1. Osnove radioaktivnosti šta merimo i zašto 2. Interakcija zračenja sa materijom-koji detektor koristimo 3. Mehanizmi detekcije (MERENJE, čime

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "1. Osnove radioaktivnosti šta merimo i zašto 2. Interakcija zračenja sa materijom-koji detektor koristimo 3. Mehanizmi detekcije (MERENJE, čime"

Αδελφά Γεωργίου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 1. Osnove radioaktivnosti šta merimo i zašto 2. Interakcija zračenja sa materijom-koji detektor koristimo 3. Mehanizmi detekcije (MERENJE, čime merimo) 4. Koliko se i kako "tačno" meri (METROLOGIJA) 5. Kako je merilo sledivo do SI (METROLOGIJA)

2 Mehanizmi detekcije jonizujućih zračenja

3 Detekcija jonizujućih zračenja Ljudska čula uopšte ne registruju jonizujuće zračenje Zračenje se: detektuje, identifikuje i meri Indikatori vs. merila Merilo: detektor osetljiv na zračenje + čitač (beleži odziv) Merenje neelektričnih veličina preko električnih Princip rada svih merila jonizujućih zračenja: odgovor na energiju deponovanu zračenjem u njihovom materijalu

4 Kvaliteti zračenja i opsezi doza

5 Upotreba merila u zaštiti od zračenja Nivo radioaktivne kontaminacije Jačina doze zračenja u klasifikovanim zonama Monitori zona zračenja Identifikacija i kvantifikacija radioaktivnog materijala Laboratorijski brojači Lične doze u klasifikovanim zonama Lični dozimetri

6 Potrebne karakteristike merila u zaštiti od zračenja: 1. Merna nesigurnost ( reda 10 %, k=2) 2. Linearnost (Idealno: M= aq+b) 3. Zavisnost od jačine doze (Idealno: M/Q ili dq/dt = const.) 4. Energetska zavisnost (M/Q = f (E) koriguje se pri etaloniranju ) 5. Zavisnost od upadnog ugla 6. Rezolucija i fizičke dimenzije 7. Pogodnost očitavanja

7 8. Pogodnost korišćenja (ponovno korišćenje, pogodno rukovanje) 9. Vreme odziva (definisano proizvodom RC, potrebno 3-5 vremenskih konstanti da se očitavanje stabilizuje ) 10. Diskriminacija između tipova zračenja 11. Osetljivost (recipročna vrednost faktora kalibracije) 12. Merni opseg 0.1 µsv -10 Sv i šire

8 MEHANIZMI DETEKCIJE JONIZUJUĆIH ZRAČENJA 1) Jonizacija 2) Scintilacija 3) Termoluminescencija 4) Hemijske promene (hemijski mehanizmi) 5) Toplota (zagrevanje) 6) Biološki mehanizmi

9 MERILA BAZIRANA NA JONIZACIJI Jonizujuća čestica prolazi kroz materijal i stvara jonski par Sakupljanjem jonskih parova dobija se informacija o zračenju Jonizacija u gasu: Jonizacione komore, Proporcionalni brojači Gajger-Milerovi brojači Jonizacija u poluprovodničkom materijalu: Spektrometri alfa i gama zračenja Lični dozimetri sa Si diodom MOSFET

10 Gasna multiplikacija ( ) V, ( ) V, > 1200 V, ( ) V, 10 4 ( ) V, do 100 V,

11 Relevantna vremena brojača

12 Gasom punjeni detektori (jonizacione komore, proporcionalni brojači, GM brojači) DC napon polarizacije Sakupljačka elektroda Polarizaciona elektroda

13 Gajger-Milerovi brojači (metrološki uslovi) Vrste zračenja: alfa, E>3,5 MeV; beta, E >35 kev; X i gama E >6 kev Ne deli energije: visina impulsa nezavisna od energije Gasovi za gašenje: organski gasovi (etil alkohol) ili halogeni (hlor, brom) + (P-10, 90 % argon +10 % metan) Energetski opseg: 50 kev do 3 MeV u: <20 %, 2 σ Merni opseg: H (10): 10μSv/h - 1 Sv/h Efikasnost ε = f(vrste zračenja): ε beta = 100 %, 1 čestica~1 impuls ε gama = 1 % 100 fotona ~ 1 impuls Gušenje brojača na visokim intenzitetima, brojač u zasićenju NEPOUZDANI za visoke jačine doza

14 GM-broja brojači indikatori zračenja Indikator: impuls/min Meri : broj događaja jonizacije u jedinici vremena Indikator kontaminacije: - radnih površina, -podova, - ruku, -obuće i odeće, -predmeta

15 Proporcionalni brojači (metrološki uslovi) Gas punjenja: inertni gas + ugljovodonik (P-10, 90 % argon +10 % metan); butan (alfa-beta); ksenon (beta-gama) Vrste zračenja: alfa, beta, gama, X Energetski opseg: 30 kev do 3 MeV Merni opseg: K 10 ngy/h - 1 Gy/h; H 10 nsv/h - 1 Sv/h u: <15 %, 2 σ Spektroskopija moguća korišćenjem različitih eksternih kola

meta za upadne termalne neutrone) Nuklearna reakcija: 10 B + n 7 Li + α tj.

16 PROPORCIONALNI BROJAČI-DETEKTORI NEUTRONSKOG ZRAČENJA Bor trifluorid proporcionalni brojač (Anderson-Braunov monitor-"nju "njuškalo ) Gas punjenja: 10 B obogaćenog sa BF 3 (gas punjenja + meta za upadne termalne neutrone) Nuklearna reakcija: 10 B + n 7 Li + α tj. 10 B(n,α) 7 Li Energetski opseg: od intermedijarnih (0,5 ev) do 10 MeV Merni opseg: 20 μsv/h do 20 msv/h Neutronski detektori punjeni BF 3

17 Helijumski proporcionalni brojač Energetski opseg: termalni (0,025 ev) do 3 MeV Gas punjenja i meta: helijum Reakcija: 3 He + n 3 H + p, odnosno 3 He(n,p) 3 H Neutronski detektor punjen 3 He

18 Neutronska spektrometrija u zaštiti od zračenja Bonerova sfera bazirana na 3 He proporc.brojaču Energ. Opseg Therm.- 20 MeV Opseg jačine ekv.doze: deo nsv/h do više stotina msv/h

19 Mehurasti detektori Mikroskopske kapljice suspendovane u gelu Princip rada mehurastih komora (levopre i desnoposle ozračivanja) Detektor sa mehurastom komorom

20 Jonizacione komore Relativna metoda-zahteva etaloniranje etalonom višeg ranga i sledivost do primarnog etalona I ~ intenzitetu zračenja, reda A Merna nesigurnost: najniža u < 5 % (etalonske) u < 20 % Vrste zračenja: alfa, fotoni, beta, termalni neutroni, protoni Energetski opseg: E γ > 10 kev, E β >120 kev Elektrometar ili strujni integrator Build-up kape

21 MERILA BAZIRANA NA SCINTILACIJI Princip rada: 1) Zračenje proizvodi svetlosni imupls u fosforu 2) Blesak svetlosti (scintilacija) se konvertuje u električni impuls (fotokatoda) 3) Izbačeni e - udarom u dinodu proizvodi 4 sekundarna e - 4) Faktor multiplikacije: 4 n ( n broj dinoda)

22 Scintilacioni brojači celog tela Whole body counter WBC i Thyroid uptake detectors TUD Vrsta detektora: NaI(Tl) velike zapremine (preko 500 cm 3 ) Namena: in vivo merenje kontaminacije celog tela Mane: ne vrši diskriminaciju vrsta zračenja, uticaj znoja daje lažnu informaciju o povećanju 40 K

23 MERILA BAZIRANA NA POLUPROVODNIČKIM DETEKTORIMA Prednosti: visoka rezolucija (ograničenje E par e-š ~ 2,98 ev za Ge i 3,62 ev Si, ) u poređenju sa 30 ev za proporcionalni brojač Detektori čvrstog stanja: HPGe, Ge(Li)- spektrometri gama zračenja Si sa površinskom barijerom: spektrometri alfa zračenja Elektronski lični dozimetri sa Si diodom Dose-card- kontrola pristupa

zračenja: X, gama Energetski opseg: 20 kev 6 MeV u ( k=2)< ±10 % na energiji 137

24 Elektronski lični dozimetri sa Si diodom - aktivni LD Tip detektora: energetski kompenzovana Si didoda u p-n spoju u pakovanju neosetljivom na RF Vrste zračenja: X, gama Energetski opseg: 20 kev 6 MeV u ( k=2)< ±10 % na energiji 137 Cs Merni opseg: H p (10), H p (0,07): 1 μsv/h 1 Sv/h (do 10 Sv/h); 1 μsv 1 Sv ( do 10 Sv)

25 Poluprovodnički dozimetri (MOSFET) Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor Poluprovodnička analogija TLD Osetljivost: (1 3) mv/cgy Nazavisni od: upadnog ugla zračenja, jačine doze, energije, kvaliteta zračenja, I temperature

26 DETEKTORI BAZIRANI NA TERMOLUMINESCENCIJI Princip rada: -e - oslobođen jonizacijom zarobljen na mestu nesavršenosti kristalne rešetke TL materijala - - zagrevanjem se oslobađa uz emisiju vidljive svetlosti (200 0 C) - - količina svetlosti srazmerna apsorbovanoj dozi - - dalje zagrevanje resetuje TLD (400 0 C) Primena: lična dozimetrija (pasivni), monitoring zračenja u okolini, klinička dozimetrija (in-vivo), dozimetrija polja)

27 DETEKTORI BAZIRANI NA TERMOLUMINESCENCIJI Metrološki uslovi: Merna nesigurnost: ±5% Merni opseg: 1 μgy do 10 5 Gy Energetski opseg: 10 kev do 10 MeV Prag radijacionog oštećenja:za LiF 50 Gy Feding signala: 2 % - 30 % (zavisno od TL materijala)

28 TL materijali LIČNA DOZIMETRIJA: Litijum fluorid (LiF:Mn) i Kalcijum fluorid (CaF 2 :Mn) MONITORING OKOLINE: Kalcijum fluorid (CaF 2 :Dy)i Kalcijum sulfatni (CaSO 4 :Dy) DOZIMETRIJA POLJA: Litijum borat (Li 2 B 4 O 7 :Mn) Kalcijum fluorid (CaF 2 :Mn) Oblik TL materijala: prah, toplo-presovane ljuspice, palete, impregnirani teflonski diskovi.

MeV+ γ) 7 LiF meri samo γ 6 LiF- meri γ+n (generisani brzim neutronima koji su upali

29 TLD bedž - konfigurisanje kartice za neutrone TLD bedž: dozimetarska kartica + pakovanje + filter (Cd + plastika) Albedo pakovanje: 7 LiF (β, γ) + 6 LiF (n do 0,6 MeV+ γ) 7 LiF meri samo γ 6 LiF- meri γ+n (generisani brzim neutronima koji su upali na telo i reflektovali se unazad) Razlika u očitavanju 7 LiF i 6 LiF daje neutronsku dozu

30 Rezime mehanizama detekcije Mehanizam Primena Tip merila Medijum Jonizacija Monitoring zračenja 1. Jonizacione komore 2. Proporcionalni brojači 3. Geiger-Müller brojači 4. Detektori čvrstog stanja 1. Gas 2. Gas 3. Gas 4. Poluprovodnik Scintilacija Monitoring zračenja Scintilacioni brojači Kristal ili tečnost Termoluminesc encija Lični dozimetri + polje Termoluminescentni dozimetri (TLD) Kristal Hemijske promene Lična dozimetrija Visoke apsorbovane doze Fotografski film Frike dozimetri CeS dozimetri Fotografske emulzije Razne sumporne smeše Zagrevanjepromena temper. Primarni etalon apsorbovane doze Kalorimetar Čvrsti ili tečnost (grafitni i vodeni, TE) Biološki efekti Akcidenti Biološko tkivo Biološko tkivo

Σχετικά έγγραφα

NUKLEARNA MEDICINA. Dijagnostka i terapija otvorenim izvorima. 1. Klinički problem. 2. Radiofarmaceutik. 3. Instrumentacija

NUKLEARNA MEDICINA. Dijagnostka i terapija otvorenim izvorima. 1. Klinički problem. 2. Radiofarmaceutik. 3. Instrumentacija NUKLEARNA MEDICINA NUKLEARNA MEDICINA Dijagnostka i terapija otvorenim izvorima zračenja 1. Klinički problem 2. Radiofarmaceutik 3. Instrumentacija Slike u nuklearnoj medicini Slika predstavlja funkcionalne