К А Ф Е Д Р А № 1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ПРИБОРЫИ МЕТОДЫИНДИВИДУАЛЬНОГО
ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
Г.
Цель работы: Ознакомление с приборами и методами индивидуального дозиметрического контроля (ИДК), градуировка индивидуальных дозиметров, определение дозы фотонного излучения по измеренной плотности почернения фотоплёнок.
Введение
Широкое применение всевозможных источников ионизирующего излучения в различных сферах деятельности требует объективной и адекватной оценки степени и последствий их воздействия на организм человека и окружающую среду.
Основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия, является поглощенная доза ионизирующего излучения.
Поглощенная доза ионизирующего излучения D – отношение средней энергии 
, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе вещества в этом объеме:
.
Единица поглощенной дозы в СИ – грей (Гр). Грей равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж.
Внесистемной единицей поглощенной дозы ионизирующего излучения является рад. Рад равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 г передается энергия ионизирующего излучения, равная 100 эрг.
Таким образом, 1 рад = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр.
В задачах радиационной безопасности при хроническом облучении человека в малых дозах (не превышающих пяти предельно допустимых доз при облучении всего тела человека) основной величиной для оценки биологического действия излучения любого состава является эквивалентная доза.
Эквивалентная доза ионизирующего излучения H – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, wk:
|
|
.
Единица эквивалентной дозы в СИ – зиверт (Зв).
Зиверт равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на взвешивающий коэффициент равно 1 Дж/кг.
Внесистемная единица измерения эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рада). Бэр равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на взвешивающий коэффициент равно 100 эрг/г.
Таким образом, 1 бэр = 0,01 Зв.
До введения в практику эквивалентной дозы для оценки степени воздействия излучения на человека использовали экспозиционную дозу.
Экспозиционная доза X – это количественная характеристика фотонного излучения, которая основана на его ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе и представляет собой отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в указанном объеме dm:
.
.
Единица экспозиционной дозы в СИ – кулон на килограмм (Кл/кг). Кулон на килограмм равен экспозиционой дозе, при которой все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в объеме воздуха массой 1 кг, производят ионы, несущие электрический заряд 1 Кл каждого знака.
Внесистемная единица экспозиционной дозы – Рентген (Р). Рентген – это единица экспозиционной дозы фотонного излучения, при прохождении которого через 0,001293 г (1 см3) воздуха в результате завершения всех ионизационных процессов в воздухе создаются ионы, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака.
|
|
Понятие экспозиционной дозы рекомендовано для фотонного излучения с энергией до 3 МэВ. Вследствие близости эффективных атомных номеров воздуха и ткани воздух для фотонного излучения принято считать тканеэквивалентной средой. С погрешностью до 5% экспозиционную в рентгенах и поглощенную дозу в ткани в радах можно считать совпадающими.
Использование экспозиционной дозы после 1 января 1990 года не рекомендуется, тем не менее до сих пор, особенно в средствах массовой информации, часто приводится именно эта величина и ее же необходимо будет измерять и рассчитывать в этой работе.
Индивидуальный дозиметрический контроль необходим в тех случаях, когда невозможно или затруднительно определить индивидуальную дозу облучения с помощью стационарных или переносных приборов контроля за радиационной обстановкой, при аварийном облучении и для контроля соблюдения работающими с источником излучений правил и норм, регламентируемых нормативными документами. (Основные санитарные правила, Нормы радиационной безопасности). Для этого применяют различные приборы, включенные в арсенал средств индивидуальной дозиметрии, работа которых основана на ионизационном, фотографическом, термолюминесцентном методах дозиметрии: КИД-2, ДК-02, ДЭС-04, ИФКУ-1, индикатор ионизирующих излучений ДРС-01 и другие. Они различаются устройством, принципом работы, диапазонами измеряемых доз.
|
|
В первой части лабораторной работы предлагается определить значение дозы от источника (60-Со) известной активности с помощью индивидуальных дозиметров, расположенных на различном расстоянии от источника, и рассчитать цену деления шкалы на пульте дозиметра. Значения дозы рассчитываются по формуле:
(Р) (1)
где А – активность источника, мКи А=1,2 мКи на 10.09.01г.
Г – гамма- постоянная радионуклида, 12,85 
R – расстояние от источника до дозиметра, cм
t – время облучения, час
A0 = 1.2 mKu на 10.09.01, T1/2(Co60)= 5.27 года.
Во второй части работы необходимо измерить значения дозы по плотности почернения пленок.
Рабочие задание
1. Ознакомится с методикой измерения доз методом ИДК.
2. Ознакомится с дозиметром КИД–2, и провести его градуировку (определить среднюю цену деления зарядно-измерительного устройства).
3. Ознакомится с дозиметром ДК-0.2 и измерить дозу гамма излучения. Определить ошибку измерения.
4. Ознакомится с методикой измерения доз методом ИФК с применением прибора ИФКУ-1. Подготовить прибор к работе, произвести калибровку прибора, определить дозу полученную рабочим дозиметром.
Метод ИДК
Порядок выполнения работы
1 Ознакомится с конструкцией дозиметров КИД-2 и ДК-0,2 (см. тех. Описание приборов).
2 Подготовить прибор КИД-2 (зарядно-измерительное устройство - ЗИУ) к работе:
а) поставить тумблер включения сетевого питания в положения «Сеть/питание». При этом загорится индикаторная лампа, стрелка гальванометра отклонится в правую сторону и остановится на крайнем делении шкалы.
б) прогреть прибор в течение 5 минут
в) снять заглушку с гнезда “Заряд” и навинтить её на специальную колодку. Развинчивая индивидуальный дозиметр, разделить его на две части. Цилиндр с серой окраской(дозиметр, рассчитанный на измерение доз от 0,005 до 0,05 рентген) вставить в гнездо “Заряд” и нажав на него до упора, но без чрезмерных усилий, удерживать в таком положении несколько секунд. В результате дозиметр получит заряд. На шкале прибора это никак не отображается.
г) Поставить дозиметр в гнездо «Измерения» и держать его в таком положении. Стрелка прибора должна установиться на нулевой отметке шкалы в пределах черного поля. Если это условие не выполняется, вращая ручкой «уст. шкалы», поставить стрелку на черное поле. В процессе измерения дозиметр разряжается и потому необходимо вновь произвести его зарядку. Дозиметр готов к облучению. Зарядить остальные дозиметры. Поставить их на градуировочную панель.
3 Рассчитать по формуле (1) время облучения «t» дозиметров на град. панели, исходя из условия, что дозиметр, расположенный ближе всего к источнику γ – излучения (на расстояние 10 см.) должен получить самую большую дозу, равную 0,05 рентген.
4 Взяв дозиметр ДК-02, посмотрите в него с торца со стороны держателя направив дозиметр на источник света. Увидите шкалу в границах 0-200 миллирентген и нить на шкале. Запишите положение нити в единицах дозы. Поставьте дозиметр на град. панель на расстоянии 11 см.
5 Поместите град. панель в сейф, держась за плексигласовую ручку на панели. Обратитесь к преподавателю с просьбой поставить источник γ излучения для облучения дозиметров. Зафиксируйте время начало облучения. Перед окончанием облучения снова пригласите преподавателя для удаления источника на место его хранения.
6 Град. панель перенести на стол. Вставляя поочередно дозиметры в гнездо «Измерение», записать показания дозиметров в табл. 4-1. При этом необходимо записывать расстояние, на которых находились дозиметры при облучении. Отклонение стрелки записывать по нижней шкале (0-0,05)Р.
7 Рассчитать дозу «D» для каждого расстояния по формуле (1).
8 Определить цену деления прибора для каждого облученного дозиметра, а потом и среднюю её величину. Цена деления = n/D.
9 Дозу, полученную дозиметром ДК-02, находите, как разность между показаниями после и до облучения по шкале дозиметра. Рассчитайте дозу для ДК-02. Сравните её с измеренной дозой и определите ошибку измерения дозы дозиметром ДК-02 (см. табл.4-1).
10 Данные расчетов и измерений занесите в таблицу 4-1.
Таблица 4-1.
| КИД-2 | ДК-02 | |||||||
| R=см | Д изм. = | |||||||
| Измеренное значение дозы Xизм | Д расч.= | |||||||
| Расчетное значение дозы Xизм. | Погрешность
| |||||||
Погрешность 
|
МЕТОД ИФКУ.
1 Ознакомьтесь с прибором ИФКУ и подготовьте его к работе. Включить тумблер «Вкл.». должна загореться сигнальная лампа. Прогреть прибор в течение 5 мин.
2 Произвести калибровку прибора:
а) Вынуть из кассеты №15 пленку, облученную γ-квантами, получившую дозу 0,1 рентген, и ввести её в щель гнезда на пульте прибора до упора. Переключатель диапазонов должен быть в положении «х 1»
б) Вращая ручку «0,1». Установить стрелку прибора на делении 0,1
в) Вынуть пленку кассеты №15 и поместить в щель пленку №6, получившую дозу 1 рентген. Вращая ручкой «0,1»,установить стрелку на деление 1
г) Повторить действие а) и б) три раза, регулируя ручки «0,1» и «1» так, чтобы добиться четкого фиксирования границ 0,1и 1.
3 Определить дозу, полученную пленкой рабочего дозиметра:
а) Вынуть из кассеты №14 плёнку и вставить её в щель
б) Записать показания стрелки прибора
в) Сравнить экспериментальную дозу с расчетной, получив её по формуле (1). Здесь: А=664мКи., Г=3,24 
мКи, t=1 час, R=75см.
ДОЗИМЕТР КИД-2 (краткое описание).
Прибор КИД-2 предназначен для определения экспозиционной дозы g - излучения в диапазоне от 0,005 до 1 рентгена с помощью индивидуальных дозиметров. Энергия g - квантов д. быть от 150 КэВ до 2 МэВ. Индивид. дозиметр состоит из двух конденсаторных ионизационных камер, соединенных в общую конструкцию цилиндрической формы. Одна камера (большая) измеряет дозу от 0,005 до 0,05 рентген. Другая (малая) - измеряет дозу от 0,01 до 1 рентгена. Принцип действия такого дозиметра основан на измерении остаточного заряда на ионизационной камере. Первоначальная камера заряжается до определенного значения на зарядно-измерительном устройстве (ЗИУ). При обучении g -излучением из стенок камеры выбиваются электроны, которые, ионизируя воздух внутри камеры, уменьшают заряд на камере. Величина остаточного заряда, пропорциональна полученной дозе, измеряется ЗИУ.
ДОЗИМЕТР ДК-02 (краткое описание)
Дозиметр ДК-02 предназначен для индивидуального контроля лиц, работающих с g -излучением с энергией g-квантов от 100 КэВ до 2 МэВ. Дозиметр состоит из ионизационной камеры, электрометра, связанного с камерой, и микроскопа, собранных в конструкцию цилиндрической формы. Принцип работы такой же, как в дозиметре КИД-2. Величина остаточного заряда измеряется по отклонению нити электрометра, фиксируемому по шкале, выраженной в единицах дозы, с использованием микроскопа. Диапазон измерения от 10 до 200 миллирентген. Зарядка ДК-02 проводится на заряд. блоке ЗД-3.
 |
ДОЗИМЕТР ИФКУ-1 (краткое описание).
ИФКУ-1 предназначен для измерения экспозиционных доз от γ-излучения и позволяет проводить индивидуальный дозиметр. контроль облучения людей работающих с источниками γ-излучения. Диапазон регистрируемых доз от 0,05 до 2-х рентген разбит на две части: от 0,05 до 1 р. и от 0,1 до 2-х р. при энергии γ-квантов от 0,1 до 2. Фотографический метод дозиметрии основан на свойстве ионизирующих излучений воздействовать на фотопленку аналогично видимому свету. В ИФКУ применяется специальная рентгеновская пленка. Методика ИФК основана на сравнении оптической плотности почернения облученных и обработанных (рабочих) пленок с образцовыми фотопленками, которые облучены известной дозой γ - излучения.
На измерительном пульте ИФКУ по оптической плотности фотопленки определяется величина экспозиционной дозы γ -излучения, полученная пленкой и, следовательно, человеком, носившим кассету с этой пленкой. Степень почернения облученной пленки после проявления пропорциональна полученной дозе. Фото пленки помещают в светонепроницаемые кассеты и раздаются работающим с γ-излучением. Через некоторое время, определяемое службой радиационной безопасности, кассеты собираются, фотопленки обрабатываются. Работа измерительного пульта сводится к измерению тока, возникающего в фотоэлементе под воздействием света, проходящего через пленку определенной степени почернения.