SU1259198A1 - Способ непосредственного контрол тканевой и эквивалентной дозы тепловых нейтронов - Google Patents

Description

I1

Изобретение относитс  к области дозиметрии нейтронов и может быть использовано в радиационной медицине и других област х народного хоз йства , где необходимо измер ть тканевую дозу тепловых нейтронов (ТДТН) и эквивалентную дозу тепловых нейтронов (ЭДТН)с

Цель изобретени  - повьппение точности контрол  путем непосредственно го определени  компонентов тканевой и эквивалентной доз тепловых нейтронов на облучаемом объекте, соответствующих различным продуктам  дерных реакций тепловых нейтронов с нуклида ми элементов биологического объекта произвольного элементного состава

Способ заключаетс  в том, что опрдел ют: энергию мгновенного у -излучени , возникающего при взаимодейст- ВИИ тепловых нейтронов с нуклидами облучаемого исследуемого биоло -ичес- кого объекта; энергии продуктов прошедших  дерных реакций на нуклидах каждого из элементов биологического объекта; количество всех прошедших в облучаемом биологическом объекте  дерных реакций. Способ позвол ет обеспечить возможность непосредственного определени  компонентов ТДТН и ЭДТН на самих биологических объектах , что ранее в известных способах не. осуществл лось Спектры jf -излучени  используют дл  получени  информации об элементном составе облучае- мых объектов, однако в предложенном способе из измеренного спектра -излучени  получают значени  компоненто ТДТН и ЭДТН без определени  элементного состава биологического объекта,

Определение ТДТН и ЭДТН по числу всех  дерных реакций, прошедших непосредственно в самом исследуемом объекте, наход щемс  в изучаемых услови х облучени , существенно по- вышает достоверность определени  ТДТН и ЭДТН, так как правильное определение дозы обеспечиваетс  при изменений элементного состава биологического объекта и условий его облуче ни 

На чертеже представлена схема установки дл  реализации предложенного способа.

Способ осуществл етс  следующим образом.

Исследуемые объекты 1 произвольного элементного состава и формы.

98г

близкой к сферической, в данном случае образцы меланомы В-16 мышей ли- .

НИИ С 57 BL с введенным препаратом,

о содержащим В дл  увеличени  ло-кальной ЭДТН (такое введение необходимо, например, дл  проведени  нейтронно-захватной терапии опухолей в различных заранее неизвестных концентраци х , помещают в исследуемый пучок тепловых нейтронов 2 произвольной интенсивгЛэстИо Детектор 3 преобразует энергию попадающих в него у-квантов, образующихс  при взаимодействии нейтронов с нуклидами элементов биологического объекта, в электрические сигналы, амплитуда которых пропорциональна энергии у- квантов в Перед детектором 3 установлен фильтр 4 тепловых нейтронов о Усилитель 5 усиливает электрические сигналы. Устройство 6 дл  определени  ТДТН и ЭДТН, состо щее из аналого- цифрового преобразовател  и мини-ЭВМ преобразует электрические сигналы с усилител  в одномерное распределение импульсов по амплитуде, определ ет энергии у -квантов, число зарегистрированных у -квантов с данной энергией и компоненты ТДТН и ЭДТН в соответствии с формулами

(1)

i VJK E;j, I-,,.Nj,/in

H;JK D;.,

Qi

(2)

1

- индекс продукта  дерной

реакции;

j. - индекс  дерной реакции; k - индекс элемента; m - масса облучаемого объекта;

1JK

- энерги  продукта  дерной

м

реакции;

- число продуктов одного типа, приход щеес  на одну конкретную  дерную ° реакцию;

ij к ДОЛЯ энергии конкретного продукта  дерной реакции, поглощенна  в биологической ткани массы т;

N:) - число  дерных реакций одного типа в биологическом объекте массы т;

Q j: - коэффициент качества излучени  конкретного продукта  дерной реакции.

Число  дерных реакций данного типа определ етс  по формуле

31

NjK Sj..6j,/(y,; Ij,, Ey, , (3)

где Sj., - число зарегистрированных

jf-KBaHTOB, no энергии которых определ ют данную и все остальные реакции тепловых нейтронов с нуклидами данного элемента; Jjj - сечение  дерной реакции на

данном элементе, сопровож- дающейс  выходом данного продукта  дерной реакции; С)« - сечение  дерной реакции,

сопровождающейс  испусканием у -квантов, по энергии которых определ ют данную реакцию и все остальные реакции нуклидов данного элемента с тепловыми нейтронами; 1,. - число у-квантов, приход щеес  на одну  дерную реакцию , по энергии которых определ ют данную реакцию и все остальные реакции т епловых нейтронов с нуклидами данного элемента; Ej - эффективность регистрации

у-квантов, по энергии которых определ ют данную реакдню и все остальные реакции на нуклидах данного эле элемента с тепловыми нейтронами .

Справочные значени  Е, ;, TIJI , Q;; , измеренные значени  Ер, значени  ;: , соответствующие облучаемому объекту, заранее ввод тс  в оперативную пам ть мини-ЭВМ в виде одного Числового множител  дл  каж- дои компоненты ТДТН и ЭДТН. Значени  таких числовых множителей дл  различных продуктов  дерных реакций, обеспечивающих гфеобразование числа за- - регистрированных у -квантов в соот- ветствующий компонент ТДТН и ЭДТН, могут быть определены дл  всех элементов периодической системы, что обеспечивает возможность определени  ТДТН и ЭДТН в биологическом объ- екте произвольного элементного состава ,

. Возможиость определени  компонента дозы по формуле (1) может быть обоснована следук цим образом. HsBecTна формула

п, ЕМ Т - ФГ .

МК 1 И 1

,JK ,

(4)

198 4

где Z; - макроскопическое сечение

 дерной реакции; т - плотность потока тепловых

нейтронов.

Дл  подсчета дозы необходимо зна макроскопическое сечение  дерной реакции , т.е. сечение реакции и элементный состав объекта, плотность потока тепловых нейтронов, что не всегда возможно, в особенности на живых объектах. В предложенном спосбе за счет определени  числа всех у-квантов, испускаемых исследуемым объектом в процессе облучени , становитс  возможным определить значение ZT; к Р , которое представл ет собой число  дерных реакций Njj - измер емую величину в предложенном способе определени  ТДТН и ЭДТН.

Если продуктом реакции  вл етс  jf-квант ., то значение 5;j,f рассчитьг- ваетс  дл  биологических объектов различной массы и формы.

Если продуктом  дерной реакции  вл етс  зар женна  частица, то 1 за исключением тех случаев, когда размеры облучаемого биологического объекта много меньше одного миллиметра . Ядерные реакции, продуктом которых  вл етс  рассе нный нейтрон (реакции упругого рассе ни ), дл  тепловых нейтронов не дают вклада в ТДТН и ЭДТН.

В приведенном примере долю знер- гии у -квантов, поглощенную в исследуемом биологическом образце 5у, к j определ ют дл  образцов малой массы по формулам

m

(5) (6) (7)

де fZiyJij полный линейный коэффициент ослаблени  дл  поглощени  энергии у-квантов Данией энергии в биологической

ткани;

d - средний геометрический пробег у-квантов в образце;

R - радиус исследуемого биологического образца;

m - масса исследуемого биологического образца;

ных реакций, дающих вклад в ТДТН и

ЭДТН, дл  тканей меланомы мьшей с

rv. плотность биологической

ткани.

Результаты измерений ТДТН и ЭДТН, введенным препаратом, содержащим , усредненных по массе излучаемых би- и без введени  препарата предс.тавле- ологических-образцов с учетом основ- , ны в таблице.

55 . Значени  концентраций °В в ис- Из таблицы следует,.что измеренна 

следуемых ткан х при определении ТДТНкомпонента ТДТН и ЭДТН, св занна  с

и ЭДТН не используютс .реакцией °Б (п, У Li, измер етс 

ных реакций, дающих вклад в ТДТН и

ЭДТН, дл  тканей меланомы мьшей с

71259

в соответствии с содержанием боросо- держащего препарата в биологической ткани. Кроме этого наблюдаетс  изме- 1#ение измеренной компоненты ТДТН и ЭДТН, св занной с реакцией N 5 ( С, что объ сн етс  различным содержанием жировой клетчатки,  вл ющейс  частью облучаемого объекта, содержание азота в которой в два ра- эа меньше, чем в других м гких тка- 10

НЯХо

Известные методы измерени  ТДТН и ЭДТН могут дать только значени , близкие к данным, приведенным в двух 15

198 .8

последних строках последнего столбца таблицы, т,е. отличатьс  от истинных значений на пор док и вьппе. Так как реакци  радиационного захвата тепловых нейтронов, сопровождающа с  испусканием у-квантов, происходит на всех элементах периодической системы предложенный способ может быть.использован дл  биологических объектов произвольного элементного состава. В св зи с тем, что у-излучение обладает высокой проникающей способностью, спектр у -излучени  может быть измерен дистанционно без внесени  детектора в изучаемый: объект.

Составитель с. Кондратенко Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар

5117/43

Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делан изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4.

Claims (1)

1. СПОСОБ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ ТКАНЕВОЙ И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ, основанный на использовании ядерных реакций при облучении исследуемого биологического объекта тепловыми нейтронами, отличающийся тем,.что, с целью повышения точности контроля путем непосредственного определения компонентов тканевой и эквивалентной дозы тепловых нейтронов на облучаемом объекте, соответствующих различным продуктам ядерных реакций тепловых нейтронов с нуклидами элементов биологического объекта произвольного элементного состава, в исследуемом потоке тепловых нейтронов размещают биологический объект произвольного элементного состава, определяют энергию мгновенного у -излучения, возникающего при взаимодействии тепловых нейтронов с нуклидами облучаемого биологического объекта, . по энергии мгновенного J -излучения определяют соответствующую ей ядерную реакцию и все остальные ядерные реакции тепловых нейтронов на нуклидах каждого из элементов биологического объекта, определяют энергии продуктов каждой из прошедших ядер— ; ных реакций на нуклидах каждого элемента, далее определяют количество всех прошедших в облучаемом объекте ядерных реакций, а отдельный компонент тканевой дозы тепловых нёйтронов D_(J-_K и эквивалентную дозу тепловых нейтронов H;j_K находят из следующих соотношений где 1 ~ ^Ei)K ^Dijk Qijtt ^NiK с

   продукта ядерной

   - индекс реакции;

   - индекс ядерной реакции;

   - индекс элемента;

   -масса облучаемого объекта;

   - энергия продукта ядерной реакции;

   - число продуктов одного типа, приходящееся на одну конкретную ядерную реакцию;

   - доля энергии конкретного продукта ядерной реакции, поглощенная в биологической ткани массы щ;

   - число ядерных реакций одного типа в биологическом объекте массы ш;

   - коэффициент качества излучения конкретного продукта ядерной реакции.

   а £