Пассивный мониторинг

Пассивный мониторинг осуществляется с использованием дозиметров накапливающих и хранящих информацию о дозе за период ношения, требующих последующей специальной обработки, чтобы получить результат индивидуальной дозы.

Преимуществом пассивных дозиметров является то, что они могут фиксировать информацию о дозе в достаточно стабильной форме, поэтому её трудно потерять. Другое преимущество – это то, что пассивными дозиметрами могут быть одновременно измерены величины эквивалента дозы H_p(10) (все тело), H_p(0.07) (кожа) и H_p(3) (глаза), тогда как активными дозиметрами обычно измеряется только H_p(10).

Примеры используемых пассивных дозиметров:

· пленочные дозиметры для индивидуальной дозиметрии;

· термолюминесцентные дозиметры (ТЛД) для индивидуальной дозиметрии и дозиметрического контроля окружающей среды, и

· ядерные фотоэмульсии или трековые дозиметры для дозиметрии нейтронов.

Пленочные дозиметры (известные как – пленочные бэджи.) обычно состоят из кусочка фотографической пленки в кассете. Кассеты оснащаются фильтрами, которые позволяют разделять бета-, рентгеновское, гамма- и нейтронное излучения, а также определять эквивалент индивидуальной дозы Hp(10), Hp(0.07) и Hp(3)

Определяя степень почернения (оптическую плотность) проявленной пленки и сравнивая ее с откалиброванными пленками, которые были облучены известными дозами, можно установить общую дозу, полученную индивидом, а также вклад каждого типа излучения в общую дозу. В Таблице1показаны различные фильтры, используемые в пленочных дозиметрах при определении доз на все тело H_p(10), кожу H_p(0.07) и глаза H_p(3).

Таблица1 Применение стандартных фильтров в пленочных дозиметрах

Фильтр	Материал	Применение
	Открытое окно	Для доступа бета-частиц и очень мягкого рентгеновского излучения.
	Пластмасса (50 мг/см^2)	Для количественного определения дозы и энергии гамма- и рентгеновского излучений.
	Пластмасса (300 мг/см^2)	Для количественного определения дозы и энергии гамма- и рентгеновского излучений.
	Дуралюминий (0.040”)	Для количественного определения дозы и энергии гамма- и рентгеновского излучений.
	Sn + Pb (0.028” 0.012”)	Для количественного определения дозы и энергии гамма- и рентгеновского излучений.
	Cd + Pb (0.028” 0.012”)	Для регистрации медленных нейтронов по гамма-излучению, испускаемому после их поглощения кадмием.
	Свинец (0.012”)	Окаймление, для предотвращения почернения пленки за счет излучения падающего под углом.
	Индий (0.4 г)	Для мониторинга большого аварийно нейтронного облучения.

Пленочные дозиметры особенно полезны при индивидуальном дозиметрическом контроле, так как при их использовании может быть получена информация о виде и энергии излучения. Кроме того, поверхностное загрязнение кассеты может быть установлено по наличию неправильного почернения пленки. Другим преимуществом этого типа дозиметров является то, что пленки могут достаточно долго храниться и сохранять данные об уровнях индивидуальных доз. Это означает, что в случае необходимости они могут быть пересмотрены и уточнены.

Недостатком пленочного дозиметра является неблагоприятное влияние на него света и тепла. Они также требуют оборудования фотолаборатории (с соответствующими химреактивами) и ручной обработки в процессе проявки. Другим важным недостатком является то, что пленки не могут использоваться повторно и, хотя они и дешевые, они имеют ограниченное применение.

Термолюминесцентные дозиметры (ТЛД).

Концепция теория термолюминесценции состоит в способности термолюминесцентных материалов, подверженных воздействию ионизирующих излучений, излучать (высвобождать) энергию в виде фотонов при нагревании детектора (LiF, LiF- MCP -n). Когда ТЛ материал был подвержен воздействию ИИ, любой из форм: ультрафиолет, рентгеновские лучи или бета-, гамма-излучения, электроны в материале высвобождаются и улавливаются в структуре материала. Электроны улавливаются в примесях и дефектах материала, таким образом, создавая заряды энергии. Эти заряды могут оставаться в материале продолжительное время (в зависимости от материала, у LiF период полураспада 80 лет). При нагревании материала, заряды энергии разряжаются, излучая энергию в виде фотонов, которые можно зарегистрировать с помощью трубки фото-умножителя. Излучаемый свет в зависимости от характеристик материала имеет различную длину волны.

Кривая накала

Кривая накала описывает интенсивность излучаемого света как функцию температуры или времени. Зачастую интенсивность света графически отображается как функция времени благодаря своей большей информативности, рассматривая время считывания, которое состоит из времени предварительного нагревания, считывания и пост- нагревания (рисунок 1).

Рисунок 1- Кривая канала

Сама кривая накала состоит из одного или более пиков, в зависимости от метода измерения. Если таблетки, которые были подвержены воздействию радиации, не были перед считыванием предварительно подвержены отжигу в печи, первый пик низкой энергии виден на кривой накала. Этот пик может быть опущен либо при помощи отжига таблеток в печи перед считыванием либо путем сдвига вручную стартовой точки начала времени считывания посредством реинтеграции. Пик низкой энергии отображает свет, излучаемый из мелких ловушек, которые требуют существенно меньше энергии для его выделения.

Нагревание в считывателе RE2000 выполняется при использовании горячего азота, который является одной из более надежных форм нагревания.

Преимущество горячего азота состоит в том, что нагрев передается постоянно, что улучшает принцип повторяемости. Азот также является химически инертным газом, который уменьшает возможность ненадежных результатов.

Высокое напряжение в фотоумножителе, которое измеряет фотоны, должно быть абсолютно постоянным, фотокатод в ФЭУ должен быть минимально чувствительным к красному и инфракрасному излучению для того, чтобы избежать детектирования термальной радиации. Трубка охлаждается для уменьшения темнового тока и для стабилизации усилителя. Счет фотона дает возможность использования анализатора высоты импульса, при помощи которого тепловые помехи могут быть отделены от результатов.

В зависимости от ТЛ материала, кривая накала может состоять из нескольких пиков. Если материал не был предварительно отожжен перед измерением, первый пик, также известный как пик низкой энергии, будет виден.

Без отжига материал MCP-N (LiF: Mg, Cu, P), имел бы четыре видимых пика, четвертый из которых является фактической дозой. С отжигом, видны только третий и четвертый пики дозы, четвертый – максимум интенсивности излучения света. Доза также может быть рассчитана, через интегрирование площади под кривой ко времени. Площадь определена кривой и осью времени.

Способность термолюминесцентных (ТЛ) материалов (веществ) регистрировать ионизирующее излучение заключается в том, что электроны в термолюминесцентных материалах при поглощении энергии падающего излучения переходят в запрещенные зоны и находятся там до тех пор, пока материал не будет подвергнут нагреву и энергия не высвободится в виде света. Затем этот свет может быть преобразован в электрический сигнал, величину которого можно связать с величиной накопленной дозы.

Имеется большая гамма термолюминесцентных материалов. Термолюминесцентные дозиметры (ТЛД), на основе лития, являются предпочтительными для индивидуальной дозиметрии вследствие их хорошей тканеэквивалентности. ТЛД, основанные на кальции, более полезны при мониторинге окружающей среды за счет их высокой чувствительности. Наиболее распространенные типы ТЛ материалов следующие:

- фтористый литий, активированный марганцем, (LiF:Mn)для индивидуальной дозиметрии;

- борат лития, активированный марганцем, (Li₂B₄O₇:Mn) для дозиметрии в области высоких доз;

- фтористый кальций, активированный диспрозием, (CaF₂:Dy) для мониторинга окружающей среды;

- сульфат кальция, активированный диспрозием, (CaSO₄:Dy) также для мониторинга окружающей среды.

Термолюминесцентные материалы доступны во многих формах (например, порошок, прессованные пластинки, гранулы, пропитанные тефлоновые диски). Обычный ТЛД состоит из картриджа, содержащего ТЛ материал, и кассеты с фильтрами различной толщиной и из различных материалов (обычно медь или пластмасса) для измерения дозы проникающего излучения на все тело, на кожу и на глаза.

Прибор для считывания показаний с ТЛД состоит системы нагревания ТЛ материалов, устройства для превращения испускаемого света в электрический импульс и другой связанной электроники. Технология нагревания может заключаться в прямом нагреве датчиков, использовании горячего газа или СВЧ нагрева. Для того, чтобы уменьшить ТЛ эффекты нерадиационного происхождения, дозиметры в процессе считывания нагреваются в атмосфере инертного газа.

Когда ТЛ материал нагревается при достижении определенных температур, испускается световой импульс. Световой импульс усиливается и переводится в электрический сигнал с использованием фотоэлектрического умножителя (ФЭУ). Выходной сигнал ФЭУ представляется в виде серии импульсов, которые направляются в систему обработки данных. Результирующее считывание сигналов можно представить в виде графика интенсивности испускаемого света в зависимости от времени нагрева. Он обычно называется кривой термовысвечивания. Кривая термовысвечивания является характеристикой ТЛ материала, и зависит от темпа нагрева и температуры считывания. На Рисунке 9 показана типичная кривая термовысвечивания для LiF:Mn ТЛД, получившего дозу в 1 Зв.

Используя данные калибровки ТЛД, затем возможно определить реальную дозу, полученную индивидом, а в некоторых случаях также можно определить вид и энергию регистрируемого излучения.

Одно из преимуществ ТЛД – это их малый размер (необходим только миллиграмм ТЛ материала). Это означает, что они очень полезны как дозиметры в чрезвычайных ситуациях, когда некоторые части тела облучаются больше, чем другие (смотрите Рисунок 10). Другое преимущество ТЛД – это возможность их повторного использования.

Основным недостатком ТЛД является то, что информация о дозе может быть получена только однажды при нагреве и ее нельзя воспроизвести повторно. Они также подвержены федингу (т.е. потеря информации о дозе из-за влияния температуры или света). Нагревание после облучения как часть цикла считывания может уменьшить термический фединг, а хранение ТЛД в светонепроницаемом контейнере может уменьшить влияние света. Однако, фединг может ограничивать период времени до считывания, поэтому длительное хранение ТЛД перед считыванием информации не рекомендуется.

Дата добавления: 2015-06-27