Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения

(19) 1/10 1)5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ измерений. Способ основан на освещении радиофотолюминесцентного дозиметра импульсным периодическим УФ-излучением и регистрации фотонов люминесценции. После каждого импульса возбуждения формируют сигналы двух измерительных ворот с параметрами 0;1 мксх(1,5 мкм, 0,5 м ксТ2,5 мкс; 30 мкс х 2100 мкс, 1 ОмксТг50 мкс, где х 1 и а - время задержки ворот; Т 1 и Т 2 - длительность ворот, подсчитывают количество фотонов люминесценции в измерительных воротах, подсчитывают количество импульсов возбуждения за время измерения, измеряют интенсивность возбуждающего УФ-излучения и, сравнивая полученные величины для облучаемого и необлучаемого дозиметров, вычисляют поглощенную дозу ионизирующего излучения. Способ позволяет измерять дозы от естественного радиационного фона до аварийных. Приведено устройство для реализации способа, 1 ил. т ядерной физи Н. Пак, Л.М. Пло , А,В. Дмитрю ия и защита от - М,; Атомиздат,еленным щего им- информаременем ставляет звестным ценции в воротах, сдвинутых опреобразом относительно возбуждаюпульса, При этом скорость наборации ограничивается "мертвым"электронного тракта, которое с20-50 нс, т.е. по сравнению с испособом в 10 раэ лучше,Возможность замены иэмерменного спектра люминесценциирение в выбранных воротах остом, что информация о дозе сотолько в определенной части врспектра, Оптимальным выборомров ворот и сравнением информа ения врена изменована на держится емен ного параметции в этих ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСт(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к ядерной физике, а точнее к области индивидуального дозиметрического контроля, и может быть использовано для определения доз облучения персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений, и населения. Цель изобретения - расширение диапазона Изобретение относится к ядерной физике, а точнее к области индивидуального дозиметрического контроля, и наиболее эффективно может быть использовано для определения доэ облучения персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений, и населения в диапазоне доз от близких к естественному радиационному фону до аварийных.Целью изобретения является расширение диапазона измерения,Сущность изобретения заключается в том, что измеряется не временной спектр люминесценции, а счет фотонов люминес 1668960 А 1воротах для облученного и необлученного грешность измерения доэ, чтодополнительдозиметров можно определить дозу, Более но приводит к уменьшению нижнего порогатого возможйо измерение дозы при незкс- определения доз, а также имеется возможпоненциальном законе фоновой люми- ность измерения больших доз.несценции, так как происходит сравнение 5 На чертеже изображена функциональинформации облученного и необлученного ная схема устоойства для осуществленияспособа,Параметры ворот выбираются из опти- Устройство для измерения поглощенмального получения информации о дозе, ной дозы ионизиоующего излучения содер 3 ервых ворот должна быть доста жит импульсный периодический источникЗадержка первых в рточной, чтобы исключить влияние лазерного УФ-излучения, светофильтр 2, раэделительсвечения и вызванных им переходных про- ное зеркало 3, первый детектор 4 излучецессов, длительность которых около 0,1 мкс. ния в виде фотоэлектронного умножителяВтожевремяосновнаяинформацияодозе, ФЭУ), мониторный блок 5 в виде АЦП,особенно при малых значениях доз, нахо первь 1 й формирователь-дискриминадится в интервале до 5 мкс. Поскольку она тор 6, генеоаторы 7 и 8 ворот, схемы 9 и 10резко спадает во времени, наибольшая чув- совпадений, блок 11 сменных светофильтствительность измерения - при малой дли- ров, дозиметр 12, фокусирующую линзу 13,тельности ворот, Однако при уменьшении второй детектор 14 излучения в виде ФЭУ,длительности ворот проигрывают В стати усилитель 15, второй формирователь-дискстике. Анализ показал, по длительность риминатор 16, счетчики 17 - 20 импульсов,ворот, равная 2 мкс, достаточна. Пара- контроллер 21 и ЭБМ 22,метры вторых ворот менее критичны и Устройство работает следующим обравыбираются таким образом, чтобы бь 1 ла зом.алое влияние дозовой люминесценции.до татостаточная статистика и.в то же Время 25 Импульсный периодический луч воз 1малое вл я буждающего УФ-излучения от источникаСпособ осуществляется следующим об- используется лазер с длиной волны излучаразом. ющего излучения 337 нм, длительностьюИмпульсным периодическим возбужда- импульса 10 нс и частотой повторения имющим ультрафиолетовым УФ) излучением 30 пульсов00 Гц, проходит через светофильтросвещают дозиметр, в котором центры ра, пропускающий только УФ-излучение. Дадиофотолюминесценции начинают испу- лее Возбуждающее излучение попадает наскать фотоны, Интенсивность испускания разделительное зеркало 3 из которогофотонов зависит от времени, прошедшего с часть УФ-излучения направляется в монимомента возбуждающего импульса интен торный канал, а другая часть - в измерисивности возбуждающего импульса и тельный канал, Б мониторном канале светдозы, накопленной дозиметром, Бозбуж- попадает на первый детектор 4, сигнал отдающий импульс запускает два генератора которого поступает в мониторный блок 5,ворот с параметоами 0,1 мкст 1 0,5 мкс; навыходекоторогоимеется числоимпульсовйм,0,5 мксТ 12,5 мкс; 30 мкс Т; мкс; 40 пропорциональное световому потоку10 мксгав 50 мкс, где т и 1.- -время лазерного луча и в первый формировазадержки ворот относительно Возбуждаю- тель-дискриминатор 6. Сигнал с формиьцего импульса; Т 1 и Тз - длител.ности Во- рователя-дискриминатора 6 образуетрот. Производится счет фотонов В этихтартовые импульсы Ко, которые запускавооотах:, счет числа Возбуждающих импуль ют генераторы 7 и 8 ворот, Сигналы с генесов; счет мпульсов, поопорциональных ратороэ 7 и 8 ворот поступают на схемы 9 иамплитудами Возбуждающих импульсов, 10 совпадений, Используются следующиеТ.е. производится мониторирование Всзбуж- параметры ворот: ь 1 = 0.5 мкс, Т 1 =2 мкс;г" ддающего излучения. Сюмируатся указанные т 2= о 0 мкс; Т 2=50 мкс.счета за время измерения, Сравнение этих Осчетов для облученного и необлученного В измерительном канале возбуждаюдозиметров дает информаци 1 а о дозе, щее излучение проходит через блок 11Для измерения больших доз. когда ско- сменных светофильтров и подается на дозирость поступления фотонов люминесцен- метр 12, Люминесценция доэиметра, сфокуции велика, перед дозиметром вводят блок 55 сированная фокусирующей линзой 13,калиброванных сменяющихся светофильт- регистрируется вторым детектором 14. Имров, Способ позволяет существенно умень- пульсы с Второго детектора 14, пропорциошить время измерения, а следовательно, и нальные числу люминесцентных фотонов,нижний порог определения доз; низить по- поступают на усилитель 15, далее на второйформирователь-дискриминатор 16 и затем на указанные схемы 9 и 10 совпадений,Информация со схем 9 и 10 совпадений числО импульсов (Й 1 и Й 2), пропорциональных числу люминесцентных фотонов эа время открытия ворот, с первого формирователя-дискриминатора 6 - число запусков лазера, с мониторного блока 5 - число импульсов, пропорциональное световому потоку, с лазера через соответствующие счетчики импульсов и контроллер подается на ЭВМ, Расчет дозы производится по формулегде О - измеряемая доза (гр);а 1 - градуировочн ый коэффициент, определенный предварительно измерением облученных известной дозой дозиметров (Гр, имп.);аг - коэффициент поглощения УФ-излучения 1-го светофильтра (отн.ед,) при этом количествосветофильтров может быть любым, начиная с О, и зависит от диапазона измеряемых доз. Практически достаточно шесть светофильтров, т.е. 1=056, для которых аг меняется от 1 до 10 . Конкретный светофильтр устанавливают в зависимости от величины измеряемой дозы;Йо - число импульсов возбуждения за время измерения (имп.);Й 1 - количество импульсов в первых воротах за все время измерения (имп.), т,е.иЙ 1= Й 1 к,к=1где Йь - количество импульсов (число фотонов люминесценции) в единичных первых воротах с номером К;и - количество первых ворот за время измерения, т,е. количество импульсов возбуждения Йо,Й 2 - количество импульсов во вторых воротах за все время измерения (имп.), т.е,ПЙ 2= , Й 2 Кк=1гДе Й 2 к - количество импУльсов в еДиничных вторых воротах с номером К;и - количество вторых ворот за время измерения, т.е. количество импульсов возбуждения Йо,Йм - количество импульсов с мониторного блока за все время измерения (имп,), т,е.ПЙм - - Ймк,к=1где Ймк - количество импульсов с мониторного блока при К-м импульсе возбуждения,пропорциональное интенсивности К-го импульса возбуждения;и - количество импульсов возбуждения;Й 1 ОЙ Р константа доэиметрд, содержитвелйчины Й 1 о и Йго аналогичные Й 1 и Й 2,но для необлучен ного дозиметра.Это отношение не зависит от числа им 10 пульсов возбуждения и определяется.длякаждого дозиметра один раз перед началомего использования либо указывается в егопаспортных данных. Время измерения одного дозиметра составляет 10 - 100 с.15 Информация о дозе находится в первых воротах. При идеально стабильной работе лазера и электронной системы дозапропорциональна разности счетов фотонов люминесценции в первых воротах для20 облученного и необлученного дозиметров,т,е.0-(Й 1- Й 10), (2)Если лазер не стабилен, тогде Ймо - величина, аналогичная Й, нодля необлученного дозиметра.Если не стабильна электронная система, например изменился коэффициентЭО усиления измерительного канала, то- с, (4)Й 1 Й 10Йм ЙмОгде к - относительное изменение коэффициента усиления измерительного канала врежиме измерения по отношению к калибровке,При стабильной работе лазерак - (5)При нестабильной работе лазераЙг Й 20 Й 2 ЙмО (6)ЙмЙ о ЙМЙгсПодставив значение К из формулы (6) вформул (4) получаютЙ 1 Й 10 Й 2 ЙмоЙМ ЙМО ЙМЙ 20Учтя грэдуировку, поглощение в фильтре и нормировку на количество запусков лазера Йо получают формулу (1).Предлагаемый способ измерения поглощений дозы ионизирующего излучения позволяет расширить диапазон измерений по сравнению с лучшими образцами оборудования индивидуального дозиметрического контроля и измерять. поглощенную дозу вкаэ 2654 Тираж 963 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 оизводствен о-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 диапазоне 10 - 10 Гр, причем время изме рения не превышает 1-2 мин,Формула изобретен ия Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения, основанный на освещении радиофотолюминесцентного дозиметра импульсами возбуждения ультрафиолетового излучения и регистрации фотонов люминесценции после каждого импульса возбуждения, отл и ча ю щи й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, после каждого импульса возбуждения формируют сигналы двух измерительных ворот с параметрами 0,1 мксО0,5 мкс; 0,5 мксТ 12,5 мкс;10 мкстЪ50 мкс 30 мкс Т 2100 мкс, где О 1 и г 2 - время задержки ворот; Т 1 и Т 2 - длительность ворот, первых и вторых соответственно, подсчитывают число импульсов возбуждения Мо за время иэмере, ния, после каждого импульса возбужденияподсчитывают числа фотонов люминесценции в первых и вторых измерительных воротах, путем суммирования этих чисел за5 время измерения отдельно в первых и вторых измерительных воротах находят соответствующие суммарные количестваимпульсов М 1 и М 2, измеряют интенсивность каждого импульса возбуждения и пу 10 тем суммирования находят полнуюинтенсивность Мм возбуждающего излучения за время измерения и вычисляют поглощенную дозу О по формулеМ 1 ( М 215 МИМОМ 1/О =а 1,2, - (1-Р - ,где а 1 - градуировочный коэффициент;а 2 - коэффициент поглощения ультрафиолетового излучения 1-го светофильтра;ф - константа доэиметра,20