Ядерное приборостроение Радиометры и радиометрические установки Дозиметры и дозиметрические системы Спектрометры и спектрометрические комплексы Системы. - презентация

1 Ядерное приборостроение Радиометры и радиометрические установки Дозиметры и дозиметрические системы Спектрометры и спектрометрические комплексы Системы радиационного контроля Системы контроля и управления реакторными установками Системы технологического контроля Газоразрядные детекторы, ионизационные камеры Сцинтилляционные детекторы Полупроводниковые детекторы ТЛД - детекторы

2 1 кг м 3 м 3 Основные величины, характеризующие поле и источник ионизирующего излучения Активность (А) число спонтанных ядерных превращений (распадов) - (dN) за промежуток времени (dt) А=dN/dt [Бк=1 расп./с] ; [Ки=3, расп./с] А V =А / V ;[ Бк/м 3 ]; [ Бк/л]; Удельная активность (А m ) - отношение активности (А) радионуклида в веществе к массе вещества (m) А m =А/m;[ Бк/кг] Объемная активность (А V ) - отношение активности (А) радионуклида в веществе к объему вещества (V)

3 Источник активностью – (А), в общем случае создает поле излучения в сферическом пространстве 4π Характеристики поля излучения: поток, плотность потока, флюенс ; Поток частиц (квантов)- F= N/ t; [част/с]; [квант/с] - определяется числом частиц или квантов ( N), которые за интервал времени ( t) пересекают заданную площадь число частиц или квантов - N заданная площадь; t

4 Число частиц или квантов - N Нормируемая площадь Плотность потока частиц (квантов)- = N/( s * t); [част/м 2 *с]; [квант/ м 2 *с] -определяется как число частиц или квантов ( N), пересекающих площадь поперечного сечения ( s) в единицу времени ( t) Флюенс (перенос) частиц (квантов) - Ф= N/ s; [част./м 2 ]; - определяется как отношение числа ионизирующих частиц или квантов ( N), проникающих в элементарную сферу, к площади поперечного сечения этой сферы ( s) t Число частиц (квантов) N

5 Основные величины, характеризующие поле и источник ионизирующего излучения Назначение, область применения Наименование величины Обозначение единицы Обозначение Характеристики поля Число частиц част.N Поток частиц част./сF=dN/dt Флюенс частиц част./м 2 Ф=dN/dS Плотность потока частиц част./(м 2. с) =dF/dS Энергия частицыэВE Энергия излучения Дж =N. E Поток энергии Вт F = d /dt Флюенс (перенос) энергии Вт/м 2 Ф = d /dS Плотность потока энергии Вт/(м 2. с) =dF /dS Характеристики радионуклидных источников Активность нуклида в источнике БкA=dN/dt Удельная активность источника Бк/кгAm=A/mAm=A/m Объемная активность источника Бк/м 3 AV=A/VAV=A/V Поверхностная активность источника Бк/м 2 AS=A/SAS=A/S

6 Основные дозиметрические величины Наименование величины Размерность и соотношение между величинами Поглощенная доза Гр D=d погл /dm Мощность поглощенной дозы Гр/сР D = dD/ dt Керма Гр K=d K /dm Мощность кермы Гр/сP K = dK/ dt Экспозиционная доза фотонного излучения Кл/кгX=dQ/dm Мощность экспозиционной дозы фотонного излучения А/кг. X

7 Эквивалентная доза ЗвH= D* W R Средняя поглощенная доза в органе или ткани Т Гр DTDT Эквивалентная доза (в органе или ткани Т для данного вида излучения R) ЗвH T,R = = D T,R *W R. Эквивалентная доза в органе или ткани Т (при воздействии различных видов излучения) Зв H T = H T,R R Эффективная доза Зв E= H T *W T T Взвешивающий коэффициент для данного вида излучения R Зв/ГрWRWR Взвешивающий коэффициент для тканей и органов Т Относит. единица W T ( W T =1) Коллективная доза Чел.-Зв S= H i i Амбиентная эквивалентная доза ЗвH*(d) Направленная эквивалентная доза Зв H (d, ) Индивидуальная эквивалентная доза Зв H p (d, ) Величины, используемые в области радиационной безопасности

8 человек Преобладающее направление ИИ Варианты геометрии облучения Задняя геометрия облучения Передняя геометрия облучения Передне / задняя геометрия облучения

9 Облучение в изотропном 4π поле Облучение в изотропном 2π поле (геометрия ИЗО) человек Облучение под углом 3 в момент времени t3 Облучение под углом 1 в момент времени t1 человек Облучение под углом 2 в момент времени t2 Облучение в геометрии - ROT

10 Операционные дозиметрические величины – эквиваленты доз в определенных точках фантома человека (фантом - шар из тканеэквивалентного материала диаметром 30 см или параллелепипед 30 х 30 х 15 см) Дозовые величины измеряемые при групповой дозиметрии - амбиентная доза - Н*(d) - направленная доза Н'(d, ) Значения Н*(d) и Н'(d, ) определяются в точке шара, лежащей на его радиусе (R) на глубине (d) со стороны потока излучения, направление которого параллельно радиусу (для дозы Н*) или образует с ним угол (для дозы Н') в диапазоне от 0 до

11 Геометрия измерения амбиентной и направленной эквивалентной дозы. R d Н*(d) Н'(d, ) Угол - ; 0 Фантом Направления потока излучения

12 Индивидуальная дозиметрия Измеряемая величина - индивидуальная доза (Нр(d, )); Нр(d, ) измеряется в точках фантома, лежащих на глубине (d) со стороны потока излучения, образующего угол ( ) с нормалью к поверхности фантом, (0 /2) d=10 мм - индивидуальная доза для всего тела d=3 мм - индивидуальная доза в хрусталике глаза d=0,07 мм - индивидуальная доза в коже

13 Геометрия измерения индивидуальной дозы. d Направление потока излучения Угол - ; 0 /2 Фантом

14 Средства измерения ионизирующего излучения Измерение Нахождение из опыта значения физической величины Средства измерений Меры – воспроизведение значения физической величины НАПРИМЕР: - активность источника; - плотность потока; Измерительный прибор – техническое средство для определения значения физической величины и имеющее нормированные метрологические характеристики Измерительная установка - функционально объединенные меры, измерительные приборы и вспомогательные устройства Поверочная установка – измерительная установка + образцовое средство измерения Измерительная система – совокупность функционально объединенных : мер, ИП, ИУ, размещенных на объекте

15 Методы измерения ионизирующего излучения Прямые методы – нахождение значения физической величины непосредственно из результата измерения; Косвенные методы - нахождение значения физической величины на основании известной функциональной связи с результатами прямых измерений Абсолютные методы - непосредственное получение результата измерения Относительные методы- определяется отношение измеряемой величины к образцовой: А)Метод сравнения с мерой; Б)Дифференциальный метод В)компенсационный метод

16

17 Нормируемые метрологические характеристики измерительного прибора. Характеристика Аналитическое выражение Физический смысл Коэффициент преобразования G=B/RG=B/RОтношение измеренной величины - B к значению измеряемой, входной величины – R; Чувствительность К=Δ B/ΔRНормирует минимальное приращение измеряемой величины, которое может быть измерено прибором Энергетическая зависимость чувствительности δ е = [(Ki – Kп)/Кп] *100% Нормирует пределы изменения чувствитель-ности прибора при регистрации ионизирую-щего излучения различ-ной энергии Анизотропия чувствительности δ α = [( n α – n ср )/ n ср ]*100% Нормирует зависимость чувствительности прибора от угла падения параллельного пучка частиц или квантов на рабочую поверхность детектора Нестабильность показаний V =(Nср – Ni)/ N1 Нормирует нестабиль-ность во времени результатов измерений Избирательность S = Kизм. / Kмеш. Нормирует степень влияния мешающего излучения на результат измерения

18

19

20

21 1) Радиометрические приборы (радиометры) – предназначены для измерения величин, характеризующих источники излучения - активность, плотность потока излучения, удельная активность, объемная активность. 2) Дозиметрические приборы (дозиметры) – предназначены для измерения величин, характеризующих перенос и передачу энергии излучения. 3) Спектрометрические приборы (спектрометры) – предназначены для измерения пространственно-временного, энергетического или массового распределения частиц и квантов; 4) Комбинированные приборы – объединяющие в каком либо сочетании приборы первых трех групп. Классификация приборов для измерения ионизирующего излучения

22 Приборы каждой группы разделяют по ряду признаков и свойств 1)По области применения - промышленные, военные, медицинские и т.п.; 2)По способу применения - носимые, переносные, стационарные; 3)По виду регистрируемого излучения -, рентгеновское, -,, нейтронное, а также излучения двух и более видов; 4)По назначению – рабочие, образцовые, эталонные; 5)По способу представления результата измерений: показывающие, регистрирующие, индикаторные, комбинированные; 6)По виду представления результатов измерения – аналоговые, цифровые, комбинированные.

23

24

25

26

27

28

29 Источник активностью – (А), в общем случае создает

30 поле излучения в сферическом пространстве 4π

31 Характеристики поля излучения: поток, плотность потока, флюенс;

32 Поток частиц (квантов)- F= N/ t; [част/с]; [квант/с]

33 - определяется числом частиц или квантов ( N), которые за интервал времени ( t) пересекают заданную поверхность

34

35

36

37

38 Плотность потока частиц (квантов)- = N/( s * t);

39 [част/м 2 *с]; [квант/ м 2 *с] - определяется как число частиц или квантов ( N), пересекающих площадь поперечного сечения ( s) в единицу времени ( t)

40

41

42

43 t

44 Флюенс (перенос) частиц (квантов) - Ф= N/ s; [част./м 2 ]; [квант/м 2 ] - определяется как отношение числа ионизирующих частиц или квантов N, проникающих в элементарную сферу, к площади поперечного сечения этой сферы s

45

46

47

48

49

50

51 Основные величины, характеризующие поле и источник ионизирующего излучения

52 Назначение, область применения Наименование величины Обозначение единицы Обозначение и соотношение между величинами

53 Характеристики поля Число частиц

54 част.N

55 Поток частиц

56 част./сF=dN/dt

57 Флюенс частиц

58 част./м 2 Ф=dN/dS

59 Плотность потока частиц

60 част./(м 2. с) =dF/dS

61 Энергия частицы

62 эВE

63 Энергия излучения

64 Дж =N. E

65 Поток энергии

66 ВтF = d /dt

67 Флюенс (перенос) энергии Вт/м 2 Ф =d /dS

68 Плотность потока энергии

69 Вт/(м 2. с) =dF /dS

70 Характеристики радионуклидных источников Активность нуклида в источнике

71 БкA=dN/dt

72 Удельная активность источника

73 Бк/кгA m =A/m

74 Объемная активность источника

75 Бк/м 3 A V =A/V

76 Поверхностная активность источника

77 Бк/м 2 A S =A/S

78

79

80

81

82

83 Основные дозиметрические величины

84 Назначение, область применения Наименование величины Размерность и соотношение между величинами

85 Дозиметрические величины Поглощенная доза Гр D=d погл /dm

86 Мощность поглощенной дозы Гр/сР D = dD/ dt

87 Керма ГрK=d K /dm

88 Мощность кермы Гр/сP K = dK/ dt

89 Экспозиционная доза фотонного излучения Кл/кгX=dQ/dm

90 Мощность экспозиционной дозы фотонного излучения

91 А/кг.

92 X

93 Величины, используемые в области радиационной безопасности Взвешивающий коэффициент для данного вида излучения RЗв/ГрW R

94 Взвешивающий коэффициент для тканей и органов ТОтносит. единицаW T

95 ( W T =1)

96 Эквивалентная доза ЗвH= D* W R

97 Средняя поглощенная доза в органе или ткани ТГрD T

98 Эквивалентная доза (в органе или ткани Т для данного вида излучения R)ЗвH T,R =

99 = D T,R *W R.

100 Эквивалентная доза в органе или ткани Т (при воздействии различных видов излучения)Зв H T = H T,R

101 R

102 Эффективная доза ЗвE= H T *W T

103 T

104 Коллективная доза Чел.-Зв S= H i i

105 Операционные величины внешнего облучения Амбиентная эквивалентная доза ЗвH*(d)

106 Направленная эквивалентная доза ЗвH (d, )

107 Индивидуальная эквивалентная доза ЗвH p (d, )

108

109

110

111

112 Варианты геометрии облучения

113

114

115

116

117

118 Задняя геометрия облучения Передняя геометрия облучения

119

120

121

122

123

124 Передне / задняя геометрия облучения

125

126 Облучение в изотропном 4π поле Облучение в изотропном 2π поле

127 (геометрия ИЗО)

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137 Облучение в геометрии - ROT

138

139

140

141

142

143

144

145 Операционные дозиметрические величины - эквиваленты доз в определенных точках фантома человека (фантом - шар из тканеэквивалентного материала диаметром 30 см или параллелепипед 30 х 30 х 15 см)

146 Групповая дозиметрия

147 - амбиентная доза - Н*(d)

148 - направленная доза Н'(d, )

149 Значения Н*(d) и Н'(d, ) определяются в точке шара, лежащей на его радиусе (R) на глубине (d) со стороны потока излучения, направление которого параллельно радиусу (для дозы Н*) или образует с ним угол (для дозы Н') в диапазоне от 0 до

150 Геометрия измерения амбиентной и направленной эквивалентной дозы.

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172 Индивидуальная дозиметрия - индивидуальная доза (Н р (d, ));

173 Н р (d, ) измеряется в точках фантома, лежащих на глубине (d) со стороны потока излучения, образующего угол ( ) с нормалью к поверхности фантом, (0 /2)

174 d=10 мм - индивидуальная доза для всего тела

175 d=3 мм - индивидуальная доза в хрусталике глаза

176 d=0,07 мм - индивидуальная доза в коже

177

178

179 Геометрия измерения индивидуальной дозы.

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196 Средства измерения ионизирующего излучения

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231 Методы измерения ионизирующего излучения

232

233

234