Кіріспе

Иондаушы сәулеленудің әсерін өлшейтін құрылғы. Радиациялық дозиметр – сыртқы иондаушы сәулеленудің дозасын өлшейтін құрал. Жеке дозиметр ретінде қолданылғанда, оны бақыланатын адам киеді және алған радиациялық дозаны тіркеп сақтайды. Қазіргі заманғы электрондық жеке дозиметрлер жиынтық дозаны және ағымдағы доза жылдамдығын үздіксіз көрсете алады, сондай-ақ белгілі бір доза жылдамдығы немесе жиынтық дозадан асып кеткен жағдайда дыбыстық сигналмен ескертеді. Термолюминесценттік немесе пленкалық дозиметрлер сияқты басқа түрлеріне қолданғаннан кейін нәтижені анықтау үшін өңдеу қажет, және олар киген кезде ағымдағы дозаны көрсетпейді.

Жеке дозиметрлер

Жеке иондаушы сәуле дозаметрі сәуле дозаметриясы және сәулелік денсаулық физикасы салаларында маңызды рөл атқарады және негізінен құрылғыны киген адамға түскен сәуле дозасын бағалау үшін қолданылады. Иондаушы сәулелердің адам организміне тигізген зардабы жинақы болып табылады және алынған жалпы дозаға байланысты, оның SI бірлігі – сиверт. Радиографтар, атом электр стансасының қызметкерлері, радиотерапия қолданатын дәрігерлер, қауіпсіздік қызметкерлері (HAZMAT) және радионуклидтермен жұмыс істеумен байланысты жағдайлардағы басқа да адамдар кәсіби әсерді тіркеу үшін дозиметр тағуға міндетті. Мұндай құрылғылар, егер олар нормативтік мақсаттар үшін жеке құрамның дозасын тіркеуге бекітілген болса, "заңды дозиметрлер" деп аталады. Дозиметрлер әдетте киім үстіне тағылады, ал "бүкіл дене" дозиметрін кеудеге немесе денеге кию арқылы бүкіл организмге түскен доза бағаланады. Бұл орын ең маңызды органдардың әсерін қадағалайды және организм массасының көп бөлігін көрсетеді. Дене мүшелеріне түскен дозаны немесе сәулелену өрісін, дененің сәуле көзіне қатысты бағытына байланысты айтарлықтай өзгеретін жағдайларда бағалау үшін қосымша дозиметрлер қолданылуы мүмкін.

Қазіргі заманғы түрлері

Электрондық жеке дозиметр, ең көп қолданылатын түрі, – көптеген күрделі функциялары бар электрондық құрылғы. Оның ішінде, үнемі бақылау жүргізу мүмкіндігі бар, бұл алдын ала белгіленген деңгейде дабыл беруге және жинақталған дозаны дереу көрсетуге мүмкіндік береді. Бұл, әсіресе дозалық шектеулерге байланысты киюшінің уақыты шектеулі болған жоғары дозалы аймақтарда өте пайдалы. Дозиметрді әдетте, тіркеу мақсатында өлшемдер алынғаннан кейін қайта баптауға болады, соның арқасында оны көп рет пайдалануға болады.

MOSFET дозиметрі

Металл-оксидті-жартылайөткізгіштік өрістік эффектті транзисторлық дозиметрлер қазір радиотерапиялық сәулелену шоқтары үшін клиникалық дозиметрлер ретінде қолданылады. MOSFET құрылғыларының негізгі артықшылықтары:

1. MOSFET дозиметрінің белсенді аймағы өте жұқа (2 мкм-ден кем) және тікелей оқылымды. 2. Қапталған кезде MOSFET-тің физикалық өлшемі 4 мм-ден кем. 3. Сәулеленуден кейінгі сигнал тұрақты сақталады және доза жылдамдығына тәуелсіз. MOSFET-тің қақпа оксиді, әдетте кремний диоксиді, MOSFET дозиметрлерінде белсенді сезімтал материал болып табылады. Сәулелену оксидте ақаулар (электрон-тесік жұптары сияқты) тудырады, бұл өз кезегінде MOSFET-тің шекті кернеуіне әсер етеді. Бұл шекті кернеудің өзгеруі сәулелену дозасына пропорционалды. Гафний диоксиді және алюминий оксидтері сияқты жоғары k диэлектриктері де сәулелену дозиметрлері ретінде ұсынылуда.

Термолюминесцентті дозиметр

Термолюминесцентті дозиметр иондаушы сәулеленудің дозасын анықтау үшін қолданылады, ол детектордағы Dy немесе B қоспасы бар кристалды қыздырғанда шығарылатын жарықтың қарқындылығын өлшеу арқылы жұмыс істейді. Шығарылатын жарықтың қарқындылығы сәулелену дозасына байланысты. Бұрын олар қолданудан шығарылған, ал бір форматтағысын теңізшілер мен ядролық саланың қызметкерлері қолданған, ол қара жасыл түсті сағатқа ұқсас, ішінде белсенді компоненттері мен жоғары сезімтал IR сыммен біткен диоды орналасқан. Бұл құрылымды дәл қыздырғанда (сондықтан термолюминесцентті) LiF2 шыны чипіне орнатылған жиналған сәулелену тар спектрлі инфрақызыл сәуле түрінде толығымен шығарылады. Басты артықшылығы – чип жарыққа немесе жылуға ұшырағанға дейін дозаны пассивті түрде тіркейді, сондықтан қараңғыда сақталған қолданылған үлгі де құнды ғылыми мәліметтер бере алады.

Фильмдік белгілер дозасы

Пленкалы дозиметрлерді бір рет қана пайдалануға болады. Сәулеленудің қанша сіңірілгені пленка эмульсиясының өзгеруі арқылы анықталады, бұл пленканы дамыту кезінде көрінеді. Қазіргі кезде олардың орнына көбінесе электрондық жеке дозиметрлер және термолюминесценттік дозиметрлер қолданылады.

Кварц талшықтарынан жасалған дозиметр

Бұл құрылғылар кварц талшығының қасиетін пайдаланып, талшықтағы статикалық электр зарядын өлшейді. Дозиметрді киюші пайдаланар алдында жоғары кернеумен зарядтайды, бұл электростатикалық итергіш күштен талшықтың иілуіне себеп болады. Дозиметр камерасындағы газ радиация әсерінен иондалып, зарядты жоғалта бастағанда, талшық түзуленіп, градуировкаланған шкала бойынша алынған доза мөлшерін көрсетеді, оны кішкентай кірістірілген микроскоп арқылы қарауға болады. Олардың зарядтың ағып кетуіне бейімділігіне байланысты, оларды тек қысқа мерзімге – бір күнге немесе сменаға қолдануға болады, себебі бұл дұрыс емес, жоғары нәтижелерді көрсетуі мүмкін. Дегенмен, олар ЭМП-ге төзімді болғандықтан, Суық соғыс кезінде радиациялық әсерді анықтаудың сенімді әдісі ретінде пайдаланылды. Қазір олардың орнына қысқа мерзімді мониторинг үшін электрондық жеке дозиметрлер қолданылады.

Гейгер түтігі дозиметрі

Бұлар әдеттегі Geiger Muller түтігін пайдаланады, әдетте ZP1301 немесе ұқсас энергиямен өтелген түтік, 600 және 700 В аралығында жұмыс істеуге және импульсты анықтау компоненттерін қажет етеді. Көптеген дисплейлер 4 цифрлы, дискретті есептегіш интегралды микросхемасымен жабдықталған, мысалы 74C925/6, көпіршікті немесе миниатюралық ЖКТ (LCD) дисплей түрінде болады. Жарықдиодты (LED) құрылғыларда әдетте батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін дисплейді қосу және өшіруге арналған батырма, сондай-ақ санауды тексеру және калибрлеу үшін инфрақызыл сәуле шығарушы құрылғы болады. Кернеу көбінесе бір қадамды катушка мен мультипликатор сатысын басқаратын униполярлы транзисторды қолданатын, жеке тігілген немесе сыммен аяқталатын модульден алынады. Бұл құрылғылар қымбатқа түссе де, уақыт өте келе, әсіресе жоғары сәулелену ортасында сенімді жұмыс істейді, бұл қасиетті туннельді диодтармен бөліседі. Алайда, инкапсуляторлар, индукторлар және конденсаторлар уақыт өте келе іштен бүлінуі мүмкін. Бұлардың кемшілігі – сақталған доза беккерель немесе микросиверттермен өлшенгенде тұрақсыз болып табылады және қуат көзі ажыратылса жоғалады. Дегенмен, жадыны қысқа мерзімге сақтау үшін аз ағымды конденсатор қарастырылуы мүмкін, бірақ батареясыз. Осы себепті көптеген құрылғылар ұзақ қызмет ететін батареялар мен жоғары сапалы контакттерді пайдаланады. Жақында жасалған құрылғылар дозаны уақыт өте келе 24C256 чипі сияқты ұшпалы емес жадқа сақтайды, оны сериялық порт арқылы оқуға болады.

Дозиметриялық дозалар

Жеке дозиметрияда қолданылатын шама – жеке доза эквиваленті, ол Халықаралық радиологиялық қорғау комиссиясымен адам денесінің белгілі бір нүктесінен төмен, тиісті тереңдіктегі жұмсақ тіндердегі доза эквиваленті ретінде анықталады. Аталған нүкте әдетте адамның дозиметрін тағатын жерімен сәйкес келеді.

Құрал мен дозиметрдің жауабы

Бұл қоршаған ортаның гамма-мониторы немесе жеке доза өлшегіш сияқты құралдардан алынған нақты өлшемдер. Дозиметр белгілі сәулелену өрісінде калибрленеді, бұл дәл жұмыс шамаларын көрсетуді және белгілі денсаулық салдарымен байланыстыруды қамтамасыз етеді. Жеке доза эквиваленті денеге түскен дозаны бағалауға және нормативтік шектемелерді сақтауға мүмкіндік береді. Бұл көрсеткіш, әдетте, кәсіби сәулеленумен жұмыс жасайтын қызметкерлердің сыртқы дозасын тіркеу журналына енгізіледі. Дозиметр Халықаралық радиологиялық қорғау комиссиясы және Халықаралық радиологиялық бірліктер мен өлшемдер комиссиясы әзірлеген халықаралық радиациялық қорғау жүйесінде маңызды рөл атқарады. Бұл қоса берілген схемада көрсетілген.

Дозиметрді калибрлеу

"Слаб" фантомы бүкіл денелік дозиметрлерді калибрлеу үшін адам торсының моделі ретінде қолданылады. Ол адам торсының сәуле шашырау және сіңіру әсерлерін қайталайды. Халықаралық атом энергиясы агенттігі былай деп мәлімдейді: "Слаб фантомының өлшемдері – 300 мм × 300 мм × 150 мм тереңдік, ол адам торсының моделін ұсынады".

Процесс сәулеленуін тексеру

Иондаушы сәулемен өнімдерді өңдейтін өндірістік процестер, мысалы, тағамды сәулелендіру, сәулеленетін материалға түсетін дозаны калибрлеу үшін дозиметрлерді пайдаланады. Мұндай дозиметрлер жеке дозиметрлерге қарағанда кеңірек дозалық диапазонға ие болуы керек, ал дозалар әдетте сіңірілген доза бірлігімен – грейде (Гр) өлшенеді. Дозиметр, алынған доза деңгейін тексеру мақсатында, сәулелену процесі кезінде өнімдердің үстінде немесе жанында орналастырылады.