Характеристика измерительного прибора ДКС-101

Универсальный дозиметр (далее дозиметр) предназначен для абсолютных измерений поглощенной и эквивалентной дозы и мощности поглощенной и эквивалентной дозы для широкого диапазона энергий фотонного и электронного излучений, прецизионное измерение дозовых полей ионизирующих излучений медицинских и промышленных приборов и аппаратов.

Прибор может применяться для проведения дозиметрических и физических исследований в лабораторных и производственных условиях, в т.ч. для поверки дозиметрической аппаратуры, аттестация рентгеновских кабинетов и промышленных рентгеновских и электронных установок и т. д.

Дозиметр может быть аттестован в качестве рабочего эталона 1-го или 2-го разряда.

Вид климатического исполнения дозиметра В1 ГОСТ 12997-84.

Дозиметр устойчиво работает при изменении температуры окружающей среды от +10С до +40С и в условиях относительной влажности окружающей среды до 80% при температуре +30С без конденсации влаги, атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм.рт.ст.).

Комплектуется ионизационными камерами, контрольными источникам и водным фантомом по требованию заказчика.

Состоит из электрометрического блока со встроенным управляемым высоковольтным источником и персонального компьютера.

Встроенные системы самодиагностики, набор функций математической обработки и протоколирование результатов измерений, программное обеспечение в среде Windows98 обеспечивают удобство в работе и широкий набор сервисных функций.

Технические данные

Дозиметр обеспечивает следующие типы измерений: поглощенная доза в воде (Гр), эквивалентная доза (Зв), соответствующие мощности дозы, заряд (Кл), ток (А) (погрешности измерений тока и заряда не нормируются). Дозиметр имеет автоматическую остановку измерений при достижения заданных порогов по дозе и времени. Обеспечение измерения воздушной кермы (Гр), экспозиционной дозы (Р) и соответствующих мощности доз может быть выполнена по требованию заказчика.

Цифровое разрешение, стабильность нуля, диапазон напряжения высоковольтного источника и максимальное время измерения дозиметра приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Параметр	Значение
Цифровое разрешение при измерении тока	1фА (10^-15А)
Цифровое разрешение при измерении заряда	1фКл (10^-15Кл)
Стабильность нуля (без подключения ионизационной камеры)	5 фА (реально 2 фА)
Максимальное время измерения	до 32000 с
Напряжение высоковольтного источника	40600 В двухполярное с шагом 5 В

Дозиметр имеет диапазоны измерений, указанные в Таблице 2.2.

Таблица 2.2

Параметр	Значение
Ток чувств. диапазон средний диапазон грубый диапазон	0,1-200 пА 0,2-20 нА 0,02-2 мкА
Заряд (метод интегрирования тока) чувств. диапазон средний диапазон грубый диапазон	1пКл-6,4 мкКл 0,4 нКл-640 мкКл 40 нКл-64 мКл
Заряд (на конденсаторе) чувств. диапазон грубый диапазон	1 - 1000 пКл 1 - 100 нКл

Уровень собственного фона дозиметра.

После времени установления рабочего режима (без подключения ионизационной камеры) не более 510-15 А.

За 8 часов непрерывной работы после времени установления рабочего режима (без подключения ионизационной камеры) не более 110-14 А.

От показаний в нормальных условиях (без подключения ионизационной камеры) при изменении температуры в рабочем диапазоне температур от +10 до +40С не более 210-14 А.

От показаний в нормальных условиях (без подключения ионизационной камеры) при изменении относительной влажности воздуха до 80% при температуре 30 С не более 110-14 А.

Нестабильность показаний дозиметра за 8 часов непрерывной работы после времени установления рабочего режима не более 0,2 % на чувствительном диапазоне измерения МПД (интеграла МПД и ПД).

Время установления показаний не более:

100 с - на чувствительном диапазоне;

10 с - на остальных диапазонах.

Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений составляют:

от показаний в нормальных условиях при изменении температуры в рабочем диапазоне температур от +10 до +40С при измерении МПД (интеграла МПД и ПД) - 0,2 %.

от показаний в нормальных условиях при изменении относительной влажности воздуха до 80% при температуре 30С при измерении МПД (интеграла МПД и ПД) - 0,2 %.

от показаний в нормальных условиях работе в постоянном магнитном поле напряженностью не более 400 А/м при измерении МПД (интеграла МПД и ПД) - 0,2 %.

Питание дозиметра осуществляется от однофазной сети переменного тока с частотой 50 Гц 1 Гц, содержанием гармоник до 5% и номинальным напряжением 220 В с допустимым отклонением от - 15% до +10%.

Мощность, потребляемая от сети электрометрическим блоком, при номинальном напряжении питания не более 4 ВА.

Изоляция между корпусом электрометрического блока и контактами вилки кабеля сетевого питания выдерживает в течение 1 минуты без пробоя действие испытательного напряжения постоянного тока 4000 В. Сопротивление изоляции вышеуказанных цепей не менее 20 МОм при нормальных условиях.

Наработка на отказ не менее 3000 часов.

Средний срок службы не менее 6 лет.

Исполнение электрометрического блока IP30С (по ГОСТ 14254-96).

Габаритные размеры и масса установки приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Наименование	Габаритные размеры, мм, не более	Масса, кг, не более
Электрометрический блок		5,8

Вид климатического исполнения дозиметра В1 ГОСТ 12997-84.

Дозиметр устойчиво работает при изменении температуры окружающей среды от +10С до 40С и в условиях относительной влажности окружающей среды до 80% при температуре +30С без конденсации влаги, атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм.рт.ст.).

Электрометрический блок обладает механической прочностью в соответствии с требованиями к изделиям группы L1 ГОСТ 12997-84.

Принцип работы универсального дозиметра

Принцип работы универсального дозиметра основан на измерении тока (заряда), возникающего в ионизационной камере под действием ионизирующего излучения. Схема измерения представлена на рис 2.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.1 Схема измерения

Ионизационная камера соединяется с электрометрическим блоком триаксиальным кабелем с антимикрофонным покрытием и триаксиальным электрометрическим разъемом. Электрометрический блок не имеет органов управления и полностью управляется персональным PC-совместимым компьютером по интерфейсу RS-232, причем длина соединительного кабеля может достигать 50 м.

Устройство электрометрического блока

Электрометрический блок универсального дозиметра состоит из двух модулей: электрометрического и интерфейсного

Интерфейсный модуль состоит из управляемого узла питания, программируемого источника высокого напряжения и интерфейсного узла с оптогальванической развязкой.

Функциональная схема электрометрического модуля представлена на рис. 2.1. Он состоит из электрометрического усилителя, охваченного обратной связью измерительными резисторами (в режиме измерения тока и мощности дозы и соответствующих им интегралов-3 диапазона) и измерительными конденсаторами (в режиме измерения заряда и дозы -2 диапазона). Электрометрические реле осуществляют переключение диапазонов измерения и режимов калибровки измерительных элементов. Напряжение с выхода усилителя поступает на 24-х разрядный сигма-дельта АЦП, где и оцифровывается. Код оцифрованного сигнала поступает на управляющий микроконтроллер, где обрабатывается и по последовательному каналу передается в управляющий компьютер. Микроконтроллер, кроме того, выполняет следующие функции:

Проведение начальных тестирующих и калибровочных операций

Прием информации с управляющего компьютера

Управление ЦАП для компенсации напряжения смещения усилителя

Управление электрометрическими реле

Управление источником высокого напряжении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.2 Функциональная схема электрометрического модуля

3
Расчет параметров источника дозовых нагрузок и средств защиты

Задача 1

Индивидуальная доза облучения, полученная в результате воздействия источника ⁶⁰Со в течение 10 с, составила 100 Гр. Сколько фотонов у излучения попало при этом в организм человека, если каждый фотон теряет в тканях тела около 40 % своей энергии?

Решение

При распаде ⁶⁰Cо образуется 2 - кванта с энергией 1.33 и 1.17 МэВ. Каждая такая пара фотонов выделит в тканях человека (1.33+1.17) * 0.4 = 1 МэВ = 1.3 *10^-13 Дж.

Для человека весом 75 кг поглощенная доза от одной пары фотонов составит

При получении дозы 100 Гр число фотонов, попавших в организм, составит

Задача 2

Количество ⁹⁰Sr, которое ежедневно попадает с пищей в организм человека, составляет 0.94 Бк. Каково значение дозы, накопленной в костной ткани за год?

Решение

1). Средние энергии -распада составляют 0.3-0.4 от.

В расчете возьмем 0.4.

 

2). Будем считать, что в организме поглощается 10% фотонов. Общее количество энергии, поглощенной в организме от одного распада:

Q = (0.546+2.27)*0.4 + 1.734*0.1 = 1.3 МэВ = 1.3*1.6*10^-13 Дж = 2.08*10^-13 Дж, (1 МэВ = 1.6*10^-13 Дж).

Согласно табл.32, доля радионуклида ⁹⁰Sr, поглощенная костной тканью, составляет 0.94 Бк*О.7 = 0.66 Бк или 5.68*10⁴ распадов в сутки, (в сутках 86400 с).

Биологическая активность некоторых элементов
Элемент	Наиболее чувствительный орган или ткань организме.	Масса вещества или органа кг	Доля полной дозы, полученная данным органом
Sr	Кость		0.7

Таким образом, в сутки костная ткань поглощает

Q=2.08*10^-13 Дж*5.68*10⁴=11.8Дж.

Доза, поглощенная в год

365*1.88*10^-9 Дж = 4,3*10^-6 Дж.

Доза, поглощенная за год в 1 кг костной ткани

Задача 3

Какова поглощенная доза в организме человека в течении 10 лет, если через органы дыхания в него попало 100 мкг изотопа ²³⁹Pu?

Период полураспада ²³⁹Pu равен 2.4*10⁴ лет.

Решение

Число радиоактивных ядер в 100 мкг изотопа ²³⁹Pu:

Число ядер ²³⁹Pu распавшихся за 10 лет:

Распад ²³⁹Pu приводит к появлению трех -линий при энергиях и с вероятностями распада, указанными в таблице.

,МэВ	,%
5.107	11.5
5.145	15.1
5.157	78.3

=5.1 МэВ. Масса тела М=70 кг. Поглощенная доза