СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ЛИНЕЙНЫХ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Советский патент 1970 года по МПК G01T1/36 G01T1/18 

Изобретение относится к области дозиметрии ионизирующих излучений и можег быть использовано для контроля радиационной опасности в полях нейтронного или смешанного гамма-нейтронного излучения. Способ может быть также использован в радиобиологических исследованиях при определении коэффициентов относительной биологической эффективности (ОБЭ) нейтронного и смешанного гамма-нейтронного излучения различных энергий и спектров.

Известен способ измерения спектров линейных потерь энергии (ЛПЭ) для нейтронного излучения, основанный на использовании в качестве детектора тканеэквивалентного газоразрядного счетчика, работающего в пропорциональном режиме.

Недостатки известного способа состоят в том, что он не быть применен для определения спектров ЛПЭ гамма-излучения во всем диапазоне изменения величин ЛПЭ вторичных электронов. Сравнительно большие габариты детектора затрудняют использование способа при измерениях спектров ЛПЭ в фантомах. Реализация известного способа требует применения громоздкой и сложной электронной аннаратуры, а именно усилителя импульсов и многоканального анализатора. Кроме того, получаемый спектр ЛПЭ зависит от размеров счетчика и давления наполняющего газа, т. е. не является универсальной характеристикой поля излучения.

Для устранения указанного недостатка при описываемом способе используется набор из нескольких малогабаритных тканеэквивалентных газоразрядных счетчиков с различными давлениями нанолняющего газа, работающих в гейгеровском режиме.

Эффективность газоразрядного счетчика, работающего в гейгеровском режиме по отношению к вторичным (или первичным) заряженным частицам, выходящим из его стенок и попадающим в чувствительный объем, определяется формулой

g(5)-l-e- ,

где S - первичная ионизация заряженной частицы в газе при давлении 1 атм; Р - давление газа в счетчике;

/ - средняя длина пути заряженной частицы в чувствительном объеме счетчика.

Для каждой величины первичной ионизации газа заряженными частицами можно подобрать такое низкое давление наполняющего газа, при котором эффективность счетчика будет значительно меньше единицы.

дет с различной эффективностью регистрировать нротоны отдачи и нротоны от реакции (IIP) на азоте (в случае нейтронного излучения) или электроны (в случае гамма-излучения), возникающие в стенках и нопадающие в чувствительный объем счетчика.

Величина первичной ионизации газа не зависит от массы заряженной частицы и дли данного конкретного газа зависит только от скорости частицы. Для некоторых газов, обычно используемых в гейгеровских счетчиках, величина нервичной ионизации в зависимости от скорости заряженных частиц известна.

Используя набор из нескольких счетчиков с одинаковыми размерами и различными давлениями газа, а тем самым и различными эффективностями для частиц с одинаковой первичной ионизацией, можно получить спектр первичных ионизации, а из него-спектр скоростей частиц, образующихся в тканеэквивалентных стенках счетчика. Для этого необходимо измерить в интересующем поле излучения скорости счета каждого из упомянутых счетчиков, а затем, используя известные математические методы восстановления спектра {например, метод ортонормированных разложений), применяемых в спектрометрии нейтронов с номощью активационных детекторов, получить искомый спектр первичных ионизации или скоростей заряженных частиц. Picпользуя известную зависимость ЛПЭ заряженных частиц от их скорости для ткани, можно перейти к интересующему нас спектру ЛПЭ данного поля излучения в ткани.

С помощью онисьшаемого способа можно измерять спектры ЛПЭ нейтронного и гаммаизлучения, а также смешанного гамма-нейтронного излучения. В последнем случае для раздельного получения спектров ЛПЭ нейтронов и гамма-излучения нужно иметь два набора счетчиков, один из которых должен состоять из счетчиков со стенками, не содержащими водород и азот (например, из графита или тефлона).

Измеренные спектры ЛПЭ могут быть использованы для получения величин дозового эквивалента, характеризующего опасность для человека данного поля излучения в практике радиационной защиты. Эти спектры представляют также интерес и для радиобиологических исследований, когда при определении коэффициентов относительной биологической эффективности наиболее корректной характеристикой исследуемого ноля излучения являются спектр и средние величины

ЛПЭ, рассчитанные но измеренным дозовым спектрам.

При использовании в качестве наполняющего газа гелия можно получать спектры ЛПЭ в диапазоне до 100 кэв/мк, т. е. для протонов и электронов любых энергий.

С номощью набора из трех счетчиков с различными давлениями был измерен спектр ЛПЭ на поверхности водного эллиптического

фантома, имитирующего торс человека, длт PU-Ве-источника.

На фиг. 1 приведены спектры ЛПЭ для нейтронного излучения PU-Ве-источника, полученных с помощью трех различных наборов

счетчиков 1, 2 к 3. Для сравнения приведены различные спектры ЛПЭ Ри-Ве-источника для случая, когда источник равномерно распределен в бесконтактной водной среде (кривая 4) и для дозы первого соударения

(кривая 5. В рассматриваемом случае измеренный спектр на поверхности фантома должен быть близок к снектру 4. Несмотря на расхождения форм расчетного и измеренного спектров, средние величины ЛПЭ и коэффициента качества отличаются не более чем на 15%.

На фиг. 2 приведены спектры ЛПЭ длн гамма-излучения Вазз и рентгеновского излучения (220 /се), полученные с помощью набора из четырех счетчиков с различными давлениями на поверхности фантома. Приведен измеренный спектр, а также для сравнения расчетный спектр ЛПЭ рентгеновского излучения 220 кв, обозначенный пунктиром. В данном случае из-за заметных различий в спектрах фотонов для рентгеновского излучения и излучения изотопа Baiss расчетный спектр дает приближенное представление о форме ожидаемого спектра ЛПЭ для гамма-излучения Ва1зз.

Предмет изобретения

Способ измерения спектров линейных потерь энергии ионизирующих излучений, основанный на использовании тканеэквивалентного газоразрядного счетчика, отличающийся тем, что, с целью получения спектров линейных потерь энергии гамма-нейтронного излучения, измеряют скорости счета нескольких работающих в гейгеровском режиме счетчиков, эффективность которых меньше единицы во всем или в части диапазона изменения величины первичной ионизации вторичных заряженных частиц, и по скоростям счета судят о спектре линейных потерь энергии.

Ш 20 30 to 50 fO 70 SO S iBO

iM иг; -V

f MH