Радиационный дозиметр — это устройство, измеряющее поглощенную дозу внешнего ионизирующего излучения . Он надевается на контролируемое лицо при использовании в качестве персонального дозиметра и регистрирует полученную дозу радиации. Современные электронные персональные дозиметры могут непрерывно считывать накопленную дозу и текущую мощность дозы, а также могут предупреждать владельца звуковым сигналом при превышении заданной мощности дозы или накопленной дозы. Другие дозиметры, такие как термолюминесцентные или пленочные, требуют обработки после использования для выявления полученной накопленной дозы и не могут давать текущую индикацию дозы во время ношения.
Персональный дозиметр ионизирующего излучения имеет основополагающее значение в таких дисциплинах, как радиационная дозиметрия и радиационная безопасность , и в первую очередь используется для оценки дозы радиации, полученной человеком, носящим устройство.
Повреждение организма человека ионизирующим излучением является кумулятивным и связано с общей полученной дозой , единицей измерения которой в системе СИ является зиверт . Рентгенологи , работники атомных электростанций , врачи, использующие радиотерапию , работники HAZMAT и другие люди в ситуациях, связанных с работой с радионуклидами, часто обязаны носить дозиметры, чтобы можно было сделать запись профессионального облучения. Такие устройства известны как «легальные дозиметры», если они были одобрены для использования при регистрации дозы персонала в нормативных целях.
Дозиметры обычно носят на внешней стороне одежды, дозиметр «на все тело» носят на груди или туловище, чтобы отобразить дозу для всего тела. Это место контролирует воздействие большинства жизненно важных органов и представляет большую часть массы тела. Дополнительные дозиметры можно носить для оценки дозы на конечности или в радиационных полях, которые значительно различаются в зависимости от ориентации тела по отношению к источнику.
Электронный персональный дозиметр, наиболее часто используемый тип, представляет собой электронное устройство, которое имеет ряд сложных функций, таких как непрерывный мониторинг, который позволяет выдавать предупреждения о тревоге на заданных уровнях и считывать накопленную дозу в реальном времени. Они особенно полезны в зонах с высокой дозой, где время пребывания пользователя ограничено из-за ограничений дозы. Дозиметр можно сбросить, обычно после снятия показаний для записи, и, таким образом, использовать повторно несколько раз.
В настоящее время дозиметры на основе полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник [1] используются в качестве клинических дозиметров для пучков радиотерапевтического излучения. Основными преимуществами приборов на основе МОП-транзисторов являются:
1. Дозиметр MOSFET имеет прямое считывание показаний и очень тонкую активную область (менее 2 мкм [ требуется пояснение ] ).
2. Физический размер МОП-транзистора в корпусе составляет менее 4 мм.
3. Пострадиационный сигнал сохраняется постоянно и не зависит от мощности дозы.
Оксид затвора МОП -транзистора , который обычно представляет собой диоксид кремния , является активным чувствительным материалом в дозиметрах МОП-транзисторов. Радиация создает дефекты (действует как электронно-дырочные пары) в оксиде, что, в свою очередь, влияет на пороговое напряжение МОП-транзистора. Это изменение порогового напряжения пропорционально дозе облучения. Альтернативные диэлектрики затвора с высоким значением k, такие как диоксид гафния [2] и оксиды алюминия, также предлагаются в качестве дозиметров облучения.
Термолюминесцентный дозиметр измеряет воздействие ионизирующего излучения, измеряя интенсивность света, излучаемого легированным Dy или B кристаллом в детекторе при нагревании. Интенсивность излучаемого света зависит от воздействия излучения. Когда-то они продавались излишками, и один формат, когда-то используемый подводниками и работниками атомной промышленности, напоминал темно-зеленые наручные часы, содержащие активные компоненты и высокочувствительный ИК-диод с проводом, установленный на легированном стеклянном чипе LiF2, который при точном нагревании сборки (отсюда и термолюминесцентный) излучает сохраненное излучение в виде узкополосного инфракрасного света до тех пор, пока он не истощится [3] Главное преимущество заключается в том, что чип пассивно регистрирует дозу до тех пор, пока не подвергнется воздействию света или тепла, поэтому даже использованный образец, хранящийся в темноте, может предоставить ценные научные данные. [4]
Пленочные дозиметры предназначены только для одноразового использования. Уровень поглощения радиации определяется изменением эмульсии пленки, которое проявляется при проявлении пленки. В настоящее время они в основном заменены электронными персональными дозиметрами и термолюминесцентными дозиметрами.
Они используют свойство кварцевого волокна измерять статическое электричество, удерживаемое на волокне. Перед использованием дозиметр заряжается до высокого напряжения, заставляя волокно отклоняться из-за электростатического отталкивания. По мере того, как газ в камере дозиметра ионизируется радиацией, заряд утекает, заставляя волокно выпрямляться и тем самым указывать величину полученной дозы по градуированной шкале, которая просматривается небольшим встроенным микроскопом. [5] Они используются только в течение коротких промежутков времени, таких как день или смена, поскольку они могут страдать от утечки заряда, что дает ложные высокие показания. Однако они невосприимчивы к ЭМИ, поэтому использовались во время Холодной войны в качестве безотказного метода определения воздействия радиации.
В настоящее время их в значительной степени вытеснили электронные персональные дозиметры для краткосрочного мониторинга.
Они используют обычную трубку Гейгера-Мюллера, обычно ZP1301 или аналогичную трубку с компенсацией энергии, требующую от 600 до 700 В и компоненты обнаружения импульсов. Дисплей в большинстве случаев представляет собой пузырьковый или миниатюрный ЖК-дисплей с 4 цифрами и дискретным счетчиком, интегрированным чипом, таким как 74C925/6. [ требуется ссылка ] Светодиодные блоки обычно имеют кнопку для включения и выключения дисплея для увеличения срока службы батареи, а также инфракрасный излучатель для проверки и калибровки счета. Напряжение выводится из отдельного модуля с выводами на штыревой или проволочной оконечной частью, который часто использует однопереходный транзистор, управляющий небольшой повышающей катушкой и каскадом умножителя. Несмотря на свою дороговизну, он надежен с течением времени, особенно в условиях высокой радиации, разделяя эту черту с туннельными диодами, хотя известно, что инкапсулянты, индукторы и конденсаторы со временем выходят из строя. [ необходима цитата ] У них есть недостаток, что сохраненная доза в беккерелях или микрозивертах является нестабильной и исчезает, если источник питания отключен, хотя может быть конденсатор с низкой утечкой, чтобы сохранить память на короткие периоды без батареи. Из-за этого большинство устройств используют долговечные батареи и высококачественные контакты. Недавно разработанные устройства регистрируют дозу с течением времени в энергонезависимой памяти, такой как чип 24C256, чтобы ее можно было считывать через последовательный порт.
Операционной величиной для индивидуальной дозиметрии является эквивалент индивидуальной дозы, который определяется Международной комиссией по радиологической защите как эквивалент дозы в мягких тканях на соответствующей глубине, ниже указанной точки на теле человека. Указанная точка обычно задается положением, в котором носится дозиметр человека. [6]
Это фактические показания, полученные, например, от гамма- монитора амбиентной дозы или персонального дозиметра. Дозиметр калибруется в известном поле радиации, чтобы обеспечить отображение точных рабочих величин и позволить установить связь с известным воздействием на здоровье. Эквивалент персональной дозы используется для оценки поглощения дозы и позволяет соблюдать нормативные пределы. Это цифра, которая обычно вносится в записи внешней дозы для работников, работающих с профессиональной радиацией.
Дозиметр играет важную роль в международной системе радиационной защиты , разработанной Международной комиссией по радиологической защите и Международной комиссией по радиационным единицам и измерениям . Это показано на прилагаемой схеме.
Фантом «плита» используется для представления человеческого торса для калибровки дозиметров всего тела. Это воспроизводит эффекты рассеяния и поглощения излучения человеческим торсом. Международное агентство по атомной энергии заявляет: «Фантом «плита» имеет размеры 300 мм × 300 мм × 150 мм в глубину для представления человеческого торса». [7]
Производственные процессы, в которых продукты обрабатываются ионизирующим излучением, например, облучение пищевых продуктов , используют дозиметры для калибровки доз, выделяемых в облучаемом веществе. Обычно они должны иметь больший диапазон доз, чем персональные дозиметры, и дозы обычно измеряются в единице поглощенной дозы : грей (Гр). Дозиметр располагается на предметах, облучаемых в процессе, или рядом с ними в качестве подтверждения полученных уровней доз.
.jpg/1280px-Chernobyl_and_Pripyat_(4854347168).jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )