12

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

« Томский политехнический университет»

УТВЕРЖДАЮ: Декан Физико-технического факультета

________________________ В.И. Бойко

«_______»__________________ 2004 г.

Градуировка дозиметрических приборов

Методическое указание по дисциплинам «Дозиметрия и защита от излучений», «Защита от ионизирующих излучений» для студентов специальностей: 072700 (Физика атомного ядра и частиц) и 200600 (Электроника и автоматика физических установок) направления 651000 - Ядерные физика и технологии; 101000 (Атомные электрические станции и установки)

направления 651100 - Техническая физика.

ТОМСК 2004

УДК 539.12.08

Градуировка дозиметрических приборов

Методическое указание по дисциплинам «Дозиметрия и защита от излучений», «Защита от ионизирующих излучений» для студентов специальностей: 072700 (Физика атомного ядра и частиц) и 200600 (Электроника и автоматика физических установок) направления 651000 - Ядерные физика и технологии; 101000 (Атомные электрические станции и установки) направления 651100 - Техническая физика. – Томск, 2004 г., 10 стр.

Разработчики: доцент, канд. физ.-мат. наук В.С. Яковлева,

зав. лабораторией, ассистент С.И. Арышев

Рецензент: профессор, докт. физ.-мат. наук Ю.Н. Адищев

Методическое указание рассмотрено и рекомендовано к изданию методическим семинаром кафедры Прикладной физики ФТФ.

Протокол № 69 от «_21_»_октября_2004 г.

Заведующий обеспечивающей

кафедрой Прикладной физики,

профессор, д.ф.-м.н. А.П. Потылицын

Методическое указание рассмотрено и рекомендовано к изданию методической комиссией ФТФ «_____»___________2004 г.

Председатель методической комиссии ФТФ В.Д. Каратаев

Регистрация № от «_____» 2004 г.

Документ:

Дата разработки

____________________________________________________________________________________________

Ключевые слова: дозиметрия, ионизирующее излучение, γ-излучение, метод, детектор, активность, мощность дозы, дозиметр, градуировка

Градуировка дозиметрических приборов введение

Для проверки правильности показаний дозиметров необходимо каждый месяц производить их градуировку. Кроме того, после ремонта прибора он должен быть вновь отградуирован. В дозиметрической службе необходимо иметь также один контрольный дозиметр, который может служить для проверки стационарно установленных приборов. Если работа стационарных дозиметров не вызывает сомнений, то интервал между градуировками можно увеличить до 3 месяцев. Однако, правильность показаний дозиметров надо проверять каждый месяц при помощи контрольного дозиметра.

Гамма- постоянная. Керма-постоянная

Мощность дозы, создаваемая гамма-излучением на единицу активности, зависит от схемы распада, т.е. количества фотонов, приходящихся на один распад, энергии фотонов и активности радионуклида. Мощность дозы гамма-излучения единичной активности можно всегда определить, ели известна гамма- постоянная, характеризующая данный радионуклид.

Гамма-постояннаяпо мощности экспозиционной дозы Г данного радионуклида численно равна мощности экспозиционной дозы, Р/ч, создаваемой фотонами всех спектральных линий точечного изотропного гамма-источника активностью в 1 мКи на расстоянии 1 см без начальной фильтрации, и определяется формулой 1.1. Гамма-постоянные большинства радионуклидов определены расчетным способом.

(1.1)

где Г - гамма постоянная, Р·см²/(ч·мКи);

- мощность экспозиционной дозы, Р/ч;

r – расстояние от источника, см;

А – активность источника, мКи.

Различают дифференциальную и полную гамма-постоянные. Дифференциальная гамма- постоянная Г_i относится к определенной моноэнергетической линии гамма-спектра радионуклида. Полная гамма-постоянная равна

(1.2)

Если известна активность источника, то мощность экспозиционной дозы на расстоянии r от него рассчитывается по формуле:

. (1.3)

Гамма-постоянную в единицах СИ удобно определять через мощность воздушной кермы. Гамма-постоянной радионуклида по мощности воздушной кермы (или керма-постоянной) называется отношение мощности воздушной кермы , создаваемой фотонами расположенного в вакууме точечного изотропно излучающего источника данного радионуклида на расстоянии r от источника, умноженной на квадрат этого расстояния, к активности А этого источника:

. (1.4)

Керма-постоянная, которая обычно указывается в различных справочниках, связана с гамма-постоянной по экспозиционной дозе следующим образом:

(1.5)

где аГр – аттогрей, или

. (1.6)

Если известна активность А, Бк, точечного радионуклидного источника, то мощность поглощенной дозы в воздухе P, аГр/с, на расстоянии r, м, от него можно рассчитать по формуле

. (1.7)

Методика градуировки дозиметров

Для градуировки дозиметров необходимо иметь набор образцовых излучателей. Радиевые препараты должны быть заключены в платиновый фильтр толщиной 0,5 мм. Препараты ¹³⁷Cs должны находиться в алюминиевых чехлах с толщиной стенки от 0,3 до 1,0 мм.

По прошествии t лет активность препарата А(t) будет:

(1.8)

где А₀ - активность, указанная в паспорте (А₀ = 1.5 мКи в 1980г);

T_1/2 - период полураспада (для ¹³⁷Cs Т_1/2= 30 лет).

Методика градуировки и проверки гамма-дозиметров по образцовым гамма-излучателям основана на применении коллимированного пучка гамма-лучей. Это сводит к минимуму влияние рассеянного излучения от поля, потолка и стен помещения и обеспечивает лучшие условия для защиты персонала.

Для обеспечения единства воспроизведения доз при градуировке следует использовать узел коллимации.

К узлу коллимации предъявляются следующие требования:

1. Угол расходимости пучка гамма-квантов не превышает 15 .

2. Толщина свинца, окружающего источник, должен обеспечивать ослабление дозы гамма-излучения до предельно-допустимой, но не менее, чем в 100 раз на расстоянии 0,5 м. от источника по всем направлениям, лежащим вне границ коллимированного пучка.

3. Канал коллиматора закрывается свинцовой заглушкой, толщина которой должна обеспечивать такое же снижение дозы излучения (до предельно допустимой на расстоянии 0,5 м от источника).

Конструкция заглушки должна быть такой, чтобы можно было быстро открывать и закрывать канал коллимации, не подвергая облучению обслуживающий персонал. Для предохранения персонала при градуировке целесообразно смонтировать простую установку, позволяющую быстро устанавливать детектор от препарата на заданном расстоянии. Ниже дается описание одного из вариантов такой установки.

На столе укладываются рельсы, по которым передвигается тележка. На одном конце рельсов размещается детектор дозиметра. Центр детектора и центр препарата должны лежать на одной горизонтальной прямой. Тележка с излучателем может передвигаться и фиксироваться на любом расстоянии от источника, которое отсчитывается по линейке, уложенной на столе. В зависимости от удобства излучатель можно крепить неподвижно, а перемещать тележку с детектором. Следует иметь в виду, что при градуировке датчик дозиметра должен полностью находиться в поле излучения.

Порядок градуировки

Прежде чем начать градуировку, необходимо проверить, с какого расстояния начинает выполняться закон обратных квадратов, т.е. мощность дозы, создаваемая источником, уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.

Для этого источник устанавливают на расстоянии, когда стрелка прибора отклоняется на всю шкалу (20 делений), записывают показания прибора в делениях и расстояние.

Затем увеличивают расстояние в 1,1; 1,2 и 1,3 раза. Если показания прибора уменьшаются соответственно в 1,21; 1,44; 1,69 раза, то можно пользоваться указанной выше формулой для расчета мощности дозы.

ГРАДУИРОВКА ДОЗИМЕТРОВ, ИЗМЕРЯЮЩИХ

МОЩНОСТЬ экспозиционной ДОЗЫ

(пример)

Рассчитав мощность дозы, которая создается источником на данном расстоянии, можно определить цену деления прибора. Например, для цезиевого источника активностью А = 1.5 мКи стрелка прибора отклоняется на все 20-ть делений шкалы прибора при r = 100 см. Следовательно, 20-ти делениям шкалы соответствует мощность экспозиционной дозы, рассчитанная по формуле (1.3) = 488 мкР/ч. По справочным данным полная гамма-постоянная ¹³⁷Cs по мощности воздушной кермы равна . Таким образом, цена одного деления шкалы равна мкР/ч.

Затем, увеличивая расстояния в 1.1, 1.2 и 1.3 раза, снимают показания прибора и аналогичным способом рассчитывают цену деления шкалы.

Обычно проводится градуировка только на одном диапазоне, а затем проверяется соотношение показаний на разных диапазонах. Для этого источник размещают на таком расстоянии, чтобы стрелка прибора устанавливалась на максимальном делении шкалы. После этого переключают дозиметр на второй диапазон. При правильном соотношении шкал показания дозиметров на первом и втором диапазонах совпадают. Аналогичным образом проверяют соотношение шкал на втором и третьем диапазонах и т.д.

Целью настоящей лабораторной работы является определение истинной цены деления дозиметра.