Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра «Экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания»

Лабораторная работа №9э

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» на тему «Дозиметрия низкоэнергетического излучения»

Выполнили: студенты группы

Вариант 7

Проверил: Курбатов В. А.

Москва 2023 г.

Цель работы

Изучить методику измерения дозы ультрафиолетового излучения (УФИ), используя термически сенсибилизированный кристалл – иодид калия.

Краткая теория

Солнце является естественным источником излучения в широком диапазоне длин волн с максимумом излучения - λ max приходящуюся на желто-зеленую область (рис. 5). Энергия солнечного излучения, достигающая верхних слоев атмосферы Земли, составляет 1,35 кВт/м² («солнечная постоянная»); в то время как поверхность Земли достигает только 75 % ее величины. Совсем малая часть солнечного излучения приходится на ультрафиолетовую область спектра дневного света, которая в большей степени является непредсказуемой ввиду того, что солнечное излучение в атмосфере поглощается молекулами озона; углекислого газа и воды. Атмосферные изменения затрагивают все длины волн спектра, но в коротковолновой области они более существенны. Ультрафиолетовая граница спектра дневного света на уровне моря - 280-290 нм. Но несмотря на небольшой интервал длин волн (290-380 нм) солнечное ультрафиолетовое излучение оказывает значительное влияние на человека и на среду его деятельности. Солнечный свет в умеренных дозах необходим для здоровья человека. Действие ультрафиолетовых компонентов солнечного света на кожу человека вызывает разрыв кольца в молекуле дегидрохолестерина с образованием витамина D, который играет важную роль в процессах роста костей и зубов. Недостаток витамина D ведет к нарушению этих процессов и как результат появления рахита у детей и остеомаляции у взрослых. Избыток витамина D также вреден, так как влечет значительный токсический эффект. Для предотвращения таких явлений в организме человека имеется хорошо известный биологический механизм защиты. Так, под действием ультрафиолетового излучения кожа начинает темнеть и образуется загар. Чем темнее кожа, тем труднее ультрафиолетовому излучению проникнуть через нее и тем меньше синтезируется витамин D. При образовании загара в коже человека синтезируется меланин. Этот пигмент имеется в коже любого человека, но количество его у разных людей неодинаково. Содержание меланина при загаре пропорционально времени пребывания под Солнцем, однако злоупотребления вредны для кожи. В конечном счете это может привести к образованию пигментных пятен, которые представляют собой предраковые состояния, склонные к злокачественному разрастанию. Канцерогенным является УФИ с длиной волны короче 320 нм. Доза УФИ, способная вызвать рак кожи, существенно превышает пороговые дозы, приводящие к ее обгоранию. Покраснение отдельных участков кожи (эритема) происходит при воздействии УФИ с длиной волны менее 400 нм. Признаки эритемы, вызванной УФ излучением с длиной волны 385 нм, появляются сразу после облучения и достигают максимальных проявлений приблизительно через сутки или ранее. Повреждение глаз может возникать тогда, когда они подвергаются прямому воздействию УФИ в дозах, превышающих некоторый пороговый уровень. Симптомами такого повреждения являются кератиты (воспаление роговой оболочки глаз) и конъюнктивиты (воспаление слизистой оболочки глаз). Повреждение хрусталика наступает при дозах облучения, приблизительно в три раза превышающих дозы, при которых повреждается роговая оболочка. Так как в роговой оболочке находится множество нервных окончаний, то даже при слабых кератитах возникают очень сильные боли. Повторяющееся действие высокоинтенсивного излучения ближнего УФ диапазона может вызвать появление катаракты глаза. Продолжительное воздействие УФИ на человека ведет к расстройствам иммунной системы организма, что может явиться причиной ослабления организма.

Ход работы

1 - источник УФИ; 2 - линза ; 3 - фильтры; 4 - диафрагма; 5 - кристалл; 6 - лампа накаливания; 7-линза; 8 - светофильтр; 9, 10 - фокусирующие линзы; 11 - фотоприемник; 12 - измеритель. Рисунок 1 – Блок-схема установки по дозиметрии УФИ-излучения

Таблица 1 – Расчет оптической плотности кристалла иодида калия

t	α	D	∆D
0	1246	0,21	0
30	803	0,401	0,191
60	543	0,571	0,361
90	431	0,671	0,461
120	311	0,813	0,603
150	254	0,901	0,691
180	165	1,088	0,878
210	141	1,156	0,946
240	129	1,195	0,985
270	99	1,31	1,1
300	89	1,356	1,146
330	88	1,361	1,151
360	88	1,361	1,151

Рисунок 2 – График зависимости оптической плотности от времени

Таблица 2 – Расчет энергетической экспозиции

№	tn	𝐻𝑝	α	∆D
1	0	0	1246	0
2	30	0,0003	803	0,191
3	60	0,0006	543	0,361
4	90	0,0009	431	0,461
5	120	0,0012	311	0,603
6	150	0,0015	254	0,691
7	180	0,0018	165	0,878
8	210	0,0021	141	0,946
9	240	0,0024	129	0,985
10	270	0,0027	99	1,100
11	300	0,0030	89	1,146
12	330	0,0033	88	1,151
13	360	0,0036	88	1,151

Рисунок 3 – График зависимости энергетической экспозиции от оптической плотности

Вывод

В процессе выполнения данной лабораторной работы мы изучили методику измерения дозы ультрафиолетового излучения (УФИ), используя термически сенсибилизированный кристалл – иодид калия. Как мы видим на графике при D = 1.151 доза имеет значения и 0.0033 и 0.0036. У них нет зависимости между собой, доза увеличивается со временем, как и плотность.

Контрольные вопросы

1. Что означает "пороговая" доза облучения?

Пороговая доза облучения – это уровень общей энергетической освещенности, превышение которого ведет к повреждению органов и тканей человека.

2. Какова "пороговая" доза облучения незащищенных участков кожи и глаз в спектральных диапазонах 290–315 нм; 290–380 нм?

Для УФИ ближнего спектрального диапазона (320–400 нм) общая энергетическая освещенность не должна превышать 1 мВг/см² если воздействие длится более 10³ секунд (16 минут) и 1 Дж/см² если менее. Дозы облучения спектрального диапазона 200-315 нм в течение 8 часов не должны превышать 4.7 для 290, 10 для 300, 50 для 305, 200 для 310 и 1000 для 315 мДж/см².

3. Что означает понятие "оптическая плотность" и как она определяется?

Оптическая плотность – это характеристика кристалла, которая определяет его способность пропускать падающий свет. Определяется по формуле , где – интенсивность падающего света, а – интенсивность прошедшего света.

4. Как по полученным экспериментальным результатам, зная оптическую плотность, определить дозу УФ облучения?