Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЗИИ_Лаб / Лаб_1 / лаб 1 РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПРИ РАБОТЕ С РЕНТГЕНОВСКИМ АППАРАТОМ

.pdf
Скачиваний:
59
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
479.82 Кб
Скачать

7. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Для регистрации рентгеновского излучения используют какой-либо эффект взаимодействия рентгеновского излучения с веществом. Все известные методы регистрации рентгеновского излучения основаны на ионизации атомов вещества детекторов. Они различаются выбором этого вещества, деталями конструкции и режимом работы. Принципиально одинаковое устройство имеют ионизационные камеры, пропорциональные и Гейгера-Мюллера счетчики. Все они представляют собой баллон, наполненный инертным газом. Обычно наружный электрод устройства (катод) – цилиндр, чаще всего заземленный. Внутренний электрод (анод)- тонкая нить, располагаемая по оси катода (в ионизационных камерах иногда применяли плоский внутренний электрод). Типы этих устройств различаются лишь режимом питания.

На рис. 2 показана принципиальная схема включения таких ионизационных приборов. Источник постоянного напряжения создает между электродами прибора разность потенциалов U. Если ионизация газов отсутствует, то при малых напряжениях ток не проходит через газ. При попадании фотона рентгеновского излучения в прибор обычно ионизируется несколько атомов газа и под действием приложенной к прибору разности потенциалов положительные ионы аргона (если этим газом заполнен баллон) будут двигаться по направлению к цилиндрическому катоду, а электроны – к центральному аноду.

Катод

Анод

R

Рис. 2. Принципиальная схема включения ионизационного прибора

При малом напряжении U (несколько десятков вольт) ионы движутся сравнительно медленно, и происходит их рекомбинация. С увеличением напряжения U число рекомбинаций уменьшается и амплитуда импульса, зарегистрированного на приборе, возрастает (рис. 3). При определенном напряжении все ионы достигают электродов, в результате чего наступает «насыщение». При дальнейшем возрастании разности потенциалов кинетическая энергия ионов в конце свободного пробега оказывается

11

достаточной для ударной ионизации молекул газа, что приводит к увеличению общего числа ионов и значительному увеличению степени ионизации по сравнению с начальной.

В области напряжения U4- U5 попадание в счетчик фотона любой энергии вызывает многокаскадную лавину ударной ионизации. Амплитуда V снятого сигнала уже не зависит от начальной ионизации и определяется только параметрами самого счетчика и приложенной к нему разностью потенциалов. Дальнейшее возрастание напряжения U приводит к появлению самопроизвольных разрядов и, наконец, наступает пробой газа даже при отсутствии начальной ионизации.

Рис. 3. Зависимость амплитуды V импульса ионизационного прибора от приложенного к нему напряжения U.

На кривой (рис. 3) можно выделить отдельные области работы различных регистрирующих приборов. В области напряжений U1-U2 работают ионизационные камеры. В настоящее время из-за малой чувствительности и низкого энергетического разрешения этот тип регистрирующих приборов не используют. При напряжениях U2-U3 работают пропорциональные счетчики. Ток, протекающий в этих приборах через сопротивление R, в k раз превосходит ток насыщения (k-коэффициент газового усиления). Основным преимуществом пропорционального усилителя по сравнению с ионизационной камерой является более высокая чувствительность к слабым излучениям. В области напряжений U3-U4 коэффициент газового усиления k зависит от начальной ионизации, поэтому эта область напряжений получила название ограниченной пропорциональности, и в ней ионизационные приборы не работают. Область напряжений U4-U5 используют в счетчиках Гейгера-Мюллера.

Для измерения мощности

дозы рентгеновского излучения в воздухе

при контроле

радиационной

обстановки

на рабочих местах следует

использовать

дозиметры

рентгеновского

излучения, поверенные в

 

 

 

12

 

установленном порядке и удовлетворяющие следующим техническим требованиям:

предел основной погрешности измерения - не более 20%;

нижняя граница энергетического диапазона - не более 20 кэВ;

верхняя граница энергетического диапазона - не менее 300 кэВ;

диапазон измерения - не менее 0,1 мкЗв/ч - 100 мкЗв/ч (10 мкР/ч - 10 мР/ч);

время проведения одного измерения - 2 - 40 с.

Таким требованиям удовлетворяют следующие дозиметры, которые могут быть использованы в данной работе:

1.Дозиметр рентгеновского и гамма-излучения ДКС-АТ1121;

2.Радиометр-дозиметр МКС-РМ1402М;

Дозиметр ДКС-АТ1121 (и его модификации: дозиметры ДКС-

АТ1121А, ДКС-АТ1123, ДКС-АТ 1123А) (рис. 4) выполнен на основе органического сцинтилляционного детектора (полистирол с добавками тяжелых металлов). Дозиметр предназначен для измерения мощности амбиентного эквивалента дозы Н*(10):

1.непрерывного рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне от 0,05 мкЗв/ч до 10 Зв/ч в диапазоне энергий от 0,015 до 10 МэВ при основной погрешности ± 15 %.

2.импульсного (только для ДКС-АТ1123) рентгеновского и гаммаизлучения в диапазоне от 1 мкЗв/ч до 10 Зв/ч в диапазоне энергий от 0,015 до 10 МэВ при основной погрешности ± 30 %.

3.амбиентного эквивалента дозы Н*(10) непрерывного и импульсного (только для ДКС-АТ1123) рентгеновского и гамма-излучения с

энергиями 0,015 - 10 МэВ.

Дозиметр оснащен звуковой и визуальной индикацией превышения порогового уровня. Энергетическая зависимость чувствительности по 137Cs для энергий 15 - 60 кэВ составляет ± 35 %, для энергий 60 кэВ – 3 Мэв составляет ± 25 %, для энергий 3 – 10 Мэв составляет ± 50 %.

Рис. 4. Дозиметр ДКС-АТ1121

13

Радиометр-дозиметр МКС-РМ1402М (Рис. 5) состоит из пульта и 5-ти блоков детектирования. Радиометр с блоком детектирования БД-05, выполненного на основе пропорционального счетчика со слюдяным окном, предназначен для измерения:

1. плотности потока альфа-частиц в диапазоне от 1 до 5·105 мин-1см-2 при основной относительной погрешности не более ± (20+10/H) %, где H – измеренное значение.

2. плотности потока бета-частиц в диапазоне от 10 до 106 мин-1см-2 для энергий бета-излучения 0,15 - 3,5 МэВ при основной относительной погрешности не более ± (20+100/H) %, где H – измеренное значение.

Также дополнительно с блоками детектирования БД-01, 02 и 03 радиометр предназначен для измерения мощности эквивалентной дозы фотонного излучения, а блоком БД-04 – мощность эквивалентной дозы нейтронного излучения. Технические характеристики радиометра-дозиметра с блоками БД-01-04 представлены в таблице 2.

Таблица 2. Технические характеристики радиометра-дозиметра МКСРМ1402М с разными блоками детектирования БД-01 – БД-04

Технические

БД-01

БД-02

БД-03

БД-04

характеристики

 

 

 

 

 

CsI(Tl)

CsI(Tl)

счетчик

счетчик

 

14×14×50 мм

10×10×10 мм

медленных

Детектор

Гейгера-

с

с

нейтронов на

 

Мюллера

 

фотодиодом

фотодиодом

основе He-3

 

 

Диапазон

 

 

 

 

измерения МЭД,

0,05 - 40

0,1 - 200

0,15 - 105

1 - 5000

мкЗв/ч

 

 

 

 

Диапазон энергий,

0,06 – 1,5

0,06 – 1,5

0,02 – 1,5

тепловые -

МэВ

14

 

 

 

Основная

 

 

 

 

погрешность

± (20+1/H)

± (20+2/H)

± (20+3/H)

±(30+10/H)

измерения,%*

 

 

 

 

Чувствительность,

200

30

0,15

0,45

(имп./с)/(мкЗв/ч)

 

 

 

 

* - Н - измеренное

значение.

 

 

 

Рис. 5. Радиометр-дозиметр МКС-РМ1402М

14

Целью данной лабораторной работы является проведение радиационного контроля при работе с рентгеновским аппаратом.

8.ПОРЯДОК РАБОТЫ

1.Ознакомиться с описанием лабораторной работы.

2.Получить у преподавателя дозиметр (дозиметр-радиометр) и ознакомиться с его описанием (технические характеристики, принцип работы и др.).

3.Подготовить дозиметр к работе.

4.До начала измерений подготовить план обследуемых помещений, указать размеры и наметить точки (сетку с определенным шагом) для проведения измерений в соответствии с вышеописанной методикой радиационного контроля.

5.Включить рентгеновский излучатель (выполняет преподаватель).

6.Произвести измерения мощности дозы на рабочих местах персонала, в помещениях и на территории, смежных с помещением, где работает рентгеновский излучатель в намеченных заранее точках. В каждой точке произвести не менее трех измерений. Результаты измерений занести в таблицу и на план обследования с указанием единиц измерений.

7.Сравнить измеренные значения со значениями допустимой мощности дозы ДМД в помещениях различного назначения (таблица 1). В случае, если измеренной значение превышает значение ДМД на рабочих местах или в помещениях и на территории, смежных с помещением, где работает рентгеновский излучатель, необходимо проведение защитных мероприятий (расчет защиты, установка дополнительной защиты).

8.Результаты радиационного контроля оформить протоколом (Приложение 1). Сделать выводы.

9.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие основные пределы эффективной дозы установлены для персонала и населения?

2.Определение и единицы измерения поглощенной дозы.

3.Определение и единицы измерения эквивалентной дозы.

4.Какие задачи входят в радиационный контроль при работе с рентгеновскими аппаратами?

5.В каких случаях следует производить внеплановый радиационный контроль?

6.Как рассчитывают кратность ослабления мощности дозы рентгеновского излучения? Привести формулу и описать входящие величины.

7.Какие значения коэффициента направленности излучения рекомендуют использовать при расчетах?

8.По какой формуле рассчитывают значения допустимой мощности дозы рентгеновского излучения в воздухе?

15

9. К какой категории относятся студенты, работающие с ИИИ? 10.Какое излучение называют рентгеновским?

11.Принцип работы рентгеновской трубки.

12.Какие методы используют для регистрации рентгеновского излучения?

13.Какие требования предъявляют к приборам радиационного контроля рентгеновских аппаратов?

14.Перечислить основные технические характеристики дозиметра, используемого в данной работе.

ЛИТЕРАТУРА

1.Авотин Ю.П. Практикум по радиоактивности. М.: Высшая школа, 1974.

2.Беспалов В.И. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. – Томск: Дельтаплан, 2006. – 368 с.

3.Вяземский В.Д. и др. Сцинтилляционный метод в радиометрии, М.: Атомиздат, 1974.

4. Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований. СанПиН

2.6.1.1192-03.

5.Гусев Н.Г., Машкович В.П., Суворов А.П. Защита от ионизирующих излучений: Учебник для вузов. Под общей редакцией Н.Г. Гусева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:

Атоиздат, 1980. – 461 с.

6.ГОСТ 27451-87 "Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия".

7.ГОСТ 29.074-91 "Аппаратура контроля радиационной обстановки. Общие требования".

8.Иванов В.И. Курс дозиметрии: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. И доп. М.: Энергоатомиздат, 1988. 400 с.

9.Ильин Л.А., Кириллов В.Ф., Коренков И.П. Радиационная безопасность и защита. Справочник. – М.: Медицина, 1996. – 336 с.

10.Кутьков В.А., Ткаченко В.В., Романцов В.П., Безруков Б.А., Долженков И.В., Алексеев А.Г. Основы радиационного контроля на АЭС. Учебное пособие/ Под ред. В.А. Кутькова и В.В. Ткаченко. – Москва – Обнинск: концерн «Росэнергоатом», ИАТЭ,

2005. – 268 с.

11.Контроль эффективных доз облучения пациентов при медицинских рентгенологических исследованиях. Методические указания по методам контроля.

МУК 2.6.1.1797-03.

12.Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучений: Справочник, 4-е изд., перераб. и доп., М.: Энергоатомиздат, 1995. 496 с.

13.Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1.758-99. Минздрав России, 1999.

14.Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности

(ОСПОРБ-99). СП 2.6.1.799-99.

15.Приказ МЗ РФ от 24.07.97 N 219 "О создании единой государственной системы контроля и учета индивидуальных доз облучения граждан".

16.Санитарные правила и нормы 2.6.1.8-3-2002. "Гигиенические требования к производству, эксплуатации и контролю рентгеновских установок для досмотра багажа и товаров".

17.Санитарные правила и нормы "Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований. СанПиН 2.6.1.1192-03".

16

Приложение 1.

ПРОТОКОЛ № _____

“______”_________200_ г.

дозиметрического контроля средств защиты в рентгеновском кабинете, смежных помещениях и на прилегающих территориях

Аппарат типа_________________________________ пульт №____________

Технический паспорт на аппарат_______________ (наличие) Анодное напряжение______________ кВ

Дополнительный фильтр_____мм Аl (Cu)

Измерения проводились с тканеэквивалентным фантомом, дозиметром типа________№ ________ свидетельство о поверке № _________ от____________ 200_ г.

Чертёж кабинета

Смежные с кабинетом помещения:

Над кабинетом ______________________

Под кабинетом ______________________

За стеной А ______________________

За стеной Б ______________________

За стеной В ______________________

За стеной Г ______________________

За стеной Д ______________________

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ (при рабочей нагрузке _____мА х мин/нед)

__

 

Напра

Iизм ,

К

Мощность дозы

 

п/п

Наименование

вление

 

индекс

 

 

 

Примечание

 

 

пучка

 

 

 

 

 

 

 

места

излу-

мА

помещ.

Низм

КМД

ДМД

 

 

измерения

чения

 

 

 

 

 

 

1

Над кабинетом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Под кабинетом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

3 За стеной А : стена окно дверь

4 За стеной Б: стена окно дверь

5 За стеной В: стена окно дверь

6 За стеной Г: стена окно дверь

7 За стеной Д: стена окно дверь

Рабочее место врача рентгенолога ( у ПСШ)

8На уровне головы

9На уровне груди

10На уровне таза

11На уровне ног

Рабочее место рентгенолаборанта

12

13

Замечания и предложения:

Заключение:

Подписи_______________________________________________________________

(Ф. И. О.)

18