Спосіб визначення дози іонізуючого випромінювання

Спосіб визначення дози іонізуючого випромінювання, який полягає в опроміненні кристалічного чутливого елемента і подальшій фіксації зміни його забарвлення, який відрізняється тим, що як чутливий елемент використовують кристал з ХІМІЧНОЮ формулою [NH2(C2H5)2]2CuCI4 випромінювання по ЗМІНІ забарвлення чутливого елемента [Авторское свидетельство СССР № 378131, кл GO1T 1/04, 1989г] Як чутливий елемент тут використовуються тонкі плівки, які містять 2,3,5-трифенилтетразоліумхлорид в полікарбамідній основі Недоліками цього методу є низька чутливість, необхідність складного апаратурного забезпечення, що не дозволяє використовувати його в мобільному варіанті В основу винаходу покладено задачу вдосконалити спосіб визначення дози іонізуючого випромінювання шляхом використання нових сполук як чутливих елементів, що дозволило б забезпечити підвищення чутливості і точності визначення дози іонізуючого випромінювання, розширити робочий температурний інтервал чутливого елемента, а також можливість його використання в мобільному варіанті Поставлена задача вирішується таким чином, що в методі визначення дози іонізуючого випромінювання, який включає опромінення кристалічних зразків і наступну фіксацію зміни їх забарвлення за зміною коефіцієнта поглинання к, як-чутливі елементи використовують монокристали сполук [NH2(C2H5)2]2CuCL4 (DEA-CuCL4) Суть винаходу полягає в тому, що авторами вперше запропоновано використовувати як чутливий елемент монокристали сполук [NH2(C2H5)2]2CuCI_4 Під ВПЛИВОМ певної дози іонізуючого випромінювання в монокристалах DEAСиСІ_4 індукується термохромний фазовий перехід О (О ю 52622 (ФП) при нижчій температурі в порівнянні з неопромшеним зразком Застосування монокристалів DEA-CuCI_4, на відміну від прототипу, дозволяє використовувати чутливий елемент в мобільному режимі роботи 3 іншого боку, дані матеріали характеризуються підвищенням температури ФП у випадку їх опромінення при кімнатній температурі Використання даного ефекту дає змогу підвищити 1 чутливість до величини Дк=16см при дозі 1 Р і довжині хвилі бООнм в порівнянні з прототипом, чутливий елемент якого має чутливість Дк=4,6 х 5 1 10 см при дозі 1 Р На фіг 1 подано температурну залежність коефіцієнта поглинання кристалу ДЕА-СиСІ_4, отриману на фіксованій довжині хвилі світла Л=633нм в режимі нагрівання та охолодження На вставці показана відповідна залежність для зразка, опроміненого при температурі Т=Тт-0,31К (доза опромінення Х=1,8мР, Тт-температура термохромного ФП) На фіг 2 наведено залежність зміщення температури термохромного фазового переходу кристалу DEA-CuCI_4 від дози іонізуючого випромінювання при використанні ІЗОТОПІВ Ra-226 (•) і Со-60 (О) На фіг 3 наведено залежність зсуву температури ФП від дози опромінення кристалу DEAСиСІ_4 при кімнатній температурі На фіг 4 представлено схему детектора іонізуючого випромінювання з використанням кристалів DEA-CuCI_4 як чутливих елементів, ЧЕ чутливий елемент, Д - джерело випромінювання, Б - джерело живлення, Фі-зелений фільтр (максимум пропускання при бООнм), РТ - регулятор температури, Фг - зйомний фільтр УФ випромінювання, Н - нагрівач, IB -іонізуюче випромінювання На фіг 5 подано спектри поглинання кристала DEA-CuCI_4 при різних температурах ( 1 - 293 К, 2 310 К, 3 - 315 К, 4 - 320 К 5 - 293 К, після опромінення) Спосіб можна проілюструвати наступними прикладами Приклад 1 Спосіб здійснено на кристалах DEA-CuCI_4 Чутливий елемент являє собою пластинку с-зрізу кристала розмірами 1 х 1 х 0,1см, яка поміщалася між двома предметними скельцями товщиною ЗООмкм і заливалася по периметру епоксидною смолою для уникнення контакту з атмосферною вологою в силу гігроскопічності зразка Схема пристрою наведена на фіг 4 За допомогою спеціальної регулюючої системи, описаної нижче, чутливий елемент фіксується при температурі, дещо нижчій від температури ФП в залежності від дози, яку потрібно зареєструвати Дія пристрою заснована на реєстрації різкої зміни поглинання, що має місце при ФП (фиг 1) До моменту, поки чутливий елемент не поглине дозу, необхідну для ініціювання ФП, світло від джерела випромінювання Д після проходження через зелений фільтр Фі проходить і через чутливий елемент ЧЕ, оскільки останній в низькотемпературній фазі має „вікно" пропускання в „зеленій" частині спектру В результаті у вихідному ВІКНІ пристрою можна спостерігати зелене світло Якщо ж доза іонізуючого випромінювання перевищить порогове значення, область пропус кання кристалу внаслідок ФП зміститься на 50нм в сторону більших довжин хвиль (фіг 5) і оптична система пристрою перестане пропускати світло, що можна спостерігати як візуально, так і з допомогою фотоелектричної схеми В останньому випадку схема пристрою повинна містити фотоелемент Фільтр ультрафіолетового випромінювання Фг призначений для запобігання потрапляння останнього на чутливий елемент при використанні даної детектуючої схеми поблизу джерел ультрафіолетового випромінювання Точність вимірювання поглинутої дози визначається точністю стабілізації температури чутливого елемента В лабораторних умовах температура встановлювалась з точністю 0,01 К з допомогою компаратора напруг Р-3003 і спеціальної системи «Утрекс» Для мобільних дозиметричних пристроїв можна використовувати більш компактні регулятори температури [Майоров С В Фотоэлектронные и термоэлектронные приборы и их применение М Машиностроение, 1973, ее 124 - 128 ] Принцип дм такого регулятора заснований на тому, що температурна залежність спаду напруги на ДІОДІ В інтервалі робочих температур (-20°С - +40°С) є ЛІНІЙНОЮ І дорівнює 2,2мВ/К Отже, проградуйований в лабораторних умовах змінний резистор R дозволяє встановити температуру, а, отже, і порогове значення дози Описана дозиметрична установка характеризується сталою чутливістю в діапазоні експозиційних доз в межах 0,1-2мР (фіг 2) При цьому сама чутливість пристрою визначається фіксованою температурою чутливого елемента - чим ближчою вона є до температури ФП, тим вища чутливість Розглянута схема ускладнюється необхідністю використання системи стабілізації температури Однак, враховуючи те, що термохромний ФП в DEA-CuCI_4 знаходиться в зручній температурній області, можна запропонувати простіші схеми індивідуального контролю отриманої дози При цьому чутливий елемент приводиться в щільний контакт із зап'ястям людини (наприклад, з допомогою браслета), температура якого в здорової людини становить 37,5°С [Долин П А Справочник по технике безопасности 6-е изд , перераб и доп М Энергоатомиздат, 1984, с 788 ] В результаті кристал фіксується при температурі, на 0,5К нижчій від температури ФП Неопромшений кристал, що має зелене забарвлення, змінить його на жовте під дією експозиційної дози 1мР, що можна спостерігати візуально Одночасно з визначенням дози іонізуючого випромінювання по часу, на протязі якого накопичувалася дана порогова доза, можна оцінити її потужність У всіх перелічених схемах відновлення чутливості кристалу після фіксації порогового значення дози відбувається шляхом охолодження зразка до кімнатної температури Перевагою описаного способу є те, що вимірювання відбуваються в реальному масштабі часу" Приклад 2 У цьому випадку використовується ефект підвищення температури термохромного ФП кристалу DEA-CuCI_4 під впливом опромінення при кімнатній температурі Чутливий елемент попередньо поміщається в поле іонізуючого випромінювання Для аналізу отриманої ним дози з допомогою ста 52622 ндартної двоканальної установки [Мокрий ВІ низька вартість і можливість використання в мобіВплив структурних комплексів на оптичні та діелельному варіанті Перший спосіб характеризується ктричні властивості монокристалів ал кіл амін гал овищою точністю (точність вимірювання експозигенметалатів при фазових переходах Дисертація ційної дози опромінення в стаціонарному режимі на здобуття вченого ступеня кандидата фізикороботи при ДТ=0,ЗК становила ±0,03мР, в мобільматематичних наук-Львів ЛДУ їм І Франка, 1996ному - ±0,09мР), однак його можна використовувасс71-74] вимірюється температурна залежність ти в невеликому діапазоні експозиційних доз його коефіцієнта поглинання на фіксованій довжиопромінення (0,1 - 2мР) Другий спосіб значно ні хвилі в області ФП 3 останньої, в свою чергу, розширює цей діапазон (0,1 - 5Р) при чутливості 1 можна отримати температуру ФП, яка й визначапорядку Дк=16см на 1 Р при довжині хвилі бООнм, ється дозою, поглинутою кристалом (фіг 3) Діапаале ускладнюється необхідністю додаткового етазон використання даного методу, як видно з фіг З, пу, пов'язаного з вимірюванням коефіцієнта полежить в межах 0,1 + 5Р Чутливість даного метоглинання опроміненого зразка ду можна змінювати вибором спектрального діаЯк видно з прикладів, даний винахід дає можпазону вимірювань (див фіг 5) При цьому можна ливість забезпечити передбачуваний технічний використовувати стандартну установку, описану результат вище, для вимірювання поглинання у видимій області Перевагою перелічених способів є порівняно 306 312 309 Фіг.1 ґ 06 Т,К Ra-226 04 • / / Р Со-60 02 по / . , , X, мР Фіг.2 52622 йТ.К 2 Фіг.4 КЕМ ' #• 4C C _ 500 S°9_ ___ 700 Фіг.5 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24