Методы дозиметрии ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения не обладают запахом, вкусом или какими-либо другими свойствами, позволяющими человеку распознать их присутствие. Для измерения количественных и качественных характеристик ИИ используются различные методы, основанные на регистрации эффектов взаимодействия излучения с веществом.

Дозиметры - это приборы, предназначенные для измерения дозы или мощности дозы ИИ. В основе этих приборов лежат регистрация и количественная оценка ионизационного, сцинтилляционного, фотографического, химического и других эффектов, возникающих при взаимодействии ИИ с веществом.

В зависимости от цели измерения дозы выделяют следующие основные группы дозиметров:

1. Клинические - для измерения ИИ в рабочем пучке. Используют при подготовке к лучевой терапии и в процессе облучения.

2. Дозиметры контроля защиты - для измерения мощности дозы рассеянного излучения на рабочих местах (в системе радиационной безопасности). Эти дозиметры должны быть прямопоказывающими.

3. Индивидуальные - для контроля облучения лиц, работающих в сфере действия ИИ.

Методы дозиметрии:

· Биологические - основаны на оценке реакций, которые возникают в тканях при облучении их определенной дозой ИИ (эритемная доза, эпиляционная доза, летальная доза). Являются ориентировочными и применяются в основном в экспериментальной радиобиологии.

· Химические - заключаются в регистрации необратимых химических реакций, происходящих в некоторых веществах под влиянием облучений (радиохимический метод, фотографический метод).

o Радиохимический метод - основан на реакции окисления двухвалентного железа в трехвалентное под действием ИИ (Fe^{2+ →} Fe³⁺), что приводит к изменению окраски (прозрачности). Используются ферросульфатные дозиметры. Так как диапазон измерения этих дозиметров очень велик (от 20 до 400 Гр), они используются только для аварийных ситуаций.

o Фотографический метод - под действием ИИ происходит почернение рентгеновской пленки, степень которого пропорциональна поглощенной энергии лучей. По плотности почернения можно судить о дозе облучения. Недостатком этого метода является зависимость показаний дозиметра от качественного состава излучения. Точность определения дозы невысока. С помощью фотопленочных дозиметров удобно определять соответствие светового и радиационного поля на аппаратах для лучевой терапии.

· Физические - основаны на способности ИИ вызывать ионизацию вещества и превращать электрически нейтральный газ в электропроводящую среду (ионизационная камера, газоразрядный счетчик, сцинтилляционный дозиметр, термолюминесцентный дозиметр, полупроводниковые детекторы).

o Сцинтилляционные дозиметры. В основе измерение интенсивности вспышек света в люминесцирующих веществах при прохождении через них ИИ. Люминисцирующими веществами могут быть неорганические и органические твердые сцинтилляторы (например, сульфид цинка, активированный серебром и др.), органические пластмассовые сцинтилляторы (например, полистирол с добавкой n – терфенила), жидкостные органические сцинтилляторы (например, раствор n – терфенила в ароматическом соединении), газовые сцинтилляторы (например, ксенон).. При попадании на них ИИ возникают световые вспышки регистрируются фотоэлектронным умножителем со специальной электронной схемой. Сцинтилляционные дозиметры не применяются в клинической дозиметрии из-за своего большого объема и высокой чувствительности, что позволяет рекомендовать их использование в дозиметрии защиты.

o Термолюминесцентные дозиметры (ТЛД) Используется способность ИИ создавать в диэлектрических материалах долгоживущие центры свечения в кристаллической структуре, которые при последующем нагревании элиминируются с испусканием квантов света. Обычно чувствительный объем ТЛД состоит из небольшой массы кристаллического диалектрика, содержащего соответствующий активатор, способный быть термолюминисцентным фосфором. Активатор часто в следовых количествах, обеспечивает образование двух центров в кристалле: «ловушек» для носителей зарядов – электронов и так называемых «дырок». При облучении, образуемые излучением электроны и дырки, мигрируют к соответствующим ловушкам, где сохраняются до тех пор, пока нагревание не освобождает их потенциальной ямы ловушки. Освобожденный носитель заряда мигрирует к центру люминесценции, где происходит его рекомбинация с зарядом противоположного знака, сопровождающаяся испусканием кванта света. Для регистрации термолюминесценции дозиметр помещают на нагревательное устройство перед фотоумножителем и измеряют зависимость интенсивности свечения от температуры или времени нагрева. Наиболее распространены ТЛД на основе фтористого лития (ТЛД LiF), фтористого кальция, окиси алюминия и др. Широко используются в клинической дозимерии (измерение дозы на больном, в полости тела) и в качестве индивидуальных дозиметров.

o В ионизационном методе дозиметрии используется способность ИИ производить ионизацию. В основе метода лежит принцип Брэгга-Грея, согласно которому количество ионизаций в газовой полости есть мера энергии, поглощенной в окружающем материале. «Газовой полостью» может быть любой материал. Обычно это наполненная газом полость внутри твердого тела. Соответствующие приборы, называемые ионизационными камерами. Ионизационная камера состоит из двух электродов, пространство между которыми заполнено газом. Под действием ИИ газ ионизируется, возникает электрический ток. По величине силы тока судят о дозе. Дозиметры, основанные на ионизационном методе, в настоящее время наиболее распространены. Широко применяются в клинической дозиметрии, в дозиметрии защиты и индивидуальной дозиметрии.

o Полупроводниковые (кристаллические) дозиметры. Меняют проводимость в зависимости от мощности дозы. Широко используются наряду с ионизационными дозиметрами.

Независимо от используемого метода дозиметрии все дозиметры должны удовлетворять следующим требованиям:

· размеры и состав должны быть такими, чтобы обеспечить выполнение условий равновесия вторичных заряженных частиц (электронов в случае фотонного излучения, ядер отдачи в случае нейтронов);

· материал дозиметра и его чувствительного объема были близки или идентичны по элементному составу и соответствовали элементному составу того объекта, поглощенную дозу в котором необходимо определить (в радиобиологических исследованиях это состав мышечной, костной, жировой ткани и т.д.);

· толщина материала дозиметра (его стенки) должна быть такой, чтобы не вызывать заметного ослабления ИИ в чувствительном объеме дозиметра.

Выбор того или другого дозиметра производят на основе его важнейших характеристик.

Контрольные вопросы к разделу

(выделены правильные ответы)

1) Для измерения ионизирующего излучения в рабочем пучке при подготовке к лучевой терапии и в процессе облучения используют…

а) Клинические дозиметры

б) Дозиметры контроля защиты

в) Индивидуальные дозиметры

2) Для измерения мощности дозы рассеянного излучения на рабочих местах используют…

а) Клинические дозиметры

б) Дозиметры контроля защиты

в) Индивидуальные дозиметры

3) Метод дозиметрии, заключающийся в регистрации необратимых химических реакций, происходящих в некоторых веществах под влиянием ионизирующего излучения …

а) Биологическим

б) Химическим

в) Физическим

4) Дозиметры, в которых используется способность ионизирующего излучения создавать в диэлектрических материалах долгоживущие центры свечения в кристаллической структуре, которые при последующем нагревании элиминируются с испусканием квантов света, называются

а) Радиохимическими

б) Сцинтилляционными

в) Термолюминесцентными

г) Полупроводниковыми

Дата добавления: 2014-12-16