с/ 60 мм-на излучение рабо чего гамма-источника, создающего на расстоянии 1 м мощность дозы 0,13 Р/с в диапазоне мощностей доз от 1 до 4 Р/с. В качестве вспомогательного используют источник,создающий на 1 м .мощность дозы 5,6 мР/с. Компаратором служит ионизационная камера с плоскими параллельными электродами имеющая линейную зависимость тока от мощности дозы в диапазоне мощностей доз, создаваемых рабочим источником. Предварительно дозиметр отградуирован на установе с типовым коллиматором в диапазоне малых мощностей доз до Р 0,2 Р/с. Для проведения градуировки вьтол нялись следующие операции. Снимают зависимость показаний РВС Р дозиметра в поле вспомогат,ельного источника в диапазоне расстояния от 0,003 до К 0,200 по линейке. Нулевой отс.чёт по линейке не соответствует совмещению центров источников, дозиметра и компаратора. На тех же расстояних снимают показания компаратора Ng и N вотносительных единицах в поле вспомогательного и рабочего источников соответственно. Для каждой из зависимостей Pg(.(R), Ng.( й) и 1Чр(к) определены поправки и значения R, составивщие 0,169, 0,168 и 0,179 м соответственно. Отсюда поправка ДЙ к расстоянию R при градуировке дозиметра в поле рабочего источника определена равной 0,180 м. Значения величины С , Cj, Cj бьши получены равными 5,64 Р., 233 отн. ед., 5394 отн.ед. Отсюда значения мощности дозы РК , Р/с, которым должны равняться показания градуируемого дозиметра на расстоянии Р, отсчитьгааемом по линейке, определяют по формуле, I Р - о. (R+O.-tsl Из приведенных данных видно, что предложенный способ позволяет градуировать, дозиметры с блоком детектирования 60 мм на минимальном расстоянии183 мм, Если поправка лР не вводится, то для получения той же погрещности (для установки второго разряда) минимальным расстоянием R является то, при котором неравномерность поля в месте расположения детектора не превышает 6%, формула (3), Это расстояние связано с D соотнощением /РВ . |2. V Т/ 1-0,06, отсюда RH,H,: -16.13 , Таким образом, предложенный способ позволяет уменьшить минимальное расстояние до источника с 161) до 3D, т.е, в 5 раз, и уменьшить активность используемых при градуировке источников в 25 раз. Предложенный способ позволяет градуировать дозиметры в более широком диапазоне мощностей доз с помощью уже имекицихся источников излучения .

СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ГАММАДОЗИМЕТРОВ в поле источника гаммаизлучения, основанный на измерении показаний дозиметра на разных расстояних R между геометрическими центрами детектора дозиметра и источника и сравнении 3тих показаний со значениями мощностей доз Р, рассчитанньк по закону обратных квад1 ратов Р отличающийс я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений при расширении диапазона мощностей доз путем введения на малых расстояних поправки на смещение эффективных центров источника и детектора дозиметра, градуируют, дозиметр известным способом при значении мощностей доз Р Р где Р, - максимальная мощность дозы, на которой дозиметр можно отградуировать известным способом в пределах погрешности градуировки, дополнительно снимают зависимость показаний РЯС) Дозиметра в поле вспомогательного источника, создающего на расстоянии R l(i; мощность дозы не более R,, где D - максимальный из размеров детектора дозиметра и источника, Расстояние, на котором отклонение от закона иб превышает погрешности градуировки, производят дополнительные измерения с помощью прибора-компаратора, снимают зависимость его показаний от в поле вспомогательного источника (Ngj.) и рабочего источника (Np), для (Л каждой из зависимостей Р(К), () ) определяют поправку ДК к R на cyi apHoe смещение зффективных центров: R - вспомога тельного источника и детектора дозиметра, вспомогательного источника и компаратора, лр - рабочего источника и компаратора и определяют значение мощности дозы по зависимости ю С, со 00 00 о .J- . 2 ( где ф uR + 4R5 , C Pec() ,) (