RU2008693C1

RU2008693C1 - Ionizing radiation doze meter based on electret using

Info

Publication number: RU2008693C1
Authority: RU
Inventors: Г.К. Новиков; М.С. Мецик; Л.Н. Новикова
Original assignee: Иркутский государственный университет
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: radiation metering technology. SUBSTANCE: doze meter has radiation pickup made from micaplaste with phtorphlogopite as electret type dosimeter for doze range from 0,02 to 10 m rad. EFFECT: more useful dosimeter for individual use. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений индивидуальными дозиметрами и может быть использовано для контроля доз, получаемых персоналом, работающим с рентгеновским излучением или радиоактивными изотопами. The invention relates to the field of registration of ionizing radiation with individual dosimeters and can be used to control doses received by personnel working with x-ray radiation or radioactive isotopes.

Известно использование в качестве чувствительного элемента материала с широкой запрещенной зоной, глубокими уровнями захвата и с высокой подвижностью носителей заряда в частности алмаза. Для измерения остаточного заряда после облучения чувствительного элемента измеряемым ионизирующим излучением чувствительный элемент освещают зондирующим светом с интенсивностью в 10-1000 раз меньше, чем при создании электретного состояния и измеряют изменение тока во внешней цепи [1] . It is known to use a material with a wide forbidden zone, deep capture levels, and high mobility of charge carriers, in particular, diamond, as a sensitive element. To measure the residual charge after irradiating the sensitive element with measured ionizing radiation, the sensitive element is illuminated with probing light with an intensity of 10-1000 times less than when creating the electret state and the current change in the external circuit is measured [1].

Известно использование для измерения дозы ионизирующего излучения кристаллов слюды [2] . Из исследований спектров ТСД установлено, что электретное состояние в кристаллах слюды обусловлено электрически активными поверхностными центрами захвата электронов и дырок, концентрация которых зависит от степени гидратации кристаллов. Электрически активные центры могут отжигаться в процессе нагревания и вновь восстанавливаться после облучения ионизирующим излучением. Электретные свойства кристаллов слюды, прогретых в течение 1 ч при Т = 650 К, обратимо восстанавливаются после их облучения ионизирующими излучениями - рентгеновским или γ -излучением Co⁶⁰.It is known to use mica crystals to measure the dose of ionizing radiation [2]. From studies of the TSD spectra, it was found that the electret state in mica crystals is due to electrically active surface capture centers of electrons and holes, the concentration of which depends on the degree of hydration of the crystals. Electrically active centers can be annealed during heating and restored again after irradiation with ionizing radiation. The electret properties of mica crystals heated for 1 h at T = 650 K are reversibly restored after their irradiation with ionizing radiation — X-ray or γ-radiation of Co ⁶⁰ .

Наиболее близким к изобретению является индивидуальный дозиметр ионизирующего излучения, выполненный в виде электрета, заключенного в герметический корпус, содержащий газ, например воздух [3] . Под действием излучения происходит бомбардировка поверхности электрета ионами из воздуха, которые ускоряются полями напряженностью до 30 кВ/см. В результате этого электрет деполяризуется. Необратимость этого процесса обеспечивает "Запоминание" зарегистрированной дозы. Closest to the invention is an individual dosimeter of ionizing radiation, made in the form of an electret, enclosed in a sealed enclosure containing gas, such as air [3]. Under the influence of radiation, the electret surface is bombarded by ions from the air, which are accelerated by fields of intensity up to 30 kV / cm. As a result, the electret is depolarized. The irreversibility of this process provides "Remembering" the registered dose.

Основным недостатком прототипа является то, что чувствительный элемент ЭД может деполяризоваться за счет собственной проводимости материала электрета, что является дополнительным источником погрешностей при определении дозы ионизирующего излучения. The main disadvantage of the prototype is that the sensitive element of the ED can be depolarized due to the intrinsic conductivity of the electret material, which is an additional source of errors in determining the dose of ionizing radiation.

Цель изобретения - исключение мешающего влияния деполяризации ЭД в процессе хранения. The purpose of the invention is the elimination of the interfering effect of depolarization of ED during storage.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве ЭД используется слюдопласт на основе фторфлогопита. При этом в процессе регистрации дозы ионизирующего излучения ЭД находится в неполяризованном состоянии, поэтому процесс естественной разрядки электретного дозиметра за счет проводимости материала дозиметра на результаты измерения дозы ионизирующего излучения влияния не оказывает. Поляризация ЭД производится непосредственно перед измерением дозы излучения, например при измерении спектров токов термостимулированной деполяризации слюдопласта. This goal is achieved by the fact that as an ED, mica is used based on fluorophlogopite. Moreover, in the process of recording a dose of ionizing radiation, the ED is in an unpolarized state, therefore, the process of the natural discharge of the electret dosimeter due to the conductivity of the material of the dosimeter does not affect the results of measuring the dose of ionizing radiation. The polarization of ED is carried out immediately before measuring the radiation dose, for example, when measuring the spectra of currents of thermally stimulated depolarization of mica.

Доза излучения измеряется предлагаемым дозиметром в интервале 0,02-10 Мрад. Интервал обусловлен тем, что от 0 до 10 Мрад величина тока ТСД в максимуме линейно зависит от дозы рентгеновского излучения. Выше 10 Мрад невозможно с точностью определить зависимость величины тока ТСД от дозы рентгеновского излучения. Нижний интервал 0,02 Мрад обусловлен чувствительностью дозиметра. Для определения дозы меньше 0,02 Мрад необходим более чувствительный дозиметр, что не входит в поставленную задачу. The radiation dose is measured by the proposed dosimeter in the range of 0.02-10 Mrad. The interval is due to the fact that from 0 to 10 Mrad the value of the TSD current at the maximum linearly depends on the dose of x-ray radiation. Above 10 Mrad it is impossible to accurately determine the dependence of the TSD current on the dose of x-ray radiation. The lower interval of 0.02 Mrad is due to the sensitivity of the dosimeter. To determine a dose of less than 0.02 Mrad, a more sensitive dosimeter is needed, which is not included in the task.

Электретный дозиметр изготовлен и испытан следующим образом. Образец слюдопласта на основе слюды флогопит, геометрическими размерами 10х10 мм и толщиной 50 мкм отжигается в течение 1 ч при Т = 650^оС, а затем помещается в специальный карандаш из органического стекла. После облучения ионизирующим излучением (рентгеновская установка УРС-50 или РЭИС) электретный дозиметр запасает дозиметрическую информацию. Для считывания запасенной дозиметрической информации слюдопласт поляризуют в электрическом поле коронного разряда или электроэлектрированием. Поглощенную дозу излучения определяют по величине максимума деполяризационного тока в спектре ТД. После охлаждения до комнатной температуры ЭД готов к повторной регистрации ионизирующего излучения.The electret dosimeter is manufactured and tested as follows. Micaceous sample based on phlogopite mica, the geometrical dimensions of 10x10 mm and a thickness of 50 microns is annealed for 1 hour at T = 650 ^{° C,} and then placed in a special plexiglass pencil. After irradiation with ionizing radiation (X-ray machine URS-50 or REIS), the electret dosimeter stores dosimetric information. To read the stored dosimetric information, the micaceous material is polarized in the electric field of a corona discharge or by electro-electrification. The absorbed radiation dose is determined by the value of the maximum depolarization current in the spectrum of the TD. After cooling to room temperature, the ED is ready for re-registration of ionizing radiation.

На фиг. 1 показаны спектры ТСД после облучения слюдопластового дозиметра различными дозами рентгеновского излучения (трубка с вольфрамовым антикатодом V = 40 кВ, I = 10 мА) соответствующими десяти (кривая 1), двадцати (кривая 2) и тридцати (кривая 3) минутам облучения; на фиг. 2 приведена зависимость наведенного максимума тока ТСД от времени (дозы) облучения. В указанном интервале доз 0,02-10 Мрад величина тока ТСД в максимуме линейно зависит от дозы рентгеновского излучения. In FIG. Figure 1 shows the TSD spectra after irradiation of a micaceous plastic dosimeter with different doses of x-ray radiation (tube with a tungsten anticathode V = 40 kV, I = 10 mA) corresponding to ten (curve 1), twenty (curve 2) and thirty (curve 3) minutes of exposure; in FIG. Figure 2 shows the dependence of the induced maximum of the TSD current on the time (dose) of irradiation. In the indicated dose range of 0.02-10 Mrad, the maximum TSD current at a maximum linearly depends on the dose of x-ray radiation.

Основным преимуществом ЭД на основе слюдопластов из слюды фторфлогопит является то, что они способны накапливать дозу, получаемую в различные очень длительные промежутки времени. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 537549, кл. G 01 T 1/14, 1975. The main advantage of mica-based ED from mica fluorophlogopite is that they are able to accumulate the dose received at various very long periods of time. (56) 1. USSR author's certificate N 537549, cl. G 01 T 1/14, 1975.

2. Новиков Г. К. , Мецик М. С. и др. Электретный эффект и электрическая релаксация в кристаллах слюды. Известия ВУЗов, сер. Физика, N 10, 1991, с. 99-101. 2. Novikov G. K., Metzik M. S. et al. Electret effect and electric relaxation in mica crystals. University News, ser. Physics, N 10, 1991, p. 99-101.

Claims

The use of mica plastics from fluorophlogopite mica as electret dosimeters of ionizing radiation in the dose range 0.02-10 Mrad.