RU2790951C1 - Способ определения кратности ослабления флюенса энергии рентгеновского излучения образцами многокомпонентных рентгенозащитных материалов - Google Patents
Способ определения кратности ослабления флюенса энергии рентгеновского излучения образцами многокомпонентных рентгенозащитных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2790951C1 RU2790951C1 RU2022115591A RU2022115591A RU2790951C1 RU 2790951 C1 RU2790951 C1 RU 2790951C1 RU 2022115591 A RU2022115591 A RU 2022115591A RU 2022115591 A RU2022115591 A RU 2022115591A RU 2790951 C1 RU2790951 C1 RU 2790951C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray
- attenuation
- sample
- radiation
- multiplicity
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 34
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 claims abstract description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 102100025275 Monocarboxylate transporter 3 Human genes 0.000 description 1
- 206010073310 Occupational exposures Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 231100000675 occupational exposure Toxicity 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 238000000988 reflection electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Использование: для определения кратности ослабления флюенса энергии рентгеновского излучения (РИ) образцами многокомпонентных рентгенозащитных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют облучение исследуемого образца рентгеновским излучением (РИ) и измеряют значения характеристик излучения до и после взаимодействия с материалом образца, а также выполняют корректировку расчетного значения кратности ослабления флюенса энергии рентгеновского излучения, полученного для идеализированного образца при заданных условиях воздействия, на коэффициент, равный отношению экспериментального к расчетному значению кратности ослабления поглощенной дозы для экспериментальных условий воздействия. Технический результат: расширение номенклатуры объектов испытаний, существенное снижение трудоемкости определения кратности ослабления, а также возможность получения данных с использованием доступных рентгеновских установок и средств дозиметрии. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области методологии проведения испытаний противорадиационной защиты (ПРЗ) объектов и может быть использовано в специализированных центрах по радиационным испытаниям. Испытания ПРЗ объектов проводятся в ходе расчетно-экспериментальной оценки защитных свойств от рентгеновского излучения, воздействующего на объект в экстремальных ситуациях. Способ предназначен для определения кратности ослабления флюенса энергии рентгеновского излучения (РИ) образцами многокомпонентных рентгенозащитных материалов (РЗМ).
Известен способ определения массового коэффициента ослабления РИ образцом многокомпонентного материала [1]. Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) к предлагаемому изобретению. Известный способ (прототип) заключается в облучении исследуемого образца и образца сравнения рентгеновским излучением, при этом: энергию первичного излучения, с целью повышения точности определения, выбирают большей энергии К-края поглощения любого из элементов, входящих в состав образца, спектрометром измеряют отношение интенсивностей некогерентно рассеянного серией стандартных образцов с различным и известным элементным составом и образцом сравнения с интенсивностью первичного излучения. По указанному отношению интенсивностей вычисляют массовый коэффициент ослабления. Сущность данного изобретения состоит в компенсации трудноконтролируемых изменений рассеивающей способности исследуемого образца, вызванных изменением его элементного состава, за счет регистрации вместе с некогерентно рассеянным образцом излучением части когерентно рассеянного им излучения. Целью известного изобретения является повышение точности определения массового коэффициента ослабления. Данный способ (прототип) имеет ряд недостатков: ограничения по номенклатуре (химическому составу) исследуемых образцов (до 26 элемента периодической системы химических элементов [1]), высокая стоимость используемого оборудования, трудоемкость.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание способа определения кратности ослабления флюенса энергии РИ образцами многокомпонентных РЗМ, при котором отсутствуют ограничения по номенклатуре образов и значительно снижена стоимость используемого оборудования, при этом достигается приемлемая для решения практических задач точность оценок.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение номенклатуры объектов испытаний, существенное снижение стоимости и трудоемкости определения кратности ослабления, а также возможность получения данных с использованием доступных рентгеновских установок и средств дозиметрии.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в качестве средства измерения применяют термолюминесцентную систему дозиметрического контроля, которая имеет существенно более низкую стоимость (примерно, в 12 раз дешевле), чем стоимость спектрометра, применяемого для осуществления способа-прототипа; а в качестве данных для определения расчетно-экспериментального значения кратности ослабления флюенса энергии РИ образцами многокомпонентных РЗМ используют расчетные и экспериментальные значения поглощенной дозы РИ в термолюминесцентном детекторе (ТЛД) определенной дозиметрической системы перед образцом и в ТЛД этой системы за образцом для экспериментальных условий воздействия, а также расчетное значение кратности ослабления флюенса энергии образцом РЗМ при воздействии рентгеновского излучения для заданных условий воздействия.
Под экспериментальными условиями воздействия понимаются условия облучения с использованием рентгеновской установки.
Под заданными условиями воздействия понимаются условия, определенные программой-методикой испытания образцов.
Для осуществления заявляемого способа используются следующие расчетные и экспериментальные средства.
Расчетные исследования проводятся с использованием программ и комплексов, позволяющих моделировать прохождение электронно-фотонного излучения в веществе в 2D или 3D геометрии в энергетическом диапазоне от 1 до 110 кэВ с учетом всех основных эффектов взаимодействия излучения с веществом. Используемые в программах математические модели и алгоритмы должны обеспечивать несмещенную оценку требуемых функционалов излучения с учетом эффектов нарушения баланса заряженных частиц, а также оценку статистической неопределенности рассчитываемых значений. Расчетные программы должны использовать современные базы оцененных данных ядерно-физических констант взаимодействия излучения с веществом.
Посредством расчетов определяются:
- спектрально-энергетическое распределение РИ экспериментальной установки, воздействующего на образец;
- кратности ослабления флюенса энергии РИ образцом РЗМ для заданных условий воздействия;
- кратности ослабления поглощенной дозы РИ образцом РЗМ для экспериментальных условий воздействия.
Экспериментальные исследования проводятся с использованием облучательных рентгеновских установок. В качестве средств измерений значений поглощенной дозы применяется термолюминесцентная система дозиметрического контроля, аттестованная для измерений дозы, формируемой фотонами с энергией, находящейся в требуемом диапазоне энергий РИ.
Схема размещения детекторов при проведении измерений значений поглощенной дозы РИ приведена на Фиг., где: 1 - источник рентгеновского излучения; 2 - ТЛД - детектор, расположенный перед образцом РЗМ; 3 - ТЛД - детектор, расположенный за образцом РЗМ; 4 - образец защиты; 5 - защита от фона.
Экспериментальным путем определяются:
- значения поглощенной дозы в детекторах 2 и 3, размещенных перед и за образцом РЗМ соответственно;
- кратности ослабления поглощенной дозы РИ образцом РЗМ для экспериментальных условий воздействия.
Оценка защитных свойств образцов РЗМ (кратности ослабления флюенса энергии РИ) для заданных условий воздействия РИ осуществляется расчетно-экспериментальным способом, при реализации которого определяются:
1. Расчетное значение кратности ослабления флюенса энергии образцом РЗМ для заданных условий воздействия РИ:
где х0 - линейная (см) или массовая (см/г2) толщина материала;
ΨOp - рассчитанное значение флюенса энергии РИ без защиты (образца) для заданных условий воздействия;
Ψp(x0) - рассчитанное значение флюенса энергии РИ за слоем материала толщиной x0.
2. Расчетное значение кратности ослабления поглощенной дозы РИ образцом РЗМ излучения в ТЛД для экспериментальных условий воздействия РИ:
где х0 - линейная (см) или массовая (см/г2) толщина материала;
DOp - расчетное значение поглощенной дозы излучения в ТЛД 2 перед образцом;
Dp(x0) - расчетное значение поглощенной дозы излучения в ТЛД 3 за образцом РЗМ толщиной х0.
3. Экспериментальное значение кратности ослабления поглощенной дозы излучения образцом РЗМ для экспериментальных условий воздействия РИ:
где DОэ - измеренное значение поглощенной дозы излучения в ТЛД 2 перед образцом;
Dэ - измеренное значение поглощенной дозы излучения в ТЛД 3 за образцом.
4. Расчетно-экспериментальное значение кратности ослабления флюенса энергии РИ 
образцом РЗМ для заданных условий воздействия РИ:
где 
- расчетное значение кратности ослабления флюенса энергии РИ образцом РЗМ для заданных условий воздействия;
5. Оценка относительной неопределенности uD измерения поглощенной дозы D осуществляется в соответствии с [2] по следующим соотношениям:
где Х - значение измеряемой величины;
xi - при многократных (n) наблюдениях в неизменных условиях значение показаний, полученных при i-ом наблюдении;
σ - среднее квадратическое отклонение для xi,
uS - относительная статистическая неопределенность;
t - коэффициент Стьюдента (в технических измерениях Р=0.95 и при достаточно большом числе наблюдений (n=5÷10) принимают tP=2 для нормального закона распределения случайной величины);
uD - относительная неопределенность измерений;
uδ - относительная неопределенность, обусловленная погрешностью СИ и МВИ (для измерений, связанных с определением относительных величин, - например, зависимость показаний детектора от толщины защиты - исключается систематическая погрешность и погрешность, связанная с передачей единиц измерения; для применяемых СИ и МВИ uδ=0.05).
6. Относительные неопределенности uK экспериментальных значений кратности ослабления поглощенной дозы KD, полученных по соотношению (3), рассчитываются по соотношению:
где uD0 - относительная неопределенность измерений дозы перед образцом;
uD - относительная неопределенность измерений дозы за образцом [3].
Способ реализуется следующим образом:
1. На основании представленных разработчиком данных о содержании в образцах РЗМ «чистых» элементов рассчитывается значение флюенса энергии РИ без образца и за образцом для заданных условий воздействия. По соотношению 1 определяется кратность KΨр(х0) ослабления флюенса энергии для заданных условий воздействия.
2. На основании заданных условий воздействия, определяются экспериментальные условия воздействия (выбор установки, энергии, тока, времени).
3. Для экспериментальных условий воздействия рассчитываются энергетические характеристики поля излучения, воздействующего на образцы при проведении экспериментальных исследований.
4. Для представленных опытных образцов рассчитываются значения поглощенной дозы излучения в ТЛД 2 и 3 (см. Фиг.). По соотношению 2 определяется кратность ослабления поглощенной дозы излучения KDp(x0) для экспериментальных условий воздействия.
5. С использованием ТЛД 2 и 3 (см. Фиг.) проводят измерения поглощенной дозы перед образцом РЗМ и за образцом. По соотношению 3 рассчитывают экспериментальные значения кратности ослабления поглощенной дозы излучения КDэ(х0).
6. Расчетно-экспериментальное значение кратности ослабления флюенса энергии КΨрэ(х0) представленных образцов РЗМ для заданных условий воздействия РИ рассчитывают по соотношению 4.
7. Проводится оценка относительной неопределенности измерения поглощенной дозы по соотношениям 5 и 6.
Проверка способа проведена на рентгенодиагностической установке «ПРДУ» с рентгеновской трубкой 0,3БПВ32-100 с массивной W мишенью (ТУ 4276-003-83753518-2013). Ускоряющее напряжение - от 30 до 100 кВ, ток - от 10 до 100 мкА, угол выхода РИ - 10°. Для уменьшения вклада рассеянного излучения от помещения, а также для обеспечения радиационной безопасности ПРДУ помещена в рентгенозащитную камеру.
В качестве системы для измерений значений поглощенной дозы применена термолюминесцентная система дозиметрического контроля фирмы BICRON с дозиметрами типа HARSHAW серии 8806 (Сертификат об утверждении типа средств измерений военного назначения RU.E.38.018.B №10068 бессрочный от 22.05.2001). В качестве детекторов излучения использовались слайд-карты с 4-мя ТЛ элементами. Результаты расчетных исследований выполнены с использованием программы РЭМП [4].
Источники информации
1. Авторское свидетельство № SU 1099260 А от 14.01.1983 г. «Способ определения массового коэффициента ослабления рентгеновского излучения образцом (его варианты)».
2. МУ 2.6.1.25-2000 (Методическое обеспечение радиационного контроля на предприятии. Том 1. Дозиметрический контроль внешнего профессионального облучения. Общие требования. Методические указания МУ 2.6.1.25-2000. 1 / М: Минатом, Минздрав, ФУМБЭП, 2000, с. 57-110).
3. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. Перевод с английского. М., «Мир», 1972.
4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012660589 РФ. Библиотека функций для вычисления параметров радиационных и электромагнитных полей. М.Б. Марков, А.В. Березин, А.И. Потапенко и др., правообладатель - ФГБУ ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, опубл. 23.11.12.
Claims (5)
- Способ определения кратности ослабления флюенса энергии рентгеновского излучения (РИ) образцами многокомпонентных рентгенозащитных материалов, заключающийся в облучении исследуемого образца РИ и измерении значений характеристик излучения до и после взаимодействия с материалом образца, с использованием которых вычисляют кратность ослабления флюенса энергии, отличающийся тем, что значение кратности ослабления флюенса энергиидля заданной толщины образца х0 рассчитывают по соотношению:
-
- где- расчетное значение кратности ослабления флюенса энергии РИ для заданных условий воздействия;
- - расчетное значение кратности ослабления поглощенной дозы излучения образцом при его облучении излучением рентгеновской установки,
- - экспериментальное значение кратности ослабления поглощенной дозы излучения образцом при его облучении излучением рентгеновской установки.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2790951C1 true RU2790951C1 (ru) | 2023-02-28 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834472A1 (ru) * | 1979-09-07 | 1981-05-30 | Центральный Научно-Исследовательскийинститут Травмотологии И Ортопедии Им.H.H.Приорова | Способ измерени толщины сло КРАТНОгО ОСлАблЕНи РЕНТгЕНОВСКОгОизлучЕНи |
| SU1099260A1 (ru) * | 1983-01-14 | 1984-06-23 | Сибирский государственный проектный и научно-исследовательский институт цветной металлургии | Способ определени массового коэффициента ослаблени рентгеновского излучени образцом (его варианты) |
| US4785401A (en) * | 1985-09-28 | 1988-11-15 | U.S. Philips Corporation | Method and device for determining an energy-independent X-ray attenuation factor in a region of an object |
| RU2171980C2 (ru) * | 1999-07-27 | 2001-08-10 | Кульбеда Владимир Емельянович | Способ распознавания химического состава объектов по ослаблению ими рентгеновского излучения |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834472A1 (ru) * | 1979-09-07 | 1981-05-30 | Центральный Научно-Исследовательскийинститут Травмотологии И Ортопедии Им.H.H.Приорова | Способ измерени толщины сло КРАТНОгО ОСлАблЕНи РЕНТгЕНОВСКОгОизлучЕНи |
| SU1099260A1 (ru) * | 1983-01-14 | 1984-06-23 | Сибирский государственный проектный и научно-исследовательский институт цветной металлургии | Способ определени массового коэффициента ослаблени рентгеновского излучени образцом (его варианты) |
| US4785401A (en) * | 1985-09-28 | 1988-11-15 | U.S. Philips Corporation | Method and device for determining an energy-independent X-ray attenuation factor in a region of an object |
| RU2171980C2 (ru) * | 1999-07-27 | 2001-08-10 | Кульбеда Владимир Емельянович | Способ распознавания химического состава объектов по ослаблению ими рентгеновского излучения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chetty et al. | Photon beam relative dose validation of the DPM Monte Carlo code in lung‐equivalent media | |
| Braunn et al. | Nuclear reaction measurements of 95 MeV/u 12C interactions on PMMA for hadrontherapy | |
| Kurudirek | Photon buildup factors in some dosimetric materials for heterogeneous radiation sources | |
| Freud et al. | Deterministic simulation of first-order scattering in virtual X-ray imaging | |
| Mittone et al. | An efficient numerical tool for dose deposition prediction applied to synchrotron medical imaging and radiation therapy | |
| Schneider et al. | Spatial resolution of proton tomography: methods, initial phase space and object thickness | |
| Achmad et al. | An X-ray Compton scatter method for density measurement at a point within an object | |
| Bruzzi et al. | Prototype tracking studies for proton CT | |
| Kugel et al. | Validating a double Gaussian source model for small proton fields in a commercial Monte-Carlo dose calculation engine | |
| Kim et al. | Practical considerations for reporting surface dose in external beam radiotherapy: a 6 MV X-ray beam study | |
| RU2790951C1 (ru) | Способ определения кратности ослабления флюенса энергии рентгеновского излучения образцами многокомпонентных рентгенозащитных материалов | |
| Endrizzi et al. | Application of an expectation maximization method to the reconstruction of X-ray-tube spectra from transmission data | |
| Nguyen et al. | Calibration of a neutron dose rate meter in various neutron standard fields | |
| Polo et al. | Response of a TLD badge to the new operational quantity Hp (θ): Monte Carlo approach | |
| Sutton et al. | The characterization and transmission of scattered radiation resulting from x-ray beamsfiltered with zero to 0.99 mm copper | |
| Nguyen et al. | 239PuBe neutron reference field: Physical and dosimetric parameters | |
| Vahabi et al. | Investigations of radiation properties, photon interaction parameters and water equivalence of some polymers used in the construction of ionization chambers for low energy X-ray beams | |
| Jalbout et al. | Spectral reconstruction by scatter analysis for a linear accelerator photon beam | |
| Yoon et al. | Development of A 14.8-Mev mono-energetic neutron field in Korea research institute of standards and science | |
| Patrocinio et al. | Limiting values of backscatter factors for low-energy x-ray beams | |
| Tominaga et al. | Influence of distant scatterer on air kerma measurement in the evaluation of diagnostic X-rays using Monte Carlo simulation | |
| Sahoo et al. | Measurement of neutron dose from p+ 181Ta reaction at different proton energies via LET spectrometry | |
| Peleshko et al. | 239Pu–Be-Source based neutron reference fields | |
| Khallouqi et al. | Characterization of backscatter factors for various tissue substitutes in diagnostic radiology: a Monte Carlo investigation | |
| RU2507541C1 (ru) | Способ определения параметров ионизирующего воздействия на исследуемый образец импульсного высокоинтенсивного излучения |