Термолюминесцентный дозиметр смешанного гамма и нейтронного излучения

макс аксиматураУ ния, а т теплового свеэлемента, жду собой тер- теплопроводлопроводности иатор находитслоем. СЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Рижский медицинский институт(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 717679, кл. С 01 Т 1/11, 1980.2. Патент США Ф 3835329,кл. 250-484, опублик. 1974.3. Заявка ВеликобританииФ 1557835 кл. С 6 Р, опублик. 1979.4. Патент СНА Р 3896306,кл. 250-484, опублик. 1976 (прототип).(54)(57) ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНЪЙ ДОЗИМЕТР СМЕЙАННОГО ГАММА- И НЕЙТРОННОГОИЗЛУЧЕНИЯ, состоящий из радиаторас водородсодержащим материалом ичувствительного к излучению термолюминофора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения точЯО 1144503 А ности определения гамма, ных вкладов в смешанном он выполнен из двух чувс. к излучению слоев, приче слой имеет толщину 3 , с с максимальной длиной пр тонов отдачи в материале а.толщина толстого слоя ся из условий где Тмс,кс (г - темп ма пика термовысвечи температура появлени чения нагревательног оба слоя соединены м стоиким веществом с ностью 9 , меньшей теп люминофора, причем рад ся в контакте с тонкимИзобретение относится к техникеизмерения параметров ионизирующегоизлучения, в частности к индивидуальной дозиметрии гамма- и нейтронногоизлучений,.и предназначено для регистрации поглощенных доз гаммаизлучения и потоков нейтронов в промышленности, медицине, радиобиологии и различных физических экспериментах с использованием источников, ианизирующего излучения,ю . Известно, что при определениивклада смешанного излучения используются детекторы на основе люминофоров, например СаВ . Мп (фтористыйкальций, активированный марганцем)1, Зти детекторы имеют высокуючувствительность к рентгеновскомуи гамма-излученио, удобный для считывания спектр. термолюминесценции,линейную в широком диапазоне зависимость выхода термолюминесценцииот дозы излучения. Однако это соединение имеет невысокую чувствительность как к тепловым, так и к быстрым нейтронам, что делает нецелесообразным его использование в детекторах смешанного гамма- и нейтронногоизлучения,Известно также, что для измеренияпотока быстрых нейтронов термолюминесцентные детекторы, обладающиечувствител ностью к активации нейтронами, облучаются в смешанном поле физлучения 2 .Термолюминесценция, обусловленнаяоблучением мгновенным гамма-излучением, в течение короткого временногоинтервала устранялась отжигом при вы.сокой температуре. Затем термолюминофор выдерживался при достаточнонизкой температуре в камере, защищенной от радиоактивного излучения,для того, чтобы материал дозиметравоспринял дозу облучения, обусловленную распадом радиоактивных ядер,образованных при облучении нейтронами, Обусловленная самооблучением термолюминесценция также считывается икоррелируется с нейтронным потоком,К недостаткам известного способаможно отнести необходимость отжига встрого ограниченных режимах и потреб.ность в сложных дополнительных расчетах.Дозиметр гамма- и нейтронного излуч;.ния 3 содержит держатель из поглощающего нейтронное излучение ма 5 10 15 20 25 30 35 ЯО Я 5 50 55 териала и подложки, внутренние поверхности которых покрыты термолюминесцентным веществом, чувствитель"ным к нейтронному излучению. Иа на"ружные поверхности подложек нанесенслой термолюминесцентного вещества,нечувствительного к нейтронному излучению. Однако при использованиитакого дозиметра возникают трудностив сравнении поглощенных сигналов,так как нейтронный сигнал срабатывает в очень узком слое сравнительнос гамма-сигналом, из-за чего его выделение затруднено, т.е. дозиметримеет недостаточную точность.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является термолюминесцентный дозиметр смешанногогамма- и нейтронного излучения, состоящий из радиатора с водородсодержащим материалом и чувствительногок излучению термолюминофора 41.Это так называемые альбедо-дозиметры, содержащие одну или несколькопар детекторов иэ ЬР и ЕдР, в ко 6тором для поглощения быстрых нейтронов и их регистрации по действию протонов отдачи используется радиаториз водородсодержащего материала, например тефлона. При этом один иэ детекторов пары служит для регистрациигамма-излучения, а другой - для регистрации суммарного гамма- и нейтронного излучения, по разнице в по-.казаниях которых определяется вкладгамма-излучения. Описанный дозиметрвзят в качестве прототипа,К недостаткам прототипа можноотнести тот факт, что в смешанныхгамма-нейтронных полях погрешностьв разнице показаний детектороввозрастает по мере сближения вкладов гамма- и нейтронного излучения,а также из-за большей энергии нейтронов и относительно более низкой чувствительности к гамма-излучению. фактически при определении вкла.дов в смешанном излучении с помощьюизвестного дозиметра приходитсякаждый раз осуществлять дополнительную калибровку либо прибегать к использованию системы альбедо-дозиметров с последующими трудоемкими расчетами. Целью предлагаемого изобретения является увеличение точности определения гамма," нейтронных вкладовв смешанном излучении при сокращении трудоемкости процесса измерения.Цель достигается тем, что термолюминесцентный дозиметр смешанногогамма- и нейтронного излучения, состоящий из радиатора с водородсодержащим материалом и чувствительногок излучению термолюминофора, выполнен из двух чувствительных к излучению слоев, причем тонкий слой имееттолщину 31, соизмеримую с максимальной длиной пробега протонов отдачив материале люминофора, а толщинатолстого слоя 3 выбирается из усло, вий Т (3,) т, где макс Яг)температура максимума пика термовысвечивания, а Т и. в . температураНтпоявления теплового свечения нагревательного элемента, оба слоясоединены между собой термостойкимвеществОм с .теплопроводностью 9 ;меньшей теплопроводности люминофора, причем радиатор находится в контакте с тонким слоем.Особенность изобретения заключается в том, что для определениясобственно вклада нейтронного излучения пользуются рабочим слоем люминофора, толщина которого соответствует именно тому узкому .промежутку, в котором наблюдается действиепротонов отдачи и вместе с тем минимальная погрешность в определениипика кривой термовысвечивания образца, связанная с толщиной самогодетектора.Таким образом, процесс определения вклада смешанного излучения удается упростить за счет того, чтооднажды проведенная калибровка дозиметра для определенного соотношениятолщин тонкого и толстого слоевоказывается универсальной на все/время его эксплуатации. Приэтомследует отметить, что точность измере ний сохраняется при достаточно высоких скоростях нагрева термолюминофоров, имеющих четкий пик КТВБлагодаря предложенной конструкциидозиметра, разработанной на. основе исследований по смещению КТВ без искажения ее формы в зависимости от .толщины образца под влиянием сопротивления Н теплового контакта с нагреватель.:ым элементом, удается получить одновременно разнесенные по температурной оси кривые термовысвечивания, характеризующие вклад55 при толщинах детектора порядка 2-3 мм выделение сигнала ТЛ затруднено. Поэтому, необхоДимым условием точногофункционирования предлагаемого ТЛнейтронного и гамма-излучений в смешанном потоке. Кроме того, благодарясоединению слоев люминофора термостойким веществом удается решитьпроблему обращения с очень тонким детектором, воспринимающим .нейтронныйпоток, толщина которого не должнапревышать несколько десятков микрон;в случае его автономного расположе О ния (см. прототип) соответствующеефизической сущности выполнение детектора крайне тонким неосуществимо иэ-захрупкости и сложности многократногоиспользования.15 Выполнение промежуточного слоя иэматериала с теплопроводностьюменьшей теплопроводности люминофора, объясняется увеличением разнесения пиков за счет увеличения тепло вого сопротивления. Кроме того,промежуточный слой должен быть прозрачным для спектра термолюминесценции.На фиг. 1 изображена зависимость 25. 7, относительно толщины образца;на фиг.2 - наложение сигнала ТЛ натемпературное свечение; на фиг.З -собственно детектор; на фиг.4 - кривая термовысвечивания детектора.Установлено, что при контактномметоде нагрева, обычно применяемомдля регистрации термолюминесценции,размеры образца, в частности еготолщина, влияют на положение кривойтермовысвечивания КТВ на температурной оси иэ-за наличия контактногосопротивления к . Одним иэ основныхпараметров КТВ является температурамаксимума пика термовысвечивания 40 Гмак . С увеличением толщины ОбРазца Д , независимо от его диаметра,происходит линейное увеличение Тцотносительно температуры нагревательного элемента (фиг.1). Поскольку 45 максимум спектра термолюминесценциидетекторов на ЬГ лежит в области420 нм, а температурное свечение обычно применяемых нагревательных элементов при температуре 280-300 С вОэтой части спектра становится соизмеримым с термолюминесцентным сигна,лом детекторов, облученных малыми дозами, и при дальнейшем росте температуры экспоненциально возрастает,ластях ных с гии, а метрии современных термолюминесцентных детекторов, созданных на основе оригинальных теоретических разработоки является особо перспективным в обнародного хозяйства, связаниспользованием атомной энертаюке для индивидуальной дозив радиобиологии и медицине.Тираж 748 НИИПИ Государственн по делам изобретен 13035, Москва, ЖПодписноеомитета СССРоткрытийшская наб д. 4