Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения Советский патент 1993 года по МПК G01T1/105 

Изобретение относится к области ядерной физики, а точнее к области индивидуального дозиметрического контроля. Наиболее эффективно оно может быть ис.- пользовано для определения доз облучения персонала; работающего с источниками ионизирующих излучений, и населения в диапазоне доз от близких к естественному радиационному фону до аварийных.

Цель изобретения - уменьшение времени измерения,

Регистрация фотонов люминесценции в дополнительных измерительных воротах и использование для вычисления дозы данных не из всех, а только из определенных

ворот, позволяет отказаться от операции подбора светофильтра и определять поглощенную дозу за один цикл измерений для всего диапазона измеряемых доз. Возможность определения повышенных доз с помощью большей задержки измерительных ворот определяется экспоненциально спадающим характером временного спектра фотонов люминесценции.

На фиг.Ч представлен характерный вид распределения фотонов люминесценции по времени. На фиг.2 - зависимость числа фотонов люминесценции от дозы для разных измерительных ворот. На фиг.З - функ00

..to

сЈ

00

ю

G

циональная блок-схема устройства для реализации способа.

Кривая 1 на фиг.1 относится к необлученному дозиметру, а кривые 2-6 - к дозиметрам с разными все возрастающими дозами. Измеренная доза пропорциональна разности площадей для кривых облученного и необлученного дозиметров. Нижний предел измерения дозы обусловлен значимым значением разницы площадей под кривыми 2 и 1, поэтому параметры первых ворот выбирают те же, что в прототипе. С увеличением дозы эта разница растет. Начиная с некоторого значения скорости счета фотонов начинаются просчеты в первых воротах, что видно на кривой 3. При дальнейшем увеличении дозы {см.кривую 4) счет достигает своего максимального значения NMi. Т.е., как видно из кривой 1 фиг.2, нарушается линейность зависимости числа фо- тонов люминесценции, определяемых в первых воротах, от поглощенной дозы. Доза, соответствующая значимому значению просчетов, является верхним пределом измерения в первых воротах. Задержку вто- рых ворот следует выбрать так, чтобы счет фотонов во вторых воротах при этой дозе (Omaxi) превышал фоновое значение счета во вторых воротах,то есть нижний предел измерения дозы зо вторых воротах не превышал верхнего предела измерения дозы в первых воротах (Dmin2 Dmaxi).

Длительность вторых ворот выбирают из тех же соображений, что и для первых ворот, т.е. из оптимального соотношения достаточности статистики и чувствительности, т.е. при увеличении длительности ворот увеличивается статистика, но уменьшается чувствительность.

Выбор нужных для вычисления дозы во- рот производится следующим образом;

1.Сравниваются измеренные значения N с фоновыми Ыф|. При малых по сравнению с фоном счетах ворота из рассмотрения отбрасывают. Если во,всех воротах превыше- ние Ni над N( мало (статистически не значимо), то это означает, что доза меньше нижнего порога измерения устройства.

2.Сравниваются N{ с значимым значением просчетов Nn, который определяется предварительно. При превышении Ni над Nn ворота так же отбрасывают. Если во всех воротах NI Nn, то измеряемая доза превышает верхний предел измерения устройства,

Таким образом, доза вычисляется только в тех воротах, где удовлетворяется условие;

ЫФ) NJ Nn

Если данное условие выполняется для нескольких ворот (случай может реализо

0

15

0 5

0

5

0

0

5

5

ваться, когда диапазоны измерения доз в разных воротах перекрываются}, то вычисления проводятся по всем воротам, удовлетворяющим указанному условию, и окончательно доза берется как среднее значение с учетом статических весов. Практически, электронная аппаратура с достаточной статистикой счетов за разумное время линейна в пределах двух порядков. Поэтому диапазоны измеряемых доз будут: для первых ворот Гр - для вторых ворот - 1 Гр; для третьих ворот 1 - 102Тр, что вполне достаточно для всех случаев измерения индивидуальных доз. Таким образом, способ содержит не менее трех измерительных ворот.

Способ осуществляется следующим образом.

Импульсным периодическим возбуждающим ультрафиолетовым (УФ) излучением освещают дозиметр, в котором центр люминесценции начинают испускать фотоны. Интенсивность испускания фотонов зависит от времени, прошедшего с момента возбуждающего импульса, интенсивности возбуждающего импульса и дозы, накопленной дозиметром. Возбуждающий импульс запускает не менее трех генераторов ворот, с параметрами т и Ti, где г-задержка ворот относительно возбуждающего импульса, Т - длительность ворот, I номер ворот. Производится: 1). счет фотонов в воротах; 2) счет числа возбуждающих импульсов; 3) счет импульсов, пропорциональных амплитудам возбудающих импульсов, т.е. производится мониторированное возбуждающего излучения. Суммируются счета за время измерения. Сравнение этих счетов для облученного и необлученного дозиметров дает информацию о дозе

Устройство для реализации способа (см.фиг.3) содержит импульсный периодический источник 1 УФ-излучения, светофильтр 2, разделительное зеркало 3, первый детек- .тор 4 излучения, мониторный блок 5 в виде АЦП, первый формирователь-дискриминатор 6, генераторы в.орот 7-11. схемы совпадений 12-16, дозиметр 17, фокусирующую линзу 18, второй детектор 19 излучения в виде ФЭУ, усилитель 20, второй формирователь-дискриминатор 21,счетчики импульсов 22-28, контроллер 20. ЭВМ 30 (либо процессор, но а этом случае необходим дополнительно блок индикации результата измерений).

Устройство работает следующим образом. .;..

Импульсный периодический луч возбуждающего УФ-излучения от источника 1 в нашем случае использовался лазер с длиной волны излучения 337 им. длительностью импульса 10 не и частотой повторения импульсов 100 Гц)0. проходит через светофильтр 2, пропускающий только УФ-излуче- ние. Далее возбуждающее излучение попадает на разделительное зеркало 3, из которого часть УФ-излучения направляется е мониторный канал, а другая часть - в измерительный канал. В мониторном канале Ьвет попадает на первый детектор 4, сиг- нал с которого поступает: а) в мониторный блок 5, на выходе которого имеем число импульсов NM, пропорциональное световому потоку лазерного луча: б) в первый формирователь-дискриминатор 6. Сигнал с формирователя-дискриминатора б образует стартовые импульсы N0, которые запускают генераторы ворот 7-11. Сигналы с генераторов ворот поступают на схемы совпадений 12-17.

В измерительном канале возбуждающее излучение попадает на дозиметр 17. Люминесценция дозиметра, сфокусированная линзой 18 (ее использование не обяза тельно), регистрируется вторым детектором 19. Импульсы с детектора 19, пропорциональные числу фотонов люминесценции, поступают на усилитель 20, далее на второй формирователь-дискриминатор 21 и затем на схемы совпадений 12-16.

Информация:

а)со схем совпадений 12-16 - число импульсов (Ni), пропорциональное числу люминесцентных фотонов за время открытия ворот (Т|).

б)с первого формирователя-дискриминатора 6 - число запусков лазера (No);

в)с мониторного блока 5 - число импульсов, пропорциональное потоку лазера, через соответствующие счетчики импульсов 22-28 и контроллер 29 подается на ЭВМ 30.

В ЭВМ проводится сравнение Ni с заданными значениями N, и Nn. выбор ворот, в которых NI Nn; вычисление в выбранных воротах поглощенной дозы D по форму- ле:

NLV+NM

Jmi/ Nmi

D

in +м

V Nmi/ Nn

Ki

где Ni - количество импульсов в i-x воротах за все время измерения (имп.), т.е.

J NJI,

j l

где NJJ- количество импульсов (число фотонов люминесценции) в единичных 1-х ворог тах с номером , п - количество i-x ворот за

время измерения, т.е. число импульсов возбуждения No

Nmi - максимальное количество импульсов в 1-х воротах, которое способна зарегистрировать счетная система за все время

п измерения (имп.), т.е. Nmi У Njmi, где

J

Njmi - максимальное количество импульсов в 1-х воротах с номером J, которое способна зарегистрировать счетная система, п - количество 1-х ворот за все время измерения, т.е. количество импульсов возбуждения N0;

Ki - градуировочный коэффициент для 1-х ворот, определенный измерением облученных известной дозой дозиметров ();

- количество иммпульсов в 1-х воротах для необлученного дозиметра (имп.) за все время измерения необлученного дозиметра, т.е. N$ 2) . где NJ(I - количеI 1

ство импульсов в i-x воротах с номером для нео.блученкого дозиметра, п - количество 1-х ворот за все время измерения необлученного дозиметра, т.е. количество импульсов возбуждения N0.

Примечание: все значения NI. Nmi, N(()j, нормируются на No - число запуска лазера и NM - число импульсов, пропорциональное амплитуде лазерного света за все

5

0

5

0

5

NjM,

время измерения (имп.). т.е. NM r X

J - 1

где NJM количество импульсов с мониторного блока при j- м возбуждении, п - количество импульсов возбуждения.

Формула изобретения Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения, включающий освещение радиофото люминесцентного дозиметра возбуждающими импульсами ультрафиолетового излучения, регистрацию после каждого возбуждающего импульса в измерительных воротах фотонов люминесценции, измерение количества и интенсивности возбуждающих импульсов и вычисление поглощенной дозы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, фотоны люминесценции регистрируют по крайней мере в трёх измерительных временных воротах, задержка которых подобрана так чтобы диапазоны измеряемых в воротах доз частично перекрывались .а вычисление поглощенной дозы проводят только по тем воротам, в которых количество фотонов люминесценции больше фоновой величины, но меньше значения просчетов.

#

Использование: индивидуальный дозиметрический контроль. Цель: уменьшение времени измерения. Сущность изобретения: способ включает: освещение радиофо- толюминесцентного дозиметра возбуждающими импульсами ультрафиолетового излучения, регистрацию после каждого возбуждающего импульса по крайней мере в трех измерительных воротах фотонов люминесценции, измерение количества и интенсивности возбуждающих импульсов и вычисление поглощенной дозы. Задержка измерительных ворот подобрана так, чтобы диапазоны измеряемых в воротах доз частично перекрывались. Вычисление поглощенной дозы проводят только по тем воротам, в которых количество фотонов люминесценции больше фоновой величины,но меньше значения просчетов. 3 ил. сл с

689ieet