Методика медичний дозиметричного вимірювань та відповідна дозиметричного вимірювальна апаратура






    Головна сторінка





Скачати 53.53 Kb.
Дата конвертації06.01.2019
Розмір53.53 Kb.
Типдипломна робота

ВСТУП

Як только були відкриті іонізуючі випромінювання та їх Шкідливий Вплив на живі організмі, з'явилася необходимость контролюваті опромінення цімі віпромінюваннямі людини. Кожна людина винна знаті про небезпеки радіації и вміті захіщатіся від неї.

Дозіметрія іонізуючих віпромінювань Розглядає Властивості іонізуючих віпромінювань, Фізичні величини, что характеризують поле випромінювання або взаємодію випромінювання з Речовини, а такоже принципи и методи їх визначення.

Дозіметрія має дело з такими фізічнімі величинами, Які пов'язані з очікуванім радіаційнім ефектом. ЦІ Величини Звичайно назівають дозиметричного.

Встановлений зв'язок между вімірюваної фізичної величиною и очікуванім радіаційнім ефектом - найважлівіша властівість дозиметричного величин. Поза ЦІМ зв'язком дозіметрічні вимірювання втрачають сенс.

Першопрічіною радіаційніх ефектів є поглінання ЕНЕРГІЇ іонізуючих віпромінювань опромінюванім об'єктом, и доза як міра погліненої ЕНЕРГІЇ віявляється основною дозіметрічної величиною.

Метою Виконання кваліфікаційної роботи є визначення дозуюч випромінювання в різніх середовища и особливо в тканинах живого організму. Для цієї мети Використовують Різні розрахункові та експериментальні методи.

Кількісне визначення дозуюч випромінювання, что Діє на живий організм, та патенти,, самперед, для Виявлення, ОЦІНКИ та попередження можлівої ?? радіаційної небезпеки для людини. Если лікарі-гігієністі и радіобіологі повінні відповісті на питання, Які гранично Допустимі з точки зору біологічної небезпеки Рівні випромінювання, то дозиметрист повінні Забезпечити правильне вимірювання (визначення) ціх рівнів. Розвиток дозіметрії спочатку Повністю визначавши необхідністю захисту людини від шкідлівого впліву іонізуючих віпромінювань. Незабаром после Відкриття рентгенівського випромінювання (1895 р.) Було Виявлено его шкідліву дію на людину, и вінікла необходимость у кількісній оцінці ступенів радіаційної небезпеки.

Об'єкт дослідження: засоби віміру іонізуючого випромінювання.

Предмет дослідження: мікропроцесорній лічильник Гейгера-Мюллера для віміру іонізуючих віпромінювань.

Актуальність даної роботи:

У сучасній медицині широко вікорістовується іонізуюче випромінювання. Найчастіше для знищення ракових пухлина. Кроме того збільшується Кількість ядерних електростанцій, что збільшує небезпеки радіоактівного забруднення та радіо Ураження людей. ЦІ фактори визначаються Актуальність наявності ЗАСОБІВ оперативних контактів інтенсівності іонізуючого випромінювання.

Основні задачі:

- Огляд існуючіх ЗАСОБІВ вимірювання іонізуючого випромінювання.

- Порівняння їх технічних та експлуатаційних характеристик.

- Вибір найбільш раціонального Засоба для включення в комплекс моніторингу параметрів зовнішнього середовища в ЧДУ ім. Петра Могили.


РОЗДІЛ 1 . ДОЗІМЕТРІЯ РЕНТГЕНІВСЬКОГО випромінювання.

1.1 Будова рентгенівської трубки



Гальмівний рентгенівське випромінювання.

Найбільш Поширення Джерелом рентгенівського випромінювання є рентгенівська трубка, яка представляет собою двох - Електродний й ваккумних прилад (рис. 1.1.а ). Підігрівній катод 1 віпускає Електрон 4. Анод 2, звань часто антікатоді, має похилу поверхню, для того щоб направіті вінікає рентгенівське випромінювання 3 під кутом до осі трубки. Анод виготовлення з добре теплопрово - дящого матеріалу для відводу теплоти, что утворюється при ударі електронів. Поверхня анода виконан з тугоплавких матеріалів, что ма ють великий порядковий номер атома в табліці Менделєєва, например з вольфраму.

В окремий випадки анод спеціально охолоджують водою або маслом. Для діагностичних трубок важліва точечность джерела рентгенівськіх променів, чого можна досягті, фокусуючі Електрон в одному місці антикатода. Тому конструктивно доводитися враховуваті две протілежні завдання: з одного боку, Електрон повінні потрапляті на Одне місце анода, з Іншого боку, Щоб не допустіті перегріву, бажано Розподіл електронів по різніх дільніцях анода. В якості одного з цікавіх технічних РІШЕНЬ є рентгенівська трубка з обертовім анодом (рис. 1.1. б ).

У результате гальмування електрона (чи Іншої зарядженої Частки) електростатічнім полем атомного ядра и атомарний електронів Речовини антикатода вінікає гальмівне рентгенівське випромінювання.

Механізм его можна поясніті Наступний чином. З Рухом електрична зарядом пов'язано магнітне поле, індукція которого Залежить від швідкості електрона. При гальмуванні зменшується магнітна індукція и у відповідності з теорією Максвелла з'являється Електромагнітна хвиля.




а) б)

Рис.1.1 Рентгенівська трубка: а) двох - Електродний ваккумних прилад; б) рентгенівська трубка з обертовім анодом

При гальмуванні електронів лишь частина ЕНЕРГІЇ уходит на создание фотона рентгенівського випромінювання, Інша частина вітрачається на нагрівання анода. Оскількі співвідношення между цімі частинами Випадкове, то при гальмуванні Великої кількості електронів утворюється Безперервна спектр рентгенівського випромінювання. У зв'язку з ЦІМ гальмівне випромінювання назівають ще суцільнім.


На рис. 1.2 представлені залежності потоку рентгенівського випромінювання від Довжина Хвилі? (Спектр) при різніх напруженного в рентгенівській трубці: U1
У кожному зі спектрів найбільш короткохвільове гальмівне випромінювання ???? вінікає тоді, коли енергія, Придбай Електрон в пріскорюючому полі, Повністю переходити в Енергію фотона.

Зауважімо, что на основе (рис. 1.1. б ) Розроблення один з найбільш точних способів експериментального визначення постійної Планка.

Короткохвільове рентгенівське випромінювання зазвічай володіє більшою Проникаюча здатністю, чем довгохвільове, и назівається жорсткий, а довгохвільове - м'яким.


Збільшуючі напряжение на рентгенівській трубці, змінюють спектральний склад випромінювання, як ц е видно з рис. 1.2 , И збільшують жорсткість.

Если збільшити температуру розжарення катода, то зростуть ЕМІСІЯ електронів и Сила Струму в трубці. Це прізведе до Збільшення числа фотонів рентгенівського випромінювання, что віпускаються шкірних секунду. Спектральний склад его НЕ змініться. На рис. 1.3 (а) показані спектри гальмівного рентгенівського випромінювання при одній напрузі, но при різній сілі Струму розжарення катода: / Н1


Мал. 1.2.Залежності потоку рентгенівського випромінювання від Довжина Хвилі? (Спектр) при різніх напруженного в рентгенівській трубці.


Потік рентгенівського випромінювання обчіслюється за формулою:

Ф = k * I * U2 * Z


де U и I - напряжение и Сила Струму в рентгенівській трубці; Z - порядковий номер атома Речовини анода; k - коефіцієнт пропорційності. Спектр, отрімані від різніх електрод при Однако овіх U и IH, зображені на рис. 1.3 . (Б).



а) б)

Рис.1.3 спектр гальмівного рентгенівського випромінювання: а) при одній напрузі, но при різній сілі Струму розжарення катода: / Н1


1.2 Взаємодія рентгенівського випромінювання з Речовини

Реєстрація та использование рентгенівського випромінювання, а такоже Вплив его на біологічні об'єкти визначаються ПЕРВИННА процесами взаємодії рентгенівського фотона з Електрон атомів и молекул Речовини.


Залежних від співвідношення ЕНЕРГІЇ hv фотона и ЕНЕРГІЇ іонізації 1 Аі ма ють місце три головні процеса.

Когерентність (класичне) розсіювання.


Розсіювання довгохвільового рентгенівського випромінювання відбувається в основному без Зміни довжина Хвилі, и его назівають когерентності. Воно вінікає, если енергія фотона менше ЕНЕРГІЇ іонізації: hv <Аі.

Так як в цьом випадка енергія фотона рентгенівського випромінювання и атома НЕ змінюється, то когерентне розсіяння самє по Собі НЕ віклікає біологічної Дії. Однако при створенні захисту від рентгенівського випромінювання слід враховуваті можлівість Зміни напрямку первинного пучка. Цей вид взаємодії має значення для рентгеноструктурного АНАЛІЗУ.

Некогерентного розсіяння (ефект Комптона).

У 1922 р. А.Х. Комптон, спостерігаючі розсіювання жорсткий рентгенівськіх променів, виявило Зменшення пронікаючої здатності розсіяного пучка в порівнянні з падаючім. Це означало, что довжина Хвилі розсіяного рентгенівського випромінювання более, чем падаючого. Розсіювання рентгенівського випромінювання Із зміною довжина Хвилі назівають некогерентного, а самє явіще - ефектом Комптона. ВІН вінікає, если енергія фотона рентгенівського випромінювання более ЕНЕРГІЇ іонізації: hv> Аі.

Це явіще обумовлення тім, что при роботи з комерційними атомом енергія hv фотона вітрачається на освіту нового розсіяного фотона рентгенівського випромінювання з енергією hv, на відрів електрона від атома (енергія іонізації Аі) и ПОВІДОМЛЕННЯ Електрон кінетічної ЕНЕРГІЇ Ек: hv = hv '+ Аі + Ек . Тут під енергією іонізації розуміють Енергію, необхідну для відалення внутрішніх електронів за Межі атома або молекули.

Так як у багатьох випадка hv >> Аі и ефект Комптона відбувається на вільніх Електрон, то можна Записати набліжено: hv = hv '+ EK.

Істотно, что в цьом явіщі поряд з вторинно рентгенівськім віпромінюванням (енергія hv 'фотона) з'являються Електрон віддачі (кінетічна енергія Ек електрона). Атоми або молекули при цьом стають іонамі.

Фотоефект.

При фотоефекті рентгенівське випромінювання поглінається атомом, в результате чего вілітає електрон, а атом іонізується (фотоіонізації).

Три основних процеса взаємодії, розглянуті вищє, є первинна, смороду прізводять до Наступний вторинна, третина и т.д. явіщам. Так, например, іонізовані атоми могут віпромінюваті типова спектр, збуджені атоми могут стати Джерелами видимого світла (Рентгенолюмінесценція) и т.п.

Наводитися схема можливий процесів, что вінікають при попаданні рентгенівського випромінювання в Речовини. Може відбуватіся кілька десятків процесів, подібніх збережений, дере чем енергія рентгенівського фотона перейшовши в Енергію молекулярно теплового руху. У підсумку відбудуться Зміни молекулярного складу Речовини.

Процес, лежати в Основі явіщ, Які спостерігаються при Дії рентгенівського випромінювання на Речовини. Перерахуємо деякі з них.

Рентгенолюмінесценція - світіння ряду Речовини при рентгенівському опроміненні. Таке світіння платіносінеродістім барію дозволило Рентгену Відкрити Промені. Це явіще Використовують для создания спеціальніх світніх екранів з метою візуального спостереження рентгенівського випромінювання, іноді для Посилення Дії рентгенівськіх променів на фотопластинку.

Відомо хімічна дія рентгенівського випромінювання, например Утворення перекису водно у воде. Практично важлівій приклад - Вплив на фотопластинку, что дозволяє фіксуваті Такі Промені.

Іонізуюча дія проявляється у збільшенні електропровідності під Вплив рентгенівськіх променів.Це властівість Використовують в дозіметрії для кількісної ОЦІНКИ Дії цього виду випромінювання.

У результате багатьох процесів первинний пучок рентгенівського випромінювання послаблюється відповідно до закону. Запішемо его у виде:

I = I0 е- / "

де? - лінійний коефіцієнт ослаблення.

Его можна уявіті что складається з трьох доданків, відповідніх когерентного розсіюванню ??, некогерентного ??? и фотоефекту? ф:

? = ? до + ? hk + ? ф

Інтенсівність рентгенівського випромінювання послаблюється пропорційно числу атомів Речовини, через Який цею потік проходити.


1.3 Фізичні основи! Застосування рентгенівс ького випромінювання в медицині

Одне з найбільш важлівіх медичний ЗАСТОСУВАННЯ рентгенівського випромінювання - просвічування внутрішніх ОРГАНІВ з діагностічною метою (рентгенодіагностіка).


Для діагностики Використовують фотони з енергією порядку 60-120 кеВ При Цій ЕНЕРГІЇ масовий коефіцієнт ослаблення в основному візначається фотоефектом. Его значення оберніть пропорційно третього ступенів ЕНЕРГІЇ фотона (пропорціонально ? 3), в чому проявляється велика Проникаюча здатність Жорсткий випромінювання, и пропорційно третього ступенів атомного номера Речовини - поглінача.

Істотна відмінність поглінання рентгенівського випромінювання різнімі тканинами дозволяє в тіньовій проекції Бачити зображення внутрішніх ОРГАНІВ тела людини.


Рентгенодіагностіку Використовують у двох варіантах: рентгеноск опія зображення розглядають на рентгенолюмінесцірующем екрані, Рентгенографія - зображення фіксується на фотоплівці.

Если досліджуваній орган и навколішні тканини примерно однаково послаблюють рентгенівське випромінювання, то застосовують СПЕЦІАЛЬНІ контрастні Речовини.

Так, например, наповнівші шлунок и кишечник кашоподібної масою сульфату барію, можна Бачити їх тіньове зображення.

Яскравість зображення на екрані і Час Експозиції на фотоплівці залежався від інтенсівності рентгенівського випромінювання. Если его Використовують для діагностики, то інтенсівність НЕ может буті великою, Щоб не віклікаті небажаним біологічних НАСЛІДКІВ.

Тому є ряд технічних прістосувань, поліпшують зображення при малих інтенсівностях рентгенівського випромінювання.

Як приклад такого прістосування можна вказаті електронно -оптічні перетворювачі. При масовому обстеженні населення широко вікорістовується варіант рентгенографії - флюорографія, при Якій на чутлівій малоформатної плівці фіксується зображення з великого рентгенолюмінесцірующего екрана. При зйомці Використовують лінзу великий світлосілі, готові знімкі розглядають на Спеціальному збільшувачі.

Цікавім и перспективним варіантом рентгенографії є ​​метод, звань рентгенівської томографією, и его «машинний варіант» - комп'ютерна томографія.


Розглянемо це питання. Звичайна Рентгенограма охоплює велику ділянку тела, причому Різні органи и тканини затінюють один одного. Можна избежать цього, если періодічно з пільно в протіфазі переміщаті рентгенівську трубку ГТВ фотоплівку Фп относительно об'єкта.

Про дослідження.

У тілі є ряд непрозоріх для рентгенівськіх променів включень, смороду показані кружечками на малюнку. Як видно, рентгенівські Промені при будь-якому положенні рентгенівської трубки (1, 2 і т.д.) проходять че-рез одну и ту ж точку об'єкта, что є центром, относительно которого вчіняється періодічне рух РТ и Ф п.


Ця точка, точніше невелика непрозоре включення, показана темним гуртка. Его тіньове Зобра Ажен переміщається разом з Фп , Займаючі послідовно положення 1, 2 і т.д. Решта включення в тілі (кісткі , Ущільнення та ін) створ юють на Фп Деяк Загальний фон , Так як рентген нівські Промені НЕ Постійно заті ють ь ся н ними.

Змі нюючих положення центру Гойдани , Можна отріматі пошарове рентгенівське зображення тела.

Звідсі й назва - томографія .

Можна, вікорістовуючі тонкий пучок рентгенівського випромінювання, екран (вместо Ф ) , Что складається з напівпровідніковіх детекторів іонізую чого випр інювання, и ЕО , Обробіті тіньове рентгенівське зображення при томографії.

Такий сучасний варіант томографії (обчислювальна або комп'ютерна рентгенівська томографія) дозволяє отрімуваті пошарові зображення тела на екрані електронно - променевої трубки або на папері з деталями менше 2 мм при Відмінності поглінання рентгенівського випромінювання до 0,1%. Це дозволяє, например, розрізняті сіру и білу Речовини мозком и Бачити дуже маленькі пухлінні у творення.

Висновки


Найбільш Поширення Джерелом рентгенівського випромінювання є рентгенівська трубка. Реєстрація та использование рентгенівського випромінювання, а такоже Вплив его на біологічні об'єкти визначаються ПЕРВИННА процесами взаємодії рентгенівського фотона з Електрон атомів и молекул Речовини.

Одне з найбільш важлівіх медичний ЗАСТОСУВАННЯ рентгенівського випромінювання - просвічування внутрішніх ОРГАНІВ з діагностічною метою (рентгенодіагностіка). У даного розділі Було Розглянуто взаємодію рентгенівського випромінювання з Речовини та Фізичні основи! Застосування рентгенівського випромінювання в медицині.

РОЗДІЛ 2 . ІОНІЗУ Юче випромінювання

Рентгенівський трубка біофізічній організм

2.1 Радіоактивність

Радіоактівністю назівають мімовільній розпад нестійкіх ядер з віпусканням других ядер або Елементарна частінок. характерною Ознакою, что відрізняє ее від других відів ядерних Перетворення, є мімовільність ( спонтанність ) цього процесса. Розрізняють Радіоактивність природну и Штучний.

Природна Радіоактивність зустрічається у нестійкіх ядер, існуючіх в природних условиях.

штучний назівають Радіоактивність ядер, Утворення в результате різніх особістом ядерних реакцій. Прінціпової різниці между ними немає. Їм прітаманні ЗАГАЛЬНІ закономірності .

Розглянемо основні типи радіоактівного розпад .

Альфа - розпад Полягає в мімовільному перетворенні одного ядра в інше ядро з віпусканням а- частинки (ядра ато ма гелію 2Не ). схему альфа- розпад з урахуванням правила зміщення ( закону Збереження зарядового и масового чисел) записують у виде Іа, ( 27.1 ) де X и У- символи відповідно Материнська и Дочірнього ядер.

прикладом а- розпад у є превращение радону в полоній , а полонію в свинець : 222Кп 2 | | Ро + и 2 | | Ро 21 | РЬ + | а .

сумарна маса Дочірнього ядра и а- Частинку і менше масі Материнська ядра , ті ж можна Сказати относительно їх енергій Спок. Різніця ціх енергій дорів нює кінетічної ЕНЕРГІЇ а- частінці та Дочірнього ядра. при а- розпаді ДОЧІРНЄ , ядро может затв оріті НЕ только в нормальному , но и в збудже них станах. так як смороду прий мают ь діскретні значення , то и значення ЕНЕРГІЇ а- частінок , что вілітають з різніх ядер одного и тог про ж радіоактівної Речовини , дискретно. Енергія збудження Дочірнього ядра найчастіше віділяється у виде у- фотонів. Саме т ому а- розпад супроводжується у- віпромінюванням. Если дочірні ядра радіоактівні, то вінікає цілий ланцюг Перетворення , кінцем якої є стабільне ядро.

бета- розпад Полягає у внутрішнь оядерніх взаємніх перетворювань ній трону и протона. Розрізняють три види р- розпад:

1. Електронний , або Р ' - розпад , Який проявляється в вільоті з ядра Р " -частінкі ( електрона). ЕНЕРГІЇ р- частінок прийма ють Всілякі значення від 0 до ем ах , спектр енергій суцільній . це НЕ відповідає дискретним ядерної енерг етичним стану.

2. позитрон, або р ^ -Розпад.

3. Електронний, або е-захоплення. Цей вид радіоактівності Полягає у захопленні ядром одного з внутрішніх електронів атома, в результате чого протон ядра превращается в нейтрон.

при Електрон захопленні звільняються місця в електронній оболонкі, тому цею вид радіоактівності супроводжується типова рентгенівськім віпромінюванням. Саме з рентгенівського випромінювання и БУВ Виявлення електронний захоплення. при р-розпаді можливе Виникнення у-випромінювання.

? -розпад.Гамма промені- це електромагнітні Хвилі Із довжина Хвилі, Менш за розміри атома. смороду утворюються зазвічай при переході ядра атома Із збудженого стану в Основний стан. при цьом Кількість нейтронів чи протонів у ядрі НЕ змінюється, а отже ядро залішається тім самим елементом. Однако випромінювання гамма-променів может супроводжуваті й інші ядерні Реакції.



2. 2 Взаємодія іонізуючого випромінювання з Речовини

Заряджені частинки и? -Фотоні, розповсюджуючісь в речовіні, взаємодіють з Електрон и ядрами, внаслідок чого змінюється стан як Речовини, так и часток.

Основним механізмом Втрата ЕНЕРГІЇ зарядженої частинки (? І?) При проходженні через Речовини є іонізаційні гальмування. При цьом ее кінетічна енергія вітрачається на збудження и іонізацію атомів середовища.

Взаємодія частинки з Речовини кількісно оцінюється лінійної щільністю іонізації, лінійної гальмівної здатністю Речовини и середнім лінійнім пробігом частинки.

Під лінійної щільністю іонізації i розуміють відношення числа dn пар іонів, Утворення зарядженої іонізуючої Частка на елементарних шляху dl, до цього шляху: i = dn / dl. Розмірність - пар іонів / м.

Лінійною гальмівною здатністю Речовини S назівають відношення ЕНЕРГІЇ dE, что втрачається зарядженої іонізуючої Частка при проходженні елементарних шляху dl в речовіні, до Довжина цього шляху: S = dE / dl. Розмірність-Дж / м. Середнім лінійнім пробігом зарядженої іонізуючої Частки R є Середнє значення відстані, якові проходити Частка в даній речовіні до Втрата іонізуючої здібності.

Графік залежності лінійної щільності іонізації від шляху х, прохідного? -Часткою в середовіщі (повітря), показань на рис. 2.1. У міру продвижения Частки в середовіщі зменшуються ее енергія и ШВИДКІСТЬ, лінійна Щільність іонізації при цьом растет и только при завершенні пробігу частинки різко убуває. Зростання i обумовлено тім, что при меншій швідкості? -Частінка более годині проводити около атома І, таким чином, растет ймовірність іонізації атома. Як видно з малюнком, лінійна Щільність іонізації? -Частінок природно-радіоактівніх ізотопів в повітрі при нормальному тиску ставити i = (2-г 8) 106 пар іонів / м.

Так як для іонізації однієї молекули потрібна енергія около 34 еВ, то значення лінійної гальмівної здатності Речовини (повітря) в інтервалі 70-270 МеВ / м.

Середній лінійний пробіг? -Частінкі Залежить від ее ЕНЕРГІЇ. У повітрі ВІН дорівнює кільком сантиметрам, в рідінах и в живому організмі - 10-100 мкм. После того як ШВИДКІСТЬ? -Частінкі сповільнюється до швідкості молекулярно-теплового руху, вона, захопівші два електрона в речовіні, превращается в атом гелію. Іонізація и збудження є первинна процесами.

Рис.2.1 Графік залежності лінійної щільності іонізації від шляху х, прохідного? -Часткою в середовіщі (повітря)

Вторинна процесами могут буті Збільшення швідкості молекулярно-теплового руху, типова рентгенівське випромінювання, радіолюмінесценція, хімічні процеси.

Взаємодія? -Частінок з ядрами - значний більш рідкісній процес, чем іонізація. При цьом Можливі ядерні Реакції, а такоже розсіювання? -Частінок.

? -Віпромінювання, так само як и? -Віпромінювання, віклікає іонізацію Речовини.

Кроме іонізації и збудження? -Частінкі могут віклікаті и інші процеси. Так, например, при гальмуванні електронів вінікає гальмівне рентгенівське випромінювання. ? -Частінкі розсіюються на Електрон Речовини, и їхні шляхи сильно вікрівляються в ньом. Если електрон рухається в середовіщі зі швідкістю, что перевіщує ШВИДКІСТЬ Поширення світла в цьом середовіщі, то вінікає характерне черепковское випромінювання (випромінювання Черепкова-Вавилова).

При попаданні? + -Частінкі в Речовини з великою ймовірністю відбувається така Взаємодія ее з Електрон, в результате которого вместо парі електрон-позитрон утворюються два? -Фотона. Цей процес, схема которого показана на рис. 2.2, назівають анігіляцією. Енергія шкірного? -Фотона, что вінікає при анігіляції, винна буті НЕ менше ЕНЕРГІЇ Спок електрона або позитрона, тобто НЕ менше 0,51 МеВ.

Незважаючі на Різноманітність процесів, что прізводять до ослаблення? -Віпромінювання, можна набліжено вважаті, что інтенсівність его змінюється за експоненціальнім законом.

В якості однієї з характеристик поглінання? -Віпромінювання Речовини Використовують куля половинного поглінання, при проходженні через Який інтенсівність випромінювання зменшується вдвічі.Можна вважаті, что в тканини організму? -Частінкі пронікають на глибінь 10-15 мм. Захист від? -Віпромінювання службовців тонкі алюмінієві, плексігласові та інші екрани.

Рис.2.2? -Віпромінювання. процес анігіляції

Так, например, куля алюмінію товщина 0,4 мм або води товщина 1,1 мм зменшує вдвічі? -Віпромінювання від фосфору 15Р.

При попаданні? -Віпромінювання в Речовини поряд з процесами, характерними для рентгенівського випромінювання (когерентне розсіювання, ефект Комптона, фотоефект), вінікають и Такі, Які неспеціфічні для взаємодії рентгенівського випромінювання з Речовини. До ціх процесів слід Віднести Виникнення парі електрон-позитрон, что відбувається при ЕНЕРГІЇ? -Фотона, що не менше сумарної ЕНЕРГІЇ Спок електрона и позитрона (1,02 МеВ), и фотоядерні Реакції, Які вінікають при взаємодії? -Фотонів великих енергій з атомними ядрами . Для Виникнення Фотоядерні Реакції та патенти, щоб енергія? -Фотона булу НЕ МЕНШЕ ЕНЕРГІЇ зв'язку, что пріпадає на нуклон. В результате різніх процесів під дією? -Віпромінювання утворюються заряджені частинки; отже,? -віпромінювання такоже є іонізуючім.

Ослаблення пучка? -Віпромінювання в речовіні зазвічай опісують експоненціальнім законом. Лінійний (або масовий) коефіцієнт поглінання можна представіті як суму відповідніх коефіцієнтів поглінання, что враховують три основних процеси взаємодії - фотоефект, Комптон-ефект и Виникнення електрон-позитронного пар.

2.3 Біофізічні основи Дії іонізуючого випромінювання на організм

Розглядаючі Первинні фізико-хімічні процеси в організмі при Дії іонізуючих віпромінювань, слід враховуваті две принципова Різні возможности взаємодії: з молекулами води и з молекулами органічніх Сполука. Під дією іонізуючих віпромінювань відбуваються хімічні превращение Речовини, что получил Назву радіолізу. Вкажемо Можливі Механізми радіолізу води:

Реакція з кисня может прізвесті до Утворення гидроперекиси и перекису водно:

Взаємодія молекул органічніх Сполука з іонізірующімі віпромінюваннямі может утворіті збуджені молекули, іоні, радікалій и перекису:

З наведенням реакцій ясно, что ЦІ вісокоактівні в хімічному відношенні сполуки будут взаємодіяті з іншімі молекулами біологічної системи, что прізведе до Порушення мембран, клітін и функцій Всього організму.

Розглянемо деякі ЗАГАЛЬНІ закономірності, характерні для біологічної Дії іонізуючого випромінювання.

Значні біологічні Порушення віклікаються мізерно малими кількостямі поглінається ЕНЕРГІЇ випромінювання.

Іонізуюче випромінювання Діє НЕ только на біологічний об'єкт, підданій опромінення, но й на следующие поколения через спадковий апарат клітін. Ця обставинних, а такоже его умовно прогнозування особливо гостре ставлять питання про захист організмів від випромінювання.

Для біологічної Дії іонізуючого випромінювання спеціфічній прихований (латентний) період. Різні части клітін по-різному чутліві до однієї и тієї ж дозі іонізуючого випромінювання. Найбільш чутлівім до Дії випромінювання є ядро ​​?? Клітини.

Здатність до поділу - найбільш уразливостей функція Клітини, тому при опроміненні самперед вражаються зростаючі тканини. Це Робить іонізуюче випромінювання Особливо небезпечний для дитячого організму, включаючі период, коли ВІН знаходиться в утробі матері. Згубна Діє випромінювання и на тканіні доросли організму, в якіх відбувається Постійний або періодічній поділ клітін: слізову оболонки шлунка и кишечника, кровотворних тканин, статеві Клітини и т.д. Дії іонізуючого випромінювання на швідкорослі тканини Використовують такоже при терапевтичному впліві на тканини пухлини.

При великих дозах может настати «смерть під Променя», при менших - вінікають Різні захворювання (променева хвороба ТОЩО).

2.4 Детектори іонізуючих віпромінень

Детекторами іонізуючих віпромінювань назівають прилади, что реєструють? -,? -Рентгенівське и? -Віпромінювання, нейтрони, протони и т.д. Детектори Використовують такоже для вимірювання ЕНЕРГІЇ частінок, Вивчення процесів взаємодії, розпад и т.п.

Робота детекторів засновано на тих процесах, Які віклікають реєстровані Частки в речовіні.

З Деяк умовністю детектори могут буті представлені трьома групами: слідові (трекові) детектори, лічильники та Інтегральні прилади.

Слідові детектори дозволяють спостерігаті траєкторію частинки, лічильники реєструють з'явилися частинки в заданнном пространстве, Інтегральні прилади дають інформацію про потік іонізуючого випромінювання. Ще раз відзначімо умовність цієї класіфікації. Так, например, слідові детектори можна використовуват, щоб порахувати пролітають частинки, від «поштучної» реєстрації часток лічільніком можна перейти до сумарної ОЦІНКИ потоку іонізуючого випромінювання ТОЩО.

До слідові детекторів відносять камеру Вільсона, діфузійну, бульбашкова, іскрову камери и товстошарові фотопластинки. Спільність всех ціх прістроїв Полягає в тому, что спостережувана Частка іонізує молекули або атоми Речовини на своєму шляху. Освічені іоні проявляються по вторинно ЕФЕКТ: конденсація пересіченої парі (камера Вільсона и діфузійна); пароутворення перегрітої Рідини (бульбашкова камера); Виникнення розрядів в газах (іскрова камера); фотохімічні Дії (товстошарові фотопластинки).

В якості ілюстрації розглянемо лишь роботу іскрової камери.Вона складається з електродів, простір между Якими Заповнено газом. Високовольтна напряжение подається на електроди во время проходження частинки простору камери, сигнал для включення напруги Надходить з других детекторів. Електрон, что вініклі уздовж Траєкторії Частки при іонізації атомів газу, пріскорюються електрична полем и віробляють Самі ударну іонізацію. В результате на невеликих ділянках утворюється видимий оком іскровій розряд.

На рис. 2.3 показана схема вузькозазорної іскрової камери. Відстань между електрода, поміщенімі в камеру, порядку 1 см. Іскрові розряди вінікають перпендикулярно електродів, їх сукупність вказує траєкторію частинки.

На рис. 2.3 Схема вузькозазорної іскрової камери

У стрімерній (назівають світяться розгалужені канали, что утворюються при електричних розряді в газах) іскровій камері відстань между електрода - 5-20 см. Високовольтна напряжение знімається примерно через 10-5 с после проходження частинки. За цею годину Іскри зароджуються только в безпосередній області первинної іонізації, створеної реєстрованої Частка.

Сліді часток в стрімерній іскровій камері зображені на рис. 2.4.

Рис.2.4 Сліді часток в стрімерній іскровій камері

До інтегральніх детекторам можна Віднести фотоплівкі (фіксується степень почорніння после проявити плівки), іонізаційні камери безперервної Дії.

Розглянемо Пристрій и роботу іонізаційної камери безперервної Дії. Вона представляет собою конденсатор К, Всередині которого находится газ (рис. 2.5).

Рис.2.5 Пристрій и робота іонізаційної камери безперервної Дії

При попаданні випромінювання в газ відбувається іонізація и по ланцюгу протікає електричний струм, Який зазвічай підсілюють и вімірюють. Сила Струму пропорційна числу іонів, Утворення в камері в секунду, І, отже, потоку ЕНЕРГІЇ проходять іонізуючих частінок.

У Деяк приладнати розрядка конденсатора під дією іонізуючого випромінювання фіксується Електрометр.

До лічильників відносять велику групу газорозрядними прістроїв (імпульсні іонізаційні камери, пропорційні лічильники, лічильники Гейгера-Мюллера), а такоже люмінесцентні, напівпровіднікові та ін.

Проаналізуємо залежність імпульсу Струму, что вінікає при попаданні частинки в газовий проміжок (число іонів, что беруть участь в одному імпульсі), від напруги U на електроди (рис. 2.6; кріві відповідають а-і? -Частінкам).

Рис.2.6 Залежність імпульсу Струму

Обідві кріві могут буті умовно представлені шістьма областями, для якіх характерні Різні процеси.

В області I рекомбінації частина іонів рекомбенірує. З ростом напруги число рекомбінуючіх іонів зменшується, збільшується число іонів, Які досягають електродів. Так як іонізуюча здатність? -Частінок более, чем? -Частінок, то кріві для них Різні.

область II відповідає насіченню. усі Первинні іоні доходять до електродів, но вторинної іонізації ще немає. У Цій області працює іонізаційна камера.

В області III начинает проявлятіся вторинна іонізація, Однако імпульс Струму при цьом залішається пропорційнім початковій іонізації.

число N пар іонів, прісутніх после Посилення, пропорційно числу N0 пЕРВИННА пар іонів, Утворення іонізуючої Частка:

N = до N0

де до - коефіцієнт газового Посилення (до = 103 - 106). ВІН Залежить від конструкції лічильника и природи вікорістовуваного в ньом газу. Саме в Цій області Працюють пропорційні лічильники.

так як N0 І, отже, N залежався НЕ только від увазі частинки, но и від ее ЕНЕРГІЇ, то пропорційні лічильники могут вімірюваті и Енергію частінок.

область IV назівають область ограниченной пропорційності. тут ще проявляється залежність від початкової іонізації, но до значення U4 вона Вже пропадає. значення U4, звання порогом області Гейгера, Залежить від конструкції лічильника, а такоже від тиску и увазі газу, вікорістовуваного в ньом. У Цій області імпульс Струму становится Досить великим и при Малій початковій іонізації.

В області V Працюють лічильники Гейгера-Мюллера. тут великий коефіцієнт газового Посилення, но НЕ можна розрізняті ЕНЕРГІЇ частінок.

В області VI вінікає Безперервна газовий розряд, Який виробляти до Швидкого псування лічильника.

області V и VI відповідають самостійного газового розряду, Який буде підтрімуватіся и после припиненням іонізуючого Дії частинки.

Як приклад газових прістроїв розглянемо лічильник Гейгера-Мюллера, ВІН складається з коаксіально розташованіх цил індрічніх електродів 1 - анод (тонка нитка, натягнута уздовж осі), 2 - катод у виде напіляного на Скляна трубку 3 металу]. Тиск газу Всередині лічильника - 100-200 мм рт.ст.



Рис.2.7 Лічильник Гегера

До електродів прікладається напряжение порядку декількох сотень вольт. При попаданні в лічильник іонізуючої Частки в газі утворюються Вільні Електрон, Які рухаються до анода. Так як нитка тонка (діаметр около 0,05 мм), то около нитки електричне поле сильно неоднорідне, напруженість поля велика. Електрон около нитки пріскорюються настолько, что почінають іонізуваті газ. В результате вінікає розряд и по ланцюгу протікає струм.

Самостійній розряд у лічільніку Гейгера-Мюллера та патенти погасіті, інакше лічильник НЕ прореагує на Наступний Частинку. Для Гасіння розряду застосовують радіотехнічній метод и метод, Заснований на додаванні в трубку багатоатомніх газів (самогасіться лічильники).

Найпростішім варіантом первого методу є включення послідовно з лічільніком вісокоомного резистора. При протіканні Струму на цьом резісторі відбувається Значне Падіння напруги, напряжение на лічільніку зменшується и розряд пріпіняється. Більш пошірені самогасящі лічильники, в якіх Завдяк Спеціальному газовому Наповнення розряд сам собою обрівається даже при малих опорах ланцюга.

Електричні імпульсі, что вінікають у Зовнішній ланцюга на резісторі, підсілюють и реєструють спец іальнім прістроєм. на Мал. 2.7. показань Зовнішній вигляд установки Б-4, яка працює спільно з лічільніком Гейгера-Мюллера.



Рис.2.8 Зовнішній вигляд установки Б-4

Принцип Дії сцінтіляційного (люмінесцентного) лічильника Заснований на тому, что під дією іонізуючого випромінювання в Деяк Речовини відбуваються короткочасні спалахи світла - сцінтіляції. На Першому етапі розвитку ядерної фізики сцінтіляції реєструваліся при візуальному спостереженні. У люмінесцентному лічільніку смороду реєструються автоматично з Використання фотоелектронного помножувача.

Напівпровіднікові лічильники реагують на зміну електропровідності переходу під Вплив зарядженої частинки.

Як видно, всі перераховані вищє детектори Працюють, коли Частки віробляють іонізацію в Певної обсязі. У зв'язку з ЦІМ для реєстрації? -І? -Частінок стінкі лічильників або камер повінні пропускаті ЦІ частинки. В окремий випадки для реєстрації? -Віпромінювання відповідній джерело поміщається всередину камери, так як Важко сделать стінкі камери Прозоров для ціх часток.

Рентгенівське и? -Віпромінювання реєструються Завдяк іонізації, якові віклікають заряджені частинки, утворені при фотоефекті, Комптон-ефект и т.д.

Лічильники повінні задовольнятіся Деяк загально Вимоги, таким як ефективність, дозволяючій годину и ін.

Ефектівністю назівають відношення числа зареєстрованіх частінок до загально числа частінок, Які пролетілі через лічильник. Дозволяючім (або мертвим) годиною лічильника назівають мінімальній годину, Який має розділяті следующие один за одним частинки, щоб смороду НЕ були злічені як одн

Сучасні детектори іонізуючого випромінювання.

Розглянемо Сигналізатор іонізуючого випромінювання "НПС-3"

Рис.2.9 Сигналізатор іонізуючого випромінювання "НПС-3"

Призначення для контролю за радіаційною обстановкою і сигналізації про перевіщення допустимого уровня потужності експозіційної дозуюч. Складається з блоку індікації и виносний детектора, Які могут буті рознесені на відстань до 200 метрів. У пріладі передбача можлівість автоматичного визначення статистично достовірного порога спрацьовування и безперервної індікації потужності експозіційної дозуюч.

Полонієвая ручка.

Американські Інженери, вінайшлі спеціальну ручку, в якові вмонтованою індикатор, что візначає наявність полонію в їжі та напоїти.

Рис.2.10. Полонієва ручка

Виглядає Polonium Pen як звичайна ручка в металевий корпусі. Оснащена вона дешевим, но дуже чутлівім індікатором радіоактівності. Принцип его Дії Заснований на Реакції іонізації парів їжі зарядженості частинками, стікаючі з радіоактівної Речовини.

Датчик реєструє іонізованій газ, и на боці ручки запалюється жовта лампочка. Если все гаразд, то загоряється зелений індикатор. Як стверджують розробник, Polonium Pen здатно Показувати даже найдрібніші дозуюч радіоактівніх Речовини. Однако тонкий Механізм, Стійкий до електроколівання, дуже спрійнятлівій до будь якіх рідін. Тому, перед тим як засунути ручку в келих з вином, ее нужно протерті спеціальнім антікорозійнім розчин, а потім Вже насолоджуватіся Вишуканий букетом напою з Присмак хімії. Живеться Polonium Pen від девятівольтової лужної батареї. Поки виготовлено кілька дослідніх зразків и вівчається можлівість запуску приладнав у виробництво.

Науково-виробниче приватне підприємство "Спаринг-Віст Центр" відомо в Україні и в мире як розробник и виробник приладів та систем радіаційного контролю торгової марки "ECOTEST".

За 20 років ДІЯЛЬНОСТІ в доробки підприємства более 30 ЗАСОБІВ и систем радіаційного контролю торгової марки "ECOTEST", Які поділяються на:

- Портативні дозиметри (радіометрі) * персональні дозиметри

- пошукові дозиметри (радіометрі, ідентіфікаторі)

- прилади для радіаційного (і хімічної) розвідки

- аналізаторі

- сігналізаторі

- блоки детектування

- інформаційні табло

- Автоматизовані системи

- програмне забезпечення

З 2006 року підприємство "Спаринг-Віст Центр" працює в условиях впровадженої та сертіфікованої системи управління якістю ISO 9001-2008, яка є гарантією стабільної якості продукції, включаючі процеси розробки приладів, їх виробництва, постачання Замовнику, а такоже гарантійного (18 місяців) и післягарантійного обслуговування.

"Спаринг-Віст Центр" Виконує замовлення багатьох міністерств и відомств України, активно співпрацює з пріладобудівнімі та Наукова установами.

Продукція ТМ "ECOTEST" експортується в понад 60 стран світу (СНД, Європи, азії, Африки, Північної та Латінської Америк) .Підпріємство Постійно вдосконалює продукцію ТМ "ECOTEST" і розшірює ее функціональні возможности согласно з Вимогами Сайти Вся, впроваджуючі НОВІТНІ ТЕХНОЛОГІЇ и вікорістовуючі сучасні комплектуючі та матеріали.

Рис.2.11. Аналізатором актівності ізотопів цезію в продуктах харчування FoodTester-G

Нещодавно підприємства поповнити новим типом приладнав - аналізатором актівності ізотопів цезію в продуктах харчування FoodTester-G, призначення для вимірювання потужності еквівалентної дозуюч гамма-випромінювання, виявлення ізотопів цезію в продуктах харчування та ОЦІНКИ їх пітомої актівності. На Відміну Від подібних приладів FoodTester-G є мобільним, що не требует спеціальної подготовки користувача, працює в діалоговому режімі, що не требует спеціальної ємності для проб, вімірює Шляхом докладу до предмету дослідження, що не требует спеціальної подготовки проб (продукт і упаковка залішаються ціліснімі), что НЕ требует спеціального захисту.

Рис.2.12 Інтелектуальний детектор гамма-випромінювання Gamma Sapiens

Детектор Виконання у виде приставки до мобільного пристрою на базі ОС Android, з'єднується з ним по бездротовому каналу и может Виконувати роль дозиметра и детектора іонізуючого випромінювання.

Для роботи з мобільним прістроєм вікорістовується стандартне ПЗ, Пожалуйста розпізнає дозиметр як Звичайне Зовнішній Пристрій Bluetooth, дальність зв'язку при цьом может складаті 5 м. У режімі дозиметра прилад передает на смартфон інформацію про Накопичення Їм дозі іонізуючого випромінювання, в режімі детектора - рівень фону в реальному часу.

Завдяк власному джерела живлення модуль может Виконувати Функції дозиметра самостійно и передасть накопічені дані на мобільний Пристрій при підключенні.

В якості автономного детектора прилад сповістіть користувача про небезпечний рівень іонізуючого випромінювання звукових або світловім сигналами.


Скачати 53.53 Kb.