Способ непосредственного контроля тканевой и эквивалентной дозы тепловых нейтронов

/О в 4 0 БРЕТЕН ЬСТ рные огичесгии проерго элеество ъектеомпо-ейтр тепл еду е ядерно од- ской ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ Сви(56) Количественные закономерностии дозиметрия в радиобиологии, Пер.с англ. Под ред. И. Б. Кеирим-Маркуса. Публикация 30 ИКРЕ. "Энергоатомиздат", 1984,Радиационная безопасность. Величины, единицы, методы и приборы. Пер.с англ. Под ред, И. Б. Кеирим-Маркуса. Доклады 19 и 20 МКРЕ. "Атомиздат,"1974 ь с81-83.(54)(57) СПОСОБ НЕПОСРЕДСТВЕННОГОКОНТРОЛЯ ТКАНЕВОЙ И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ ТЕППОВЬИ НЕЙТРОНОВ, основанный наиспользовании ядерных реакций приоблучении исследуемого биологического объекта тепловыми нейтронами,о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что,с целью повышения точности контроляпутем непосредственного определениякомпонентов тканевой и эквивалентнойдозы тепловых нейтронов на облучаемом объекте, соответствующих различным продуктам ядерных реакций тепловых нейтронов с нуклидами элементов биологического объекта произвольного элементного состава, в исследуемом потоке тепловых нейтроновразмещают биологический объект произвольного элементного состава, определяют энергию мгновенного-из-лучения, возникающего при взаимодействии тепловых нейтронов с нуклидамиоблучаемого биологического объекта, .по энергии мгновенного-излученияопределяют соответствующую ей ядер 801259198 А ную реакцию и все остальныереакции тепловых нейтронов ндах каждого из элементов биолкого объекта, определяют энедуктов каждой иэ прошедших яных реакций на нуклидах каждмента, далее определяют коливсех прошедших в облучаемомядерных реакций, а отдельныйнент тканевой дозы тепловыхнов П и эквивалентную дозувых нейтронов Н находят иэющих соотношений индекс продукта й реакции 3 индекс ядерной реакции; индекс элемента;Г масса облучаемого объекта; энергия продукта ядерной . Яд реакции;число продуктов одного типа, приходящееся на одну конкретную ядерную реакцию 1м доля энергии конкретногпродукта ядерной реакципоглощенная в биологичекой ткани массы ш;число ядерных реакцийного типа в биологичеобъекте массы ш;коэффициент качества иэлчения конкретного продута ядерной реакции.Изобретение относится к областидозиметрии нейтронов и может бытьиспользовано в радиационной медицинеи других областях народного хозяйства, где необходимо измерять тканевуюдозу тепловых нейтронов (ТДТН) иэквивалентную дозу тепловых нейтронов (ЭДТН).Цель изобретения - повьппение точности контроля путем непосредственного определения компонентов тканевойи эквивалентной доз тепловых нейтронов на облучаемом объекте, соответствующих различным продуктам ядерныхреакций тепловых нейтронов с нуклидами элементов биологического объектапроизвольного элементного состава.Способ заключается в том, что определяют: энергию мгновенного-излучения, возникающего при взаимодействии тепловых нейтронов с нуклидамиоблучаемого исследуемого биологического объекта; энергии продуктов прошедших ядерных реакций на нуклидахкаждого из элементов биологического 25объекта; количество всех прошедшихв облучаемом биологическом объектеядерных реакций. Способ позволяетобеспечить возможность непосредственного определения компонентов ТДТН 30и ЗДТН на самих биологических объектах, что ранее в известных способахне.осуществлялось. Спектры 11 -излучения используют для получения информации об элементном составе облучае 5мых объектов, однако в предложенномспособе из измеренного спектра-излучения получают значения компонентовТДТН и ЭДТН без определения элементного состава биологического объекта.Определение ТДТН и ЭДТН по числувсех. ядерных реакций, прошедших непосредственно в самом исследуемомобъекте, находящемся в изучаемыхусловиях облучения, существенно повышает достоверность определенияТДТН и ЗДТН, так как правильное определение дозы обеспечивается при изменении элементного состава биологического объекта и условий его облученияеНа чертеже представлена схема установки для реализации предложенногоспособа,Способ осуществляется следующимобразом,Исследуемые объекты 1 произвольного элементного состава и формы,близкой к сферической, в данном очучае образцы меланомы Вмьппей ли- . нии С 57 ВЬ с введенным препаратом,юсодержащим В для увеличения ло-. кальной ЭДТН (такое введение юВ необходимо, например, для проведения нейтронно-захватной терапии опухолей) в различных заранее неизвестных концентрациях, помещают в исследусмый пучок тепловых нейтронов 2 произвольной интенсивйости. Детектор 3 преобразует энергию попадающих в него -квантов, образующчхся при взаимодействии нейтронов с нуклидами элементов биологического объекта, в электрические сигналы, амплитуда которых пропорциональна энергии- квантов, Перед детектором 3 установлен фильтр 4 тепловых нейтронов. Усилитель 5 усиливает электрические сигналы, Устройство 6 для определения ТДТН и ЭДТН, состоящее иэ аналогоцифрового преобразователя и мини-ЭВМ, преобразует электрические сигналы с усилителя в одномерное распределение импульсов по амплитуде, определяет энергии-квантов, число зарЕгистрированных-квантов с данной энергией и компоненты ТДТН и ЭДТН в соответствии с формуламик к 1 к 1 к- индекс ядерной реакции;- индекс элемента;ш - масса облучаемого объекта;Е;- энергия продукта ядернойреакции;1 - число продуктов одного1типа, приходящееся наодну конкретную ядернуюреакцию;81 - доля энергии конкретногопродукта ядерной реакции,поглощенная в биологической ткани массы ш;И- число ядерных реакций од 1ного типа в биологическомобъекте массы ш;Я,"- коэффициент качества излучения конкретного продуктаядерной реакции.Число ядерных реакций данного типа определяется по формуле3 12591 кгк к кЕук(З)ггде Б к - число зарегистрированныхквантов, по энергии которых определяют данную и 5все остальные реакции тепловых нейтронов с нуклидами данного элемента;1 - сечение ядерной реакции наданном элементе, сопровож Одающейся выходом данного.продукта ядерной реакции;6 к - сечение ядерной реакции,сопровождающейся испусканием-квантов, по энергии 15которых определьот даннуюреакцию и все остальные реакции нуклидов данногоэлемента с тепловыми нейтронами; 201 - число у -квантов приходящеКк о феся на одну ядерную реакцию, по энергии которыхопределяют данную реакциюи все остальные реакции 25тепловых нейтронов с нуклидами данного элемента;Е - эффективность регистрации-квантов, по энергии которых определяют данную реак цию и все остальные реакции на нуклидах данного элеэлемента с тепловыми нейтронами.Справочные значения Е;к, Т;1 к Ц,", измеренные значения Ек, значения ,1, соответствующие облучаемому объекту, заранее вводятся в оперативную память мини-ЭВМ в виде одного числового множителя для каж дой компоненты ТДТН и ЭДТН, Значения таких числовых множителей .для различных продуктов ядерных реакций, обеспечивающих преобразование числа зарегистрированных-квантов в соответствующий компонент ТДТН и ЭДТН, могут быть определены для всех элементов периодической системы, что обеспечивает возможность определения ТДТН и ЭДТН.в биологическом объ екте произвольного элементного состава.Возможность определения компонента дозы по формуле (1) может быть обоснована следующим образом. Известна формулаЕсли продуктом реакции является -квант , то значение 3, рассчитывается для биологических объектов различной массы и формы.Если продуктом ядерной реакции является заряженная частица то 6"ю К1 за исключением тех случаев, когда размеры облучаемого биологического объекта много меньше одного миллиметра. Ядерные реакции, продуктом которых является рассеянный нейтрон (реакции упругого рассеяния), для тепловых нейтронов не дают вклада в ТДТН и ЭДТН. В приведенном примере долю энергии-квантов, поглощенную в исследуемом биологическом образце 311 к ) определяют для образцов малой массы по формулам.АВ Р/3 = шг гДе И 11 полный линейный коэффициент ослабления для поглощения энергии-квантов данной энергии в биологической ткани;средний геометрический пробег-квантов в образце;радиус исследуемого биологического образца; масса исследуемого биологического образца; 198 4где ск - макроскопическое сечениеядерной реакции;ф - плотность потока тепловьмнейтронов,Для подсчета дозы необходимо знать макроскопическое сечение ядерной реакции, т.е. сечение реакции и элементный состав объекта, плотность потока тепловых нейтронов, что не всегда возможно, в особенности на живых объектах. В предложенном способе эа счет определения числа всех -квантов, испускаемых исследуемым объектом в процессе облучения, становится возможным определить значение.У, которое представляет собой число ядерных реакций Ик - из 3меряемую величину в предложенном способе определения ТДТН и ЭДТН.71259 в соответствии с содержанием боросодержащего препарата в биологической ткани. Кроме этого наблюдается измеение измеренной компоненты ТДТН и ДТН, связанной с реакцией 115 (п,р) С, что объясняется различным содержанием жировой клетчатки, являющейся частью облучаемого объекта, содержание азота в которой в два раза меньше, чем в других мягких тка О нях. Известные методы измерения ТДТН иЗДТН могут дать только значения,близкие к данным, приведенным в двух 15 Составитель С. КондратенкоТехред А,Кравчук Корректор А, Обруч тор нк з 5117/43 Тираж 728 ВНИИПИ Государственног по делаи изобретений 113035, Москва, Ж, Раодписноекомитата СССРоткрытийская наб., д 4/5 еск оиэводственно-полигра 198 8последних строках последнего столбцатаблицы. т,е. отличаться от истинныхзначений на порядок и выше. Так какреакция радиационного захвата тепловых нейтронов, сопровождающаяся испусканием-квантов, происходит навсех элементах периодической системы,предложенный способ может быть.использован для биологических объектовпроизвольного элементного состава. Всвязи с тем, что-излучение обладает высокой проникающей способностью,спектр-излучения может быть измерен дистанционно без внесения детектора в .изучаемый: объект. едприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,