|
|
|
Részletesen az ADM mérés 2. pontjában olvasható. Ez - és csak ez - a rész mind a két mérésben ugyanaz.
Az ionizáló sugárzást dokumentálhatóan mérő eszközök a film- és a szilárdest-doziméterek. Az utóbbiak csoportjából kiemelkednek a termolumineszcens kristályok, kis méretükkel, energia-függetlenségükkel és nagy érzékenységükkel.
A termolumineszcens doziméterek bármikor kiértékelhetők, ideálisak a változó dózisteljesítményű helyenken (pl.: kamionvizsgáló-röntgen, nagy magasságban hosszú utat megtevő repülőgépek személyzete). Itt ugyanis rögtön kell tudni, mekkora dózist kapott az illető, a besugárzás energiájáról nem tudunk meg semmit. A kiolvasás egyúttal törli a dózismérőt; ha itt hiba történik, elvész az adat.
A filmdozimétert (Magyarország 2013 márciusáig ezt használta személyi dozimetriára) kéthavonta szokás kicserélni és előhívni. A feketedés alapján többször is ki lehet értékelni, jól archiválható, meghatározható a besugárzást végző foton energiája, a sugárnyaláb - ha van - iránya, de szélsőséges esetben harmadévet kell várni a kiértékelés eredményére.
A gyakorlaton használt GM-csöves dózisteljesítmény-mérő (MiniRay) "csak" mutatja a pillanatnyi értéket, ezért nem soroljuk a dokumentálhatóan mérő eszközök közé.
A termolumineszcens detektorok működésének alapja, hogy az ionizáló sugárzás (általában gamma-sugárzás) hatására a kristályok egyes elektronjai gerjesztett állapotba kerülnek, majd a kristály szennyezőatomjainak helyén befogódnak, és onnan csak felmelegítés hatására lépnek ki és térnek vissza az alapállapotba. Az alapállapotba való visszatéréskor látható, vagy ahhoz közeli hullámhosszú fényt emittálnak. A kibocsátott fotonok száma - ami fotoelektron-sokszorozóval mérhető - arányos a doziméterben (a kristályokban) eredetileg elnyelt sugárdózissal.
A kifűtés hatására a kristály hőmérséklete nagyjából lineárisan változik. Az idő függvényében a fotonok kilépési gyakorisága (a fényhozam) jellegzetes görbét (1) mutat (1. ábra). Egy gyorsan lecsengő, kis hőmérsékletekhez tartozó csúcs (3) után következik a nagyobb, szélesebb, és dozimetriai célokra használni kívánt fényhozam-csúcs (2). A kifűtés végére a még gerjesztett állapotban levő elektronok elfogynak, a görbe lecseng. További fűtés hatására már a hőmérsékleti sugárzásból (izzás) származó fotonok (4) szólaltatják meg a fotoelektronsokszorozót. Ezen kívül igen nagy dózisok esetén egy nagy hőmérsékletekhez tartozó csúcs is megjelenik, amint az a 1. ábra jobb oldalán látható. Ez utóbbi a labormérés alatt nem lesz lényeges. A mérés feldolgozása abban áll, hogy a középső, dózissal arányos csúcs területét minél pontosabban megállapítsuk. Ehhez a fénygörbét numerikusan integrálni kell az integrálási határokat úgy beállítva, hogy a kis hőmérsékletű csúcs és a hősugárzás járuléka minél kisebb legyen, de a dozimetrikus csúcsból minél nagyobb hányad közéjük essen. Ekkor az integrál értéke arányos a besugárzás dózisával. A kettő közötti arányossági faktort ismert aktivitású forrással elvégzett kalibráció során állapíthatjuk meg. Ezt a faktort a kristály mennyisége (tömege), érzékenysége és a fotoelektron-sokszorozó hatásfoka szabja meg, ezért minden doziméterre eltérő. A faktor, valamint az intergálási határok a doziméterek egyéni memóriájába vannak programozva, de lehetőség van azok felülírására. A kifűtéssel a dozimétert tulajdonképpen lenulláztuk, alig maradnak benne gerjesztett állapotú elektronok. Ez a maradék-dózis a nagyon csekély, 1 nSv alatti.
A laboratóriumi gyakorlat során a Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet által kifejlesztett dózismérőt fogjuk használni. (Ez a földi, továbbfejlesztett változata az az űreszközök generációinak fedélzetén évtizedek óta sikeresen használt
Pille
TL dózismérőnek.)
Ez a PorTL rendszer, megfelelő dózismérővel alkalmas környezeti dózisegyenérték mérésére a 10 uSv - 100 mSv tartományban, 48 - 1250 keV-es foton energiatartományában.
A környezeti dózisegyenérték - H*(d) - az ICRU-fantom felszíne alatt 10 mm mélyen mért dózis [7], 8. oldal.
Az ICRU fantom az International Committee on Radiation Units and Measurements által ajánlott próbatest. Ez az emberi törzshöz hasonló méretű (30 cm átmérőjű) és összetételő (1 g/cm-3 sűrűségű, oxigénből 76,2%, szénből 11,1%, hidrogénből 10,1% és nitrogénből 2,6% álló) gömb.
(A többi fontos dózisfogalom:
elnyelt-,
egyenérték- és
effektív dózis
definíciója a
Környezetfizikai Minilexikonban található meg.)
A berendezés több, - esetünkben négy - dózismérőből és a hozzájuk tartozó kiolvasóból áll.
A dózismérő ~1 cm átmérőjű, ~8 cm hosszú henger.
A kitört- és keresztmetszeti rajza a 2. és 3. ábrán látható:
A dózismérőket a műanyag tokjukba kell tárolni, csak a kiolvasáskor kell kivenni. Ekkor a patron - pozicionálás után - finoman be kell nyomni a kiolvasó (4. ábra) kulcsába, ezt pedig behelyezni a kulcsbefogadó nyílásba. Ekkor a fedőlemez beljebb tolódik és a fotoelektron sokszorozó "rálát" a TLD kristályra.
A kiolvasó bekapcsolás után rövid időn belül méréskész állapotba kerül (5.a ábra). Ha a kulcsot az óramutató körüljárási irányának megfelelően negyed fordulatot elforgatjuk, megkezdődik a mérés. Leolvasható a patron azonosító száma és a lapka pillanatnyi hőmérséklete (5.b ábra).
A TLD blokkot a beépített fűtöelem fölmelegíti, a fotoelektron-sokszorozó fölveszi a kifűtési görbét. (Valójában tizedmásodpercenként megszámolja a felvillanásokat és ezt az idő függvényében ábrázolja.) Így kapjuk meg az 1. ábrán látható grafikont.
A mérés végén megjelenik a kiolvasott dózis (6.a ábra). Fölötte balra a patron azonosítója és jobbra annak a memóriaterületnek - blokknak - a sorszáma, ahol a mérés adati vannak. A ">" jelű gombbal elő lehet hívni a mérés összegezett adatait is (6.b ábra). (A kiolvasó 1920 blokk tárolására képes.)
A grafikus LCD-n megjeleníthetjük a kifűtési görbét és az integrálási határokat is.
A patront még egyszer - öt perc késleltetés után - kiolvasva és a két dózisértéket egymásból kivonva kapjuk meg a tényleges dózist.
Öt percnél hamarabb nem szabad újra kiolvasni ugyanazt a patront.
Ha a tényleges dózist az expozíciós idővel (ami alatt a besugárzás történt) elosztjuk, akkor kapjuk meg a(z átlagos) dózisteljesítményt, mSv/h, uSv/h, vagy nSv/h egységekben.
(Ha megfelelő hosszúságú volt a két kiolvasás között eltelt idő, akkor a kiolvasó is megadja a dózisteljesírtményt, de ez csak akkor mérvadó, ha nem változott jelentősen a besugárzás intenzitása.)
A kiolvasó blokk-vázlata az 8. ábrán látható; főbb részeknek a mikroprocesszort (µP), a fűtés tápegységét, fotoelektronsokszorozót (PMT), szélessávú I/U és A/D konvertert, nagyfeszültségű tápegységet (HV) és a grafikus LCD kijelzőt tekintjük
A kiolvasó kijelzőjén az összes adat elérhető az előlapi kezelőszervekkel, erre vonatkozóan a kezelési utasításban található bővebb információ. A kiolvasó összeköthető számítógéppel is, (RS-232), így sokkal kezelhetőbbek az adatok.
1. Ellenőrizzük a -1.102-ben lévő Am-241 sugárforrás árnyákolását!
Először olvassuk ki sorban mind a négy patront, egymás után, majd ismételjük meg a sorozatot!
Szokásos ütemben végezve, mire az első újra sorra kerül, eltelik a két kiolvasás közötti "kötelező" öt perces idő.
Ha előtte hosszabb ideig nem történt kiolvasás és a háttérsugárzásból értékelhető mennyiségű dózis jött össze, meghatározhatjuk a háttér dózisteljesítményét.
Másodszor helyezzük ki a gyakorlatvezető által megadott helyekre (izotóp mellé, árnyékolás szélére, ablakba, mérőhelyre) a dózismérőket! Jegyezzük föl a kihelyezés idejét (percre pontosan)!
Harmadszor szedjük be a dózismérőket! A kihelyzés óta eltelt időt tekintjük expozíciós időnek.
Negyedszer: olvassuk ki (megint két sorozatban, az előbbiekhez hasonlóan) a dózismérőket!
Ötödször: gyakorlatvezetőtől meghatározott formában küldjük el a mérési adatokat!
2. Mérjük meg - GM-csöves sugárzásmérővel - a háttérsugárzás dózisteljesítményét két adott helyen, az épületen belül és kívül, a gyakorlatvezető által megadott paraméterekkel!
Hasonlítsuk össze ezt a magyar gamma-dózisteljesítmény
értékkel!
Határozzuk meg a dózisteljesítményt a négy adott helyen!
A kiszámított illetve mért értékekhez mindenhol adjunk meg hibahatárokat is!
A kalibráció szisztematikus relatív hibáját a doziméterek esetén ±20%-al becsüljük, a sztochasztikus relatív hiba pedig a mért dózissal csökken: [1+(33/D)2]1/2 %, ahol a D dózist µSv-ben kell megadni. Adjuk meg a kétféle abszolút hiba kvadratikus összegét, mint mérési hibát, a mért értékeink mellett! Használjunk µSv, µSv/h illetve nSv/h egységeket!
Számítsuk ki, mennyi idő alatt érnénk el az adott helyen a lakossági korlátot, az éves magyarországi háttérsugárzásnak megfelelő évi 2,5 mSv-et és a foglalkozási sugárterhelés 150 mSv-es, szemlencsére vonatkozó éves korlátját!
Adjuk meg a háttér GM-csöves sugárzásmérővel meghatározott dózisteljesítményt és a szórását az épületen belül és kívül! Ezt vessük össze az országos adatokkal!
Az összes vastagon kiemelt kérdésre kell tudni a választ ahhoz, hogy valaki mérhessen!