Современные дозиметрические приборы: Приборы радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля — ПОЖАРНЫЕ РЕБЯТА

Прибор для измерения радиации. Чем измеряют радиацию

Радиация сегодня является одной из наиболее опасных и животрепещущих тем для разговоров, поскольку тема ее достаточно неизучена, и большинство населения планеты слабо понимает, как себя вести в ситуации ядерного выброса, как прибор для измерения радиации использовать и что представляет собой этот выброс вообще. По причине незнания правил безопасности при ядерном взрыве за историю человечества пострадало не мало невинных жизней.

Максимально губительный выброс ионизирующих веществ был в Чернобыле, где после аварии на атомной электростанции было полностью эвакуировано два больших города и примыкающие к ним поселения. Как называется прибор для измерения радиации? Измерить уровень радиации в окружающем пространстве можно с помощью специального устройства – прибора радиационной и химической разведки и контроля под названием дозиметр. Что делает дозиметр? Он работает по максимально простой и понятной схеме.

Датчик внутри такого устройства имеет временные показатели, за которые он измеряет наличие в воздухе ионизирующих веществ и сопоставляет результаты измерений с таблицей максимально допустимых норм и границ облучения. В результате человек имеет возможность проверить, насколько радиация в той или иной зоне является опасной.

Следует сказать о том, что уровень радиации можно измерять не только на определенной территории с помощью аппарата для измерения радиации, но и на людях, предметах быта, продуктах питания, воде. Максимально опасными в случае заражения считаются продукты питания, строительные материалы, компьютерное оборудование, металлы.

Какая радиация наиболее опасна для здоровья?

Следует сказать о том, что прибор для измерения радиации в домашних условиях, дозиметр в некоторых случаях могут ошибочно принимать за радиометр, еще одно средство для измерения радиации, которое, однако, работает немного по другому принципу. Какой принцип действия дозиметрических приборов? Если дозиметр измеряет точное количество ионизирующих веществ в воздухе за определенный промежуток времени, то радиометр нужен для того, чтобы проверить степень заряженности радиационных частиц в определенном образце.

Образцом в данном случае может служить жидкость, газ, спрей, определенная поверхность и прочее. Современные дозиметрические приборы и радиометры используют для того, чтобы вычислить количество и энергию подозрительных радиочастиц в определенной зоне, на поверхности или предметах.

Стоит отметить, что различные предметы для измерения радиации и приборы для измерения радиационного фона нужны по той причине, что ионизирующие вещества могут быть разной природы и по-разному оказывать влияние на человека. К примеру, ученые сегодня разделяют все виды радиации на искусственные и природные. Природными принято называть такие радионуклиды, которые витают в атмосфере и выделяются периодически из пород, вулканических зон, космических катаклизмов. Искусственная радиация – та, которую создал сам человек. Такие ионы могут диагностироваться в местности, где расположены атомные электростанции, заводы по производству ядерного оружия, химические лаборатории.

Максимально опасными и активными считаются искусственные радионуклиды, поскольку они агрессивно влияют на человеческий организм и имеют максимально высокий уровень заряда. Природные же радиационные элементы измеряются, как правило, в небольших количествах по той причине, что они рассеиваются в атмосфере и не являются опасными для жизни человека. Максимально опасными могут быть такие радиационные частицы природного происхождения, которые выделяются в области вулканических пород и на высоких горных местностях.

Для того чтобы измерить степень заряда и концентрацию в воздухе различного рода радиационных частиц и используются несколько отдельных приборов для измерения радиации, название которых вы уже знаете.

Какие бывают дозиметры?

Классификация приборов радиометрического и дозиметрического контроля включает в себя несколько типов данного рода оборудования. В зависимости от того, где используется радиационное оборудование и в каких целях производители такого оснащения выпускают сразу несколько отдельных моделей продукции, которая подходит для использования как в бытовых целях, так и в научных. Отличия таких приборов для проверки радиации заключаются в том, что одни устройства обладают более высокой чувствительностью и реагируют на уровень заряда более сильно, нежели такие радиометры и дозиметры, которые рассчитаны на относительно слабые дозы радиации и могут использоваться в домашних условиях.

Стоит выделить несколько основных видов приборов для измерения солнечной радиации дозиметров и отличия между ними.

Закажите бесплатно консультацию эколога

Профессиональные дозиметры

Приборы для определения радиации проверяют концентрацию ионизирующих элементов в воздухе, однако также имеют способность проверять на зараженность предметы обихода, мебель, жидкости, продукты питания, газы, пары. Такие приборы для измерения радиации в продуктах способны не только обнаруживать критическое наличие в воздухе радиационных частиц, но также проверять их плотность на квадратный километр, активность и степень заряженности, контролировать и предсказывать размещение радионуклидов в проверяемой области, в зависимости от движения воздушных масс.

Стоит отметить, что все профессиональные приборы, измеряющие радиацию, дозиметры могут делить также на отдельные группы приборов, которые предназначены для измерения концентрации протонов и нейтронов в проверяемой области. Такое оборудование, как правило, используют на фабриках, заводах и концернах, в которых ведется постоянное взаимодействие с радиационными элементами.

Бытовые радиометры

Этот прибор радиационного контроля чаще всего считается персональным радиометром, который можно использовать в бытовых целях, брать с собой в путешествия и походы в незнакомые местности. Такие бытовые приборы для измерения радиации способны проверять и измерять невысокие показатели радиации в относительно очищенных и проверенных территориях. Они используются зачастую, чтобы проверить радиационный фон предметов обихода, строительных материалов, продуктов, жидкостей.

Виды дозиметрических приборов используются чаще всего как в бытовых целях, так и на производстве всех выше указанных товаров, поскольку по законодательству каждая компания вместе со своей продукцией обязана предоставлять соответствующий документ о радиационной безопасности.

Стоит отметить, что бытовые дозиметры отличаются от профессиональных тем, что они проверяют исключительно отдельные виды ионизирующих частиц, такие как альфа- или бета-излучения, однако не способны реагировать на более сложные соединения и потоки.

Детекторы в таких деталях, как правило, имеют встроенную конструкцию, из-за чего ее нельзя менять, настраивать и совершенствовать под нужный тип радиационных элементов, как это можно делать с профессиональными дозиметрами. Дозиметрические приборы указанного типа, в отличие от профессиональной техники для измерения, не имеют больших размеров, мало весят и реагируют исключительно на запрограммированные частицы и элементы.

 

Дозиметр индивидуального типа

Упрощенная версия бытового дозиметра, которая может реагировать на уровень радиационной зараженности организма и высчитывать количество полученной дозы заряда за определенный промежуток времени. Такие дозиметры чаще всего используются людьми, которые работают на атомных станциях или других заводах, имеющих постоянный контакт в радиационными элементами.

Промышленный радиометр

Используется такой тип радиационного оборудования, как не сложно догадаться, на производстве. Промышленный радиометр позволяет проводить постоянный мониторинг радиационного фона и состояния оснащения без дополнительного вмешательства и проведения профилактических манипуляций. Промышленные радиометры, как правило, имеют вид большой мощной установки, требующей подготовки дозиметрических приборов к работе, которая стоит неподалеку от АЭС или другого строения, связанного с радиационной деятельностью.

 

Военный дозиметр

Используется для военных целей, во время выполнения военных операций на незнакомой территории, а также в процессе проведения спасательных операций после радиационных катастроф и аварий. Такие дозиметры имеют практически те же функции, что и профессиональные, способны реагировать на заряженность и плотность ионизирующих веществ в воздухе, однако имеют более легкую и транспортабельную конструкцию, что позволяет их легко использовать в процессе пешего шествия и проведения активных военных действий.

Профессиональная проверка уровня радиации в ЭкоТестЭкспресс

Лаборатория ЭкоТестЭкспресс может предложить вам качественную проверку территории или здания на радиационное загрязнение современными, максимально чувствительными дозиметрами. Благодаря многолетнему опыту работы в сфере мониторинга и аналитических работ специалисты лаборатории могут предоставить клиенту максимальный объем качественных услуг по проверке и обеззараживанию территории от радиационных элементов.

Советские противогазы и сирены. Как устроены склады гражданской обороны?

Съемочная группа UTV побывала на закрытом складе Госкомитета по ЧС.

В одном из своих прошлых сюжетов мы показывали бомбоубежище, расположенное под одним из предприятий Уфы. Подземное сооружение готово в любую минуту принять 800 человек в случае техногенной катастрофы. Те, кто не успел добраться до защитного сооружения гарантировано будут снабжены средствами защиты.

Фарход Кутлугузин, начальник Службы обеспечения мероприятий гражданской защиты ГКРБ по ЧС: «Сегодня мы находимся на одном из специализированных складов гражданской обороны Республики Башкортостан Государственного комитета Республики Башкортостан по ЧС. Здесь у нас разрешённые средства индивидуальной защиты органов дыхания и медицинские средства индивидуальной защиты, войсковые приборы химической разведки, дозиметрические приборы, которые хранятся здесь, для обеспечения населения в военное и мирное время».

Это один из 6 складов на территории Башкирии. Конкретно этот размещается на юге региона и его задача, в случае чрезвычайной ситуации, снабдить население крупного города, такого как Стерлитамак или Салават средствами индивидуальной защиты. Номенклатура изделий представленных на складе впечатляет.

Фарход Кутлугузин, начальник Службы обеспечения мероприятий гражданской защиты ГКРБ по ЧС: «Вы видите здесь огромное количество ящиков, в которых это имущество хранится. Здесь представлена номенклатура, это как раз именно те средства защиты, которые находятся здесь на хранении. Обратите внимание, эта камера защитная детская КЗД-6 называется. Это для новорождённых и до полутора лет, то есть ребёнок, если есть необходимость его защитить, кладется в эту камеру и переносится из зон поражающих факторов. Это для ОДС и для родителей. Их достаточное количество, в принципе, покрытие есть для населения».

Самым массовым изделием на складе являются всевозможные виды противогазов. Их здесь порядка миллиона штук. Самое интересное, что все противогазы изготовлены в 1984 году и за время пребывания на складе они не приходят в негодность. Ежегодно сюда приезжает комиссия, которая проверяет каждую партию средств индивидуальной защиты. Если результат положительный, то изделие допускается к дальнейшему хранению и использованию. Но есть на складе и вполне современные противогазы.

Фарход Кутлугузин, начальник Службы обеспечения мероприятий гражданской защиты ГКРБ по ЧС: «Современные образцы противогазов есть. Мы производим освежение запасов СИЗов в Республике Башкортостан. Сейчас у нас идут поставки современных образцов. Современные образцы, примерно, вот такие то есть современная лицевая маска и патрон уже с комбинированным защитным действием. На мирное время и на военное время время, то есть учтены все риски, которые бы возможно были».

Кроме того на складе хранятся резервные сирены, которые включают, когда происходит чрезвычайная ситуация. Все они также советского производства и приписаны каждая к своему населенному пункту. В случае выхода из строя сирены меняются на резервные со склада. Само сооружение устроено так, чтобы в случае катастрофы все эти СИЗы быстро получили люди.

Фарход Кутлугузин, начальник Службы обеспечения мероприятий гражданской защиты ГКРБ по ЧС: «У нас основная задача – защита населения, путем оснащения средствами защиты, либо в особый период, либо, когда поступит распоряжение о выдаче их, либо на крупных чрезвычайных ситуациях в самые сжатые сроки. Тяжелая техника заедет, заезжает она, быстренько у нас загружается и перевозится на пункты выдачи средств защиты органов дыхания. Буквально за несколько часов этот склад у нас опустеет, всё будет произведено на выдачу очень быстро».

Как утверждают сотрудники Госкомитета по ЧС, все склады в республике находятся в образцовом состоянии, ведь от этого будет зависеть количество спасенных жизней.

Дозиметрические приборы с 4 счётчиками Гейгера-Мюллера типа СБМ-20. | Сергей Белкин

Всем привет друзья, единомышленники и подписчики! А знаете ли вы такие дозиметрические приборы, в которых стоит не один счётчик, а целых четыре? Такие приборы на порядок дороже простых радиометров с одним, или двумя счётчиками Гейгера-Мюллера, но и отдельные преимущества в них тоже есть. Рассмотрим несколько приборов.

Без сомнения одним из старых радиометров с четырьмя счётчиками Гейгера-Мюллера похожими на тип СБМ-20 является ДБГ 06Т.

Радиометр ДБГ 06Т.

Радиометр ДБГ 06Т.

Обратная сторона радиометра ДБГ 06Т. Видны 4 счётчика Гейгера-Мюллера похожие на СБМ 20.

Обратная сторона радиометра ДБГ 06Т. Видны 4 счётчика Гейгера-Мюллера похожие на СБМ 20.

Неплохой радиометр даже для современных условий использования. Многие современные радиометры уступают, в качестве подсчёта радиационного фона, этому старичку.

Следующий старичок это украинский дозиметр-радиометр Стора-ТУ с четырьмя счётчиками типа СБМ 20.

Дозиметр-радиометр Стора-ТУ. На лицевой панели видны три красных светодиода-индикатора выбранного режима измерений. Не советую к приобретению, очень медленный в измерениях.

Дозиметр-радиометр Стора-ТУ. На лицевой панели видны три красных светодиода-индикатора выбранного режима измерений. Не советую к приобретению, очень медленный в измерениях.

Есть ещё одна разновидность этого дозиметра-радиометра, просто радиометр Стора-ТУ с четырьмя счётчиками Гейгера-Мюллера без функции подсчёта дозы.

Просто радиометр Стора-ТУ. Одного красного светодиода-индикатора нет, он служил для отображения накопленной дозы.

Просто радиометр Стора-ТУ. Одного красного светодиода-индикатора нет, он служил для отображения накопленной дозы.

Он шустрее его собрата дозиметра-радиометра, видимо потому, что не обременён подсчётом дозы.

Задняя панель детекторов одинакова у всех Стор-ТУ и выглядит вот так. Видны четыре счётчика СБМ 20.

Задняя панель детекторов одинакова у всех Стор-ТУ и выглядит вот так. Видны четыре счётчика СБМ 20.

Кто знает такого именитого блогера, как Олег Айзон, тот видел у него в фильмах второй вариант этого прибора. А именно радиометр Стора-ТУ.

Рестайлинг приведённой выше модели радиометра – это новый дозиметр-радиометр Стора-ТУ РКС 01.

Обновлённая модель дозиметра-радиометра Стора-ТУ РКС 01, где в его названии ничего не изменилось. Но сам прибор претерпел качественные изменения.

Обновлённая модель дозиметра-радиометра Стора-ТУ РКС 01, где в его названии ничего не изменилось. Но сам прибор претерпел качественные изменения.

Вот эту модель я бы уже посоветовал к приобретению.

Следующий дозиметрический прибор с четырьмя счётчиками – это индикатор радиоактивности МКС 151.

Не смотрим на то, что написано на приборе, это индикатор радиоактивности МКС 151. Стоит по статусу ниже радиометров и дозиметров-радиометров. Все минусы индикатора радиоактивности видны при измерениях.

Не смотрим на то, что написано на приборе, это индикатор радиоактивности МКС 151. Стоит по статусу ниже радиометров и дозиметров-радиометров. Все минусы индикатора радиоактивности видны при измерениях.

Очередной динозавр переживший Юрский период. Шутка, конечно, но вещь сделана на совесть, поэтому встречается до сих пор в хорошем состоянии. Ничего необычного в этом приборе нет, по отношению к подобным индикаторам радиоактивности, кроме вышеупомянутых 4 счётчиков Гейгера-Мюллера типа СБМ 20,

Четыре счётчика типа СБМ 20 на задней панели детекторов в индикаторе радиоактивности МКС 151.

Четыре счётчика типа СБМ 20 на задней панели детекторов в индикаторе радиоактивности МКС 151.

и очень достойно реализованной конструкции измерения бета-потока. Я подобную систему встречал только у одного прибора (Радекс 1008). Где не нужно производить 2 измерения, чтобы потом из большего вычесть меньшее, бета-поток вычисляется сразу за вычетом гамма-фона. Всё это из-за особого расположения счётчиков, в которых 2 расположены за бета-фильтром, а 2 ловят оба вида излучения.

Просто браво конструкторам. Схема рабочая и позволяет сэкономить много времени при измерениях. Жаль, что подобную конструкцию очень редко используют сейчас при изготовлении радиометров.

Просто браво конструкторам. Схема рабочая и позволяет сэкономить много времени при измерениях. Жаль, что подобную конструкцию очень редко используют сейчас при изготовлении радиометров.

Прибор выдаёт уже в первом измерении результат бета-потока. Очень продуманная конструкция. Был бы МКС 151 радиометром, у него бы было далеко вперёд уходящее будущее в современных условиях. Но, как есть..!

Следующий дозиметрический прибор на четырёх счётчиках Гейгера-Мюллера – это, хорошо всем известный, индикатор радиоактивности Анри-Сосна 01.

Индикатор радиоактивности Анри-Сосна 01. Встречается намного реже, чем подобный прибор с 2 счётчиками.

Индикатор радиоактивности Анри-Сосна 01. Встречается намного реже, чем подобный прибор с 2 счётчиками.

Тоже неплохой и надёжный советский индикатор радиоактивности. Но опять же уступает радиометрам и дозиметрам-радиометрам в оперативности измерений.

У дозиметрических приборов с четырьмя счётчиками Гейгера-Мюллера, как и у других любых приборов, есть свои достоинства и недостатки. Из достоинств можно отметить более чуткий отклик прибора даже на незначительные колебания радиационного фона за счёт большего количества импульсов, поступаемых с 4-х счётчиков. Уменьшение времени детектирования в околофоновых мощностях доз. Увеличение качества подсчёта мощности дозы. Но так же, наряду с достоинствами, есть и недостатки. В первую очередь это размеры прибора. Во многих случаях это фатальный недостаток. Во-вторых, это стоимость изделия. Она многократно увеличится. Надёжность прибора уменьшится ввиду большого количества деталей. Увеличенное энергопотребление и так далее и тому подобное. Каждый в современных условиях волен выбирать то, что ему больше всего подходит. Благо, выбор приборов сейчас огромен. На любой вкус и цвет, как говорится. А я лишь освещаю одну сторону медали, не забывая и про другую.

Если вы знаете ещё какие-либо модели дозиметрических приборов с четырьмя счётчиками Гейгера-Мюллера для детектирования, то можете написать мне о них в комментариях. Буду рад дополнить свою статью с указанием имени дополнившего. У меня на этом всё! Всем пока и до новых встреч!

Расширенная дозиметрия в современной радиационной медицине

Лучевая медицина стала одним из основных методов диагностики и лечения рака. Измерение различных радиационных эффектов представляет собой сложную задачу для дозиметрических процессов. Дозиметрия оценивает точность радиационных взаимодействий. Это полезный метод в клинических условиях.

Однако отсутствуют надлежащие инструменты для быстрого развития методов лучевой медицины. Чтобы соответствовать темпам огромного прогресса в диагностике и терапии, используются новые современные методы для обнаружения и анализа результатов.Они становятся более желательными для количественной оценки результатов в клинической практике. Устаревшие устройства и методы могут не подходить для современных протоколов дозиметрии и могут неверно интерпретировать конечные результаты. Ускоренная и компьютеризированная дозиметрия – важные методы, позволяющие нам отслеживать любые передовые методы радиационной медицины. Более того, они позволяют нам выявлять возможные человеческие ошибки в процессе. Кроме того, может потребоваться повторный осмотр некоторых детекторов для их физического анализа и анализа характеристик.

Целью этого специального выпуска является объединение оригинальных исследований и обзорных статей, в которых обсуждаются передовые дозиметрические методы в современной радиационной медицине.Мы приветствуем заявки, включающие текущие или новые количественные оценки, связанные с радиацией, новые измерительные устройства, новые методологии измерений, вычислительную дозиметрию в лучевой терапии, управление рисками клинической дозиметрии и т. Д. Мы также приветствуем исследования, посвященные клинической дозиметрии, диагностической визуализации и терапевтическому излучению. лекарство.

Возможные темы включают, но не ограничиваются следующим:

• Клиническая дозиметрия для лучевой терапии
• Дозиметрия ионной и протонной терапии
• Дозиметрия гипертермии
• Клиническая дозиметрия протоколов специального лечения
• Дозиметрические детекторы и приборы
• Компьютерное моделирование результатов дозиметрии
• Двумерные (2D) и трехмерные (3D) дозиметрические расчеты и измерения
• Методы дозиметрических измерений
• Управление рисками клинической дозиметрии с использованием методов управления технологическим процессом
• Искусственный интеллект для дозиметрического управления

(PDF) Новая тенденция в дозиметрах излучения

30 Айя Махмуд Хамди Абаза: Новая тенденция в дозиметрах излучения

Рисунок 8.Дозиметры Genesis Ultra и APex TLD.

4. Заключение

Дозиметр излучения – это прибор, измеряющий воздействие ионизирующего излучения

. Он используется для радиационной защиты человека

в качестве измерения дозы как в медицинских, так и в промышленных процессах

. Это исследование было направлено на выявление и выделение новой технологии

в типах дозиметров излучения. Излучение

Дозиметры и дозиметрические системы бывают разных форм и

форм.Они полагаются на многочисленные физические эффекты для хранения

и считывания дозиметрического сигнала. Существует множество электронных дозиметрических систем

, которые могут контролировать любую работу

окружающей среды. Ручные и автоматизированные системы для всего тела,

конечностей, нейтронного излучения и мониторинга окружающей среды просты в эксплуатации, обслуживании и обслуживании.

Ссылки

[1] Секо, Дж., Класи, Б. и Партридж, М.(2014). Обзор характеристик

детекторов излучения для дозиметрии и

визуализации. Phys. Med. Биол. 59 (20), R303 – R347.

DOI: 10.1088 / 0031-9155 / 59/20 / R303.

[2] Хилл Р., Хили Б., Холлоуэй Л., Кунчич З., Туэйтс Д. и

Болдок К. (2014). Достижения в области дозиметрии рентгеновского излучения киловольтного диапазона

. Phys. Med. Биол. 59 (6), R183 – R231.

DOI: 10.1088 / 0031-9155 / 59/6 / R183.

[3] Болдок, К., Дин, Ю. Де., Доран, С., Ибботт, Г., Йирасек, А.,

Лепаж, М., Маколи, К. Б., Олдхэм, М. и Шрейнер, Л. Дж.

(2010). Дозиметрия полимерного геля. Phys. Med. Биол. 55 (5), R1–

R63. DOI: 10.1088 / 0031-9155 / 55/5 / R01.

[4] Ижевска Дж. И Раджан Г. (2012). Дозиметры излучения. Глава

3. Дозиметрия и медицинская радиационная физика. Доступ в формате PDF: ноябрь.

11. Доступно:

http://www.naweb.iaea.org/nahu/dmrp/pdf_files/Chapter3.

[5] Электронный персональный дозиметр (EPD) (2016). Из Википедии,

– бесплатная энциклопедия. Wikipedia® является зарегистрированным товарным знаком

некоммерческой организации Wikimedia Foundation, Inc.

Последнее изменение: 29 декабря 2016 г., 18:24.

https://en.wikipedia.org/wiki/Dosimeter#Personal_dosimeters.

5Б4.5Д.

[6] Электронный персональный дозиметр (ЭПД) (2015). Из Википедии,

– бесплатная энциклопедия.Wikipedia® является зарегистрированным товарным знаком

некоммерческой организации Wikimedia Foundation, Inc.

Последнее изменение 14 ноября 2016 г., в 22:02.

https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_Personal_Dosimeter#

MOSFET_dosimeters.

[7] Сентил Шринивасан, В. С. и Пандья, А. (2011). Дозиметрия

аспекты оксида гафния металл-оксид-полупроводник (МОП)

конденсатор. Тонкие твердые пленки. 520 (1), 574–577.

http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2011.07.010.

[8] Thermo Fisher Scientific (2015), Thermo Scientific DXT-

RAD, Дозиметр для конечностей. © 2015 Thermo Fisher Scientific

Inc. 150402_DB_DXT_RAD-e-V1.0.

www.thermoscientific.com.

[9] Thermo Fisher Scientific (2012), Руководство по выбору RadEye,

Портативное обнаружение

для любого сценария, продукты RadEye

Семейство

. © 2012 Thermo Fisher Scientific Inc.Bluetooth является товарным знаком

компании Bluetooth SIG, Inc., Белвью, Вашингтон,

США. 120809_DB_RadEye_Selection_Guide-e-V3.0.

www.thermoscientific.com/rmp.

[10] Пол, Ф. (2008). Карманные камеры и карманные дозиметры.

Собрание музея исторических инструментов физики здоровья. Дуб

Ридж ассоциированные университеты. Последнее обновление (25.07.2007).

Проверено 2008-11-08.

[11] ICRP.(2007). Рекомендации 2007 г. Международной комиссии по радиологической защите

. ICRP

Publication 103. Ann. МКРЗ. 37 (2-4). ISBN 978-0-7020-

3048-2. Архивировано 16 ноября 2012 года.

Проверено 17 мая 2012 года.

[12] Дитце, Г., Экерман, К., Менцель, Х., Статер, Дж., Стреффер, К.,

Альбертс, В., Балонов, М., Берковски, В., Бувиль, А.,

Эдвардс, А., Харрисон, Дж., Lipzstein, J., Pellicioni, M., Phipps,

,

A. & Pradhan, A. (2005). Основа для дозиметрических величин

используется в радиационной защите. В: Международная комиссия по радиологической защите

, Комитет 2, Целевая группа МКРЗ.

14 апреля 2005 г. (стр 1-59). Вена, МКРЗ 21/110/05.

[13] Отчет МАГАТЭ по безопасности 16 (2000). Калибровка средств радиационной защиты

. Серия отчетов по безопасности, ISSN

1020–6450; нет.16, STI / PUB / 1074. ISBN 92–0–100100–2.

[14] Mirion Technologies (2014). Радиация. Безопасность. DMC 3000

Персональный электронный дозиметр. Авторские права (c) 2014 Mirion

Technologies, Inc. или ее аффилированные лица. www.mirion.com.

1151199EN-G.

[15] Mirion Technologies (2014). instadose + Dosimeter,

Преобразование дозиметрии с учетом требований RSO. Авторские права (c)

2014 Mirion Technologies, Inc. или ее аффилированные лица.2652 McGaw,

Avenue, Irvine, CA 92614, США, [email protected].

LIT4394_1_US.

[16] Mirion Technologies (2014). Дозиметр instadose, Instant.

Точный, портативный. Авторские права (c) 2014 Mirion Technologies,

Inc. или ее аффилированные лица. Авеню, Ирвин, Калифорния 92614, США, dsd-

[email protected]. LIT4386_5v1.

[17] Mirion Technologies (2014). Отдел дозиметрических услуг,

Genesis Ultra TLD.Авторские права (c) 2014. Mirion Technologies

(GDS), Inc. или ее аффилированные лица. 2652 McGaw Avenue | Ирвин, Калифорния

92614 США. [email protected]. ЛИТ4373_3.

[18] Mirion Technologies (2014). Отдел дозиметрических услуг,

Дозиметр APex. Авторские права (c) 2014. Mirion Technologies

(GDS), Inc. или ее аффилированные лица. 2652 McGaw Avenue | Ирвин, Калифорния

92614 США. [email protected]. LIT4407.

Дозиметр – обзор | Темы ScienceDirect

Пространственно-временные сложные радиационные поля в прибрежных средах

Дозиметрия в стратиграфически сложных и высокодинамичных прибрежных средах, где обычно имеет место смыв от цунами и штормов (см. Главу 6), может внести значительные неопределенности в хронологии OSL.Сюда входят пространственные вариации мощности дозы в сантиметровом и миллиметровом масштабе, а также временные вариации из-за изменения концентраций радионуклидов, содержания поровой воды, покрывающих отложений и цементации после осаждения.

Архивы отложений, в которых хранятся цунами и штормовые отложения, часто характеризуются неоднородной стратиграфией, состоящей из чередования слоев песка, торфа, грязи и / или почвы. Поскольку отдельные слои цунами и шторма обычно тоньше 60 см, а гамма-излучение имеет эффективный радиус ~ 30 см, соседние слои торфа и почвы, вероятно, будут вносить вклад в мощность дозы гамма-излучения цунами и штормовых слоев.Из-за различий в концентрациях радионуклидов, содержании поровой воды и количестве органического вещества мощности дозы в окружающей среде почвы и торфа могут значительно отличаться от таковых для отложений, вызванных явлением. Хотя неоднородность мощности дозы часто не оказывает значительного влияния на общую мощность дозы, она может приводить к значительным различиям, составляющим до нескольких процентов (например, в песчаных пластах ураганов, заросших в болотных отложениях вдоль побережья Новой Англии; Madsen et al. , 2009) по сравнению с оценкой, предполагающей однородную мощность дозы.На острове Пхра Тонг, Таиланд, содержание поровой воды (процентное содержание сухого осадка), органических веществ и радионуклидов в песчаных отложениях цунами на 50, 100 и 40–60% больше, чем в песчаных отложениях цунами. окружающий торф (рис. 32.5А). Соответствующие мощности дозы гамма-излучения различаются в пределах 1,5–3,6 Гр / ка в слоях торфа и 4,8–8,1 Гр / ка в песчаных пластах цунами (Brill et al., 2012b). В идеале истинная мощность дозы гамма-излучения в месте отбора проб может быть измерена на месте с помощью полевого гамма-спектрометра.Эффективной альтернативой для учета пространственных различий является корректировка мощности дозы гамма-излучения с использованием простых уравнений для ослабления излучения в зависимости от расстояния и плотности отложений, как это было успешно применено в Новой Англии и на Пхра-Тонге (Madsen et al., 2009; Brill). et al., 2012b). Чтобы сделать эту коррекцию возможной, необходимо собрать дополнительные образцы мощности дозы со всех слоев в диапазоне гамма-излучения выше и ниже слоя событий.

Рисунок 32.5. Влияние пространственной неоднородности мощности дозы на хронологию цунами и штормов.(A) Вертикальные изменения содержания радионуклидов и воды в песчаных пластах цунами и торфе на острове Пхра Тонг. Мощность дозы гамма-излучения для слоев цунами значительно завышена ( черных точек, ), если не учитывать эти различия ( красных квадратов, ). (B) Неоднородность мощности дозы бета-излучения в австралийских отложениях, состоящих из кораллов, раковин и песка (крупные фрагменты карбоната ослабляют радиацию), а также в слоистых береговых отложениях тайфуна Хайян на Филиппинах (пласты тяжелых минералов представляют собой очаги радиации).В этих случаях мощность дозы бета-излучения, полученная датированными зернами, может значительно отличаться от средней мощности дозы отложения, которая обычно определяется в лаборатории.

На основе Brill et al., 2012b. Графики распределения основаны на Cunningham et al., 2018.

Пространственная неоднородность мощности дозы не ограничивается различиями между стратиграфическими слоями, но также возникает в самих слоях цунами и штормов. Поскольку не все прибрежные отложения затопления состоят из чистого кварцевого песка, минералогические различия и различия в размерах зерен в миллиметровом масштабе вызывают пространственные вариации бета-излучения, эффективный радиус которого составляет 2–3 мм.Крупные карбонатные фрагменты, такие как ракушки или кораллы, часто встречаются в прибрежных отложениях, вызывающих затопление. Кроме того, штормовые отложения часто характеризуются прослоями тяжелых минералов и кварца. В обоих случаях мощность дозы, полученная отдельными зернами кварца и полевого шпата, может не равняться средней мощности дозы, оцененной для всего осадка, которая рассчитывается при стандартном подходе. В то время как раковины и фрагменты кораллов поглощают радиацию, пластинки или зерна тяжелых минералов представляют собой горячие точки радиации по сравнению с кварцем (рис.32,5Б). Реальную мощность дозы, получаемую зернами кварца и полевого шпата в неоднородных отложениях, можно смоделировать с хорошей точностью с помощью транспортных кодов Монте-Карло (например, Martin et al., 2015). Однако эти модели требуют большого количества информации, которая часто недоступна. Вместо этого упрощенные подходы к рассмотрению неоднородностей мощности дозы в масштабе бета-излучения, такие как применение поправочных коэффициентов мощности дозы (Cunningham et al., 2011), предоставляют альтернативы с разумной точностью датирования.

Помимо того, что они чувствительны к пространственной неоднородности мощности дозы, особенно молодые прибрежные отложения подвержены временным изменениям мощности дозы из-за изменения толщины осадочного покрова, содержания поровой воды, концентраций радионуклидов и цементации после осаждения (см. Главу 21). В результате использование значений, измеренных во время сбора образцов, может привести к значительному отклонению от возраста OSL (Madsen et al., 2005). Цементация цунами или штормовых отложений в виде прибрежной породы за счет осаждения интерстициальных карбонатов может происходить в приливной зоне более теплой окружающей среды.Поскольку интерстициальные карбонаты увеличивают поглощение излучения, цементация изменяет мощность дозы внешнего гамма- и бета-излучения, которым подвергаются зерна кварца и полевого шпата (Nathan and Mauz, 2008). Как и карбонаты, поровая вода значительно и более эффективно ослабляет радиацию, чем поры, заполненные воздухом. Из-за влияния колебаний уровня грунтовых вод в ответ на приливы, сезонность осадков и долгосрочные тенденции уровня моря, содержание воды в донных отложениях в прибрежной среде, измеренное во время отбора проб, часто не является репрезентативным для всего периода захоронения.К счастью, размеры этих неопределенностей ограничены максимальными вариациями объемов пор (и, следовательно, содержания воды) в 20–30% в песчаных отложениях цунами и штормовых отложениях.

Мощность дозы внешнего гамма- и бета-излучения также может изменяться со временем из-за радиоактивного нарушения равновесия в цепочке распада урана. Поскольку подвижность дочерних нуклидов поддерживается растворением и осаждением карбонатов (в основном потеря ²³⁰ Th, обнаруживаемая дефицитом ²²⁶ Ra), прибрежные отложения, богатые ракушками и другими формами морских карбонатов, особенно подвержены неравновесию ( Olley et al., 1996). Слои торфа выше и ниже отложений событий могут демонстрировать нарушение равновесия из-за поглощения урана органическими веществами. Для отложений, находящихся в вековом равновесии (т. Е. Активность всех дочерних изотопов в цепи равна активности родительских изотопов), нарушения равновесия из-за начального избытка или истощения определенных изотопов во время образования осадка (так называемые закрытые системы) не может быть реконструирован. Однако влияние замкнутых систем на прибрежные месторождения, где вклад урановых рядов в общую мощность дозы невелик, ограничено и обычно не превышает 3% от общей мощности дозы (Olley et al., 1996). Постоянная подвижность тория (так называемые открытые системы), которая может иметь гораздо более сильное влияние на общую мощность дозы, может быть обнаружена с помощью гамма-спектрометрии. Для отложений цунами из Чили Nentwig et al. (2015) демонстрируют, что простые модели могут использоваться для корректировки мощностей доз при более серьезном дефиците Ra.

Слои песка, которые являются частью архивов отложений, регистрирующих повторяющиеся удары цунами или шторма, подвергаются последовательному увеличению своего осадочного покрова во время захоронения.Как следствие, космическое излучение уменьшается с каждым последующим событием, хотя влияние на общую мощность дозы обычно ограничено (обычно меньше, чем ошибки датирования).

В общем, коррекция зависящих от времени изменений мощности дозы основывается на предположениях о точном времени предполагаемых или предполагаемых изменений. Численные подходы для корректировки временных изменений содержания воды, поровых карбонатов (Nathan and Mauz, 2008), концентраций радионуклидов (Zander et al., 2007) и покрывающих отложений (Madsen et al., 2005) связаны со значительной неопределенностью. В некоторых приложениях влияние факторов, изменяющихся во времени, обычно считается дополнительной неопределенностью мощности дозы. Калиевый полевой шпат характеризуется более высокими мощностями дозы внутреннего облучения из-за высоких концентраций калия, обычно составляющих 10–12%, и, таким образом, может быть полезным для снижения вклада неопределенностей, вносимых временными изменениями мощностей доз внешнего облучения (Davids et al., 2010; Brill) и др., 2018).

Что такое персональная дозиметрия – определение

Дозиметрия излучения – это измерение, расчет и оценка поглощенных доз и назначение этих доз отдельным лицам.Это наука и практика, которые пытаются количественно связать конкретные меры, принятые в поле излучения, с химическими и / или биологическими изменениями, которые излучение может вызвать в мишени.

Персональная дозиметрия

EPD – Электронный персональный дозиметр

Персональная дозиметрия – ключевая часть дозиметрии излучения. Персональная дозиметрия используется в первую очередь (но не исключительно) для определения доз облучения лиц, подвергшихся радиационному воздействию в связи с их трудовой деятельностью.Эти дозы обычно измеряются приборами, известными как дозиметры. Дозиметры обычно регистрируют дозу, которая представляет собой поглощенную энергию излучения, измеренную в серых (Гр), или эквивалентную дозу, измеренную в зивертах (Зв). Персональный дозиметр – это дозиметр, который носит на поверхности тела человек, за которым ведется наблюдение, и фиксирует полученную дозу излучения. Персональная дозиметрия Методы различаются и частично зависят от того, находится ли источник излучения вне тела (внешний) или попадает внутрь тела (внутренний). Дозиметры индивидуальные предназначены для измерения внешнего облучения. Внутреннее облучение обычно контролируется путем измерения наличия ядерных веществ в организме или путем измерения ядерных веществ, выделяемых организмом.

Имеющиеся в продаже дозиметры варьируются от недорогих пассивных устройств, которые хранят информацию о дозах персонала для последующего считывания, до более дорогих устройств с батарейным питанием, которые отображают информацию о немедленной дозе и мощности дозы (обычно электронный персональный дозиметр ).Важными факторами выбора являются метод считывания, диапазон измерения дозы, размер, вес и цена.

Дозиметры бывают двух видов:

• Пассивные дозиметры . Обычно используемые пассивные дозиметры – это термолюминесцентный дозиметр (TLD) и значок пленки. Пассивный дозиметр выдает радиационно-индуцированный сигнал, который сохраняется в приборе. Затем дозиметр обрабатывается и выходные данные анализируются.
• Дозиметры активные . Чтобы получить значение вашего облучения в реальном времени, вы можете вместо этого использовать активный дозиметр, обычно электронный персональный дозиметр (EPD).Активный дозиметр выдает сигнал, вызванный излучением, и отображает прямое считывание обнаруженной дозы или мощности дозы в реальном времени.

Пассивный и активный дозиметры часто используются вместе, чтобы дополнять друг друга. Для оценки эффективных доз дозиметры необходимо носить в положении тела, представляющем его облучение, обычно между талией и шеей, на передней части туловища, лицом к радиоактивному источнику. Дозиметры обычно носят снаружи одежды, вокруг груди или туловища, чтобы отображать дозу для «всего тела».Дозиметры также можно носить на конечностях или около глаза для измерения эквивалентной дозы для этих тканей.

Используемые сегодня персональные дозиметры не являются абсолютными приборами, а являются эталонными. Это означает, что они должны быть , периодически калибровать . После калибровки эталонного дозиметра можно определить калибровочный коэффициент. Этот калибровочный коэффициент связывает количество облучения с зарегистрированной дозой. Достоверность калибровки подтверждается сохранением возможности отслеживания источника, использованного для калибровки дозиметра.Прослеживаемость достигается путем сравнения источника с «первичным эталоном» в эталонном калибровочном центре. При мониторинге людей значения этих рабочих величин принимаются как достаточно точная оценка эффективной дозы и дозы на кожу соответственно, в частности, если их значения ниже пределов защиты.

Пример – электронный персональный дозиметр

Электронный персональный дозиметр – это современный дозиметр, который может непрерывно считывать кумулятивную дозу и текущую мощность дозы , а также может предупреждать человека, носящего его, когда указано мощность дозы или кумулятивная доза превышена.EPD особенно полезны в областях с высокими дозами, где время пребывания пользователя ограничено из-за ограничений по дозе.

Типы EPD

EPD питаются от батарей и в большинстве своем используют либо небольшую трубку Гейгера-Мюллера (GM), либо полупроводник, в котором ионизирующее излучение высвобождает заряды, в результате чего возникает измеримый электрический ток.

• Счетчик G-M . Счетчик Гейгера состоит из трубки Гейгера-Мюллера (чувствительный элемент, который обнаруживает излучение) и обрабатывающей электроники, которая отображает результат.Счетчики G-M в основном используются для портативных приборов из-за их чувствительности, простой схемы счета и способности обнаруживать низкоуровневое излучение. Из-за большой лавины, вызванной любой ионизацией, счетчику Гейгера требуется много времени (около 1 мс) для восстановления между последовательными импульсами. Следовательно, счетчики Гейгера не могут измерять высокие уровни излучения из-за «мертвого времени » трубки.
• Полупроводниковый детектор . Полупроводниковые детекторы основаны на ионизации твердого тела (например,г. кремний) и включают различные типы твердотельных устройств с двумя выводами, называемыми диодами. Например, кремниевый диод, который имеет структуру p-i-n, , в которой собственная (i) область чувствительна к ионизирующему излучению, в частности, рентгеновским и гамма-излучениям. При обратном смещении электрическое поле распространяется через собственную или обедненную область. В этом случае отрицательное напряжение прикладывается к стороне p, а положительное – ко второй. Дырки в p-области притягиваются от перехода к p-контакту и аналогично для электронов и n-контакта.
• Сцинтилляционный детектор . В некоторых EPD используется сцинтиллирующий кристалл, такой как йодид натрия (NaI) или иодид цезия (CsI), с фотодиодом или фотоэлектронным умножителем для измерения фотонов, испускаемых излучением.

Характеристики EPD

Электронный персональный дозиметр , EPD, может отображать прямое считывание обнаруженной дозы или мощности дозы в реальном времени. Электронные дозиметры могут использоваться как дополнительный дозиметр, так и как основной дозиметр.Пассивные дозиметры и электронные индивидуальные дозиметры часто используются вместе, чтобы дополнять друг друга. Для оценки эффективных доз дозиметры необходимо носить в положении тела, представляющем его облучение, обычно между талией и шеей, на передней части туловища, лицом к радиоактивному источнику. Дозиметры обычно носят снаружи одежды, вокруг груди или туловища, чтобы отображать дозу для «всего тела». Дозиметры также можно носить на конечностях или около глаза для измерения эквивалентной дозы для этих тканей.

Дозиметр можно сбросить, обычно после снятия показаний для записи, и, таким образом, использовать повторно несколько раз. У EPD есть дисплей, расположенный сверху, чтобы их было легко читать, когда они прикреплены к нагрудному карману. На цифровом дисплее отображается информация о мощности дозы и , обычно в мЗв и мЗв / ч. EPD имеет сигнализатор мощности дозы и сигнализатор дозы . Эти сигналы тревоги можно программировать. Для разных действий можно установить разные будильники.

Например:

• сигнализация мощности дозы при 100 мкЗв / ч,
• сигнализация дозы: 100 мкЗв.

При достижении уставки аварийного сигнала соответствующий дисплей мигает вместе с красным светом, и возникает довольно пронзительный шум. Вы можете сбросить тревогу мощности дозы, отступив к более низкому полю излучения, но вы не можете сбросить тревогу дозы, пока не дойдете до считывателя EPD. EPD также могут подавать звуковой сигнал при каждом зарегистрированном 1 или 10 мкЗв. Это дает вам звуковую индикацию полей излучения.Некоторые EPD имеют возможность беспроводной связи. EPD могут с высокой точностью измерять дозу облучения в широком диапазоне от обычных (мкЗв) до аварийных (сотни мЗв или единиц зивертов) и могут отображать мощность облучения, а также накопленные значения облучения. Из всех дозиметрических технологий электронные персональные дозиметры, как правило, самые дорогие, самые большие по размеру и самые универсальные.

DMC 3000 – Mirion Technologies Inc.

DMC 3000 – это электронный дозиметр излучения, EPD, который обеспечивает показания мощности дозы и мощности амбиентной дозы для эквивалента большой дозы H _p (10).Это один из наиболее часто используемых EPD на рынке. В нем используется Si-чип , детектор с гамма-чувствительностью 180 cps / R / h. Этот электронный индивидуальный дозиметр имеет следующие характеристики:

• Энергетический отклик (рентгеновское и гамма-излучение) от 15 кэВ до 7 Мэв.
• Диапазон отображения измерения дозы: от 1 мкЗв до 10 Зв.
• Диапазон отображения измерения скорости: от 10 мкЗв / ч до 10 Зв / ч.

Устройство имеет размеры 3,3 x 1,9 x 0,7 дюйма и его можно прикрепить к карману, ремню или шнурку.Он питается от перезаряжаемых батареек или батареек AAA с временем автономной работы до 2500 часов непрерывной работы. Звуковые и визуальные индикаторы сигнализируют о низком заряде батареи. Устройство оснащено восьмиразрядным ЖК-дисплеем с подсветкой; двухкнопочная навигация; а также визуальные светодиодные, звуковые и вибрационные индикаторы аварийной сигнализации. Ожидается, что калибровка продлится 9 месяцев при обычном использовании и 2 года при хранении. Данные хранятся в энергонезависимой памяти. Рабочий диапазон дозиметра составляет от 14 ° F до 122 ° F и относительная влажность до 90%.Он испытан на падение с высоты 1,5 метра. DMC 3000 имеет дополнительные внешние модули, которые расширяют возможности обнаружения устройства и связи. К ним относятся бета-модуль, который обеспечивает H _p (0,07) для измерения бета-излучения; нейтронный модуль, обеспечивающий измерение нейтронного излучения H _p (10); и модуль телеметрии, позволяющий передавать данные на внешнюю станцию.

См. Также: Обзор рынка дозиметров для реагирования и восстановления. Национальная лаборатория технологий безопасности городов.САВЕР-Т-МСР-4. <доступно по адресу: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeters-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

Измерение и мониторинг доз радиации

В предыдущих главах мы описали эквивалентную дозу и эффективную дозу. Но эти дозы не поддаются непосредственному измерению . С этой целью ICRP ввела и определила набор из рабочих величин , которые могут быть измерены и которые предназначены для обеспечения разумной оценки защитных величин.Эти величины призваны обеспечить консервативную оценку значения защитных величин, связанных с воздействием, избегая как недооценки, так и слишком большого завышения.

Числовые связи между этими величинами представлены коэффициентами преобразования , которые определены для ссылочного лица. Очень важно, чтобы согласованный на международном уровне набор коэффициентов пересчета был доступен для общего использования в практике радиологической защиты от профессионального облучения и облучения населения.Для расчета коэффициентов пересчета внешнего облучения используются вычислительные фантомы для оценки доз в различных радиационных полях. Для расчета дозовых коэффициентов от поступления радионуклидов используются биокинетические модели радионуклидов, справочные физиологические данные и компьютерные фантомы.

Набор оцененных данных коэффициентов преобразования для защиты и рабочих величин для внешнего облучения моноэнергетическим фотонным, нейтронным и электронным излучением при определенных условиях облучения публикуется в отчетах (ICRP, 1996b, ICRU, 1997).

Как правило, МКРЗ определяет рабочие величины для области и индивидуального мониторинга внешних воздействий. Рабочие величины для мониторинга зоны :

• Амбиентный эквивалент дозы , H * (10). Эквивалент амбиентной дозы – это рабочая величина для мониторинга территории с сильнопроникающей радиацией.
• Направленный эквивалент дозы , H ’(d, Ω). Эквивалент направленной дозы – это рабочая величина для контроля слабопроникающей радиации на территории.

Рабочие величины для индивидуального мониторинга :

• Индивидуальный эквивалент дозы , H _p (0,07) . Эквивалент дозы H _p (0,07) – это рабочая величина для индивидуального мониторинга для оценки дозы на кожу, руки и ноги.
• Индивидуальный эквивалент дозы , H _p (10) .Эквивалент дозы H _p (10) – это рабочая величина для индивидуального мониторинга для оценки эффективной дозы.

Специальная ссылка: ICRP, 2007. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 года. Публикация МКРЗ 103. Ann. МКРЗ 37 (2-4).

Пределы дозы

См. Также: Пределы дозы

Пределы дозы разделены на две группы: население и работники, подвергающиеся профессиональному облучению.Согласно МКРЗ, профессиональное облучение относится ко всему облучению, полученному работниками в ходе их работы, за исключением

1. исключенных облучений и облучений от исключенных видов деятельности, включающих радиацию или освобожденные источники
2. любое медицинское облучение
3. нормальное местное естественное радиационный фон.

В следующей таблице приведены пределы доз для профессионально облученных рабочих и населения: Таблица пределов доз для профессионально облученных рабочих и населения.
Источник данных: ICRP, 2007. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 года. Публикация МКРЗ 103. Ann. МКРЗ 37 (2-4).

В соответствии с рекомендацией МКРЗ в ее заявлении о тканевых реакциях от 21 апреля 2011 г. предельная эквивалентная доза для хрусталика глаза для профессионального облучения в ситуациях планируемого облучения была снижена со 150 мЗв / год до 20 мЗв / год. , усредненные за определенные периоды в 5 лет, при этом ни одна годовая доза за один год не превышает 50 мЗв.

Пределы эффективной дозы устанавливаются для суммы соответствующих эффективных доз от внешнего облучения в указанный период времени и ожидаемой эффективной дозы от поступления радионуклидов в тот же период. Для взрослых ожидаемая эффективная доза рассчитывается для 50-летнего периода после приема, тогда как для детей она рассчитывается для периода до 70 лет. Предел эффективной дозы для всего тела 20 мЗв является средним значением за пять лет. Реальный лимит составляет 100 мЗв через 5 лет, но не более 50 мЗв за один год.

Клиническая 3D-дозиметрия в современной лучевой терапии – 1-е издание

Содержание

Часть I Введение

Глава 1 Введение и обзор содержания книги

Бен Минхеер

Глава 2 Требования к точности трехмерной дозиметрии в современной лучевой терапии

Джейкоб Ван Дайк, Джерри Дж. Баттиста и Гленн С. Бауман

Контрольно-измерительные приборы, часть II

Глава 3 Детекторы эталонной дозиметрии

Саймон Дуэйн и Бен Майнхер

Глава 4 Точечные детекторы для определения и проверки трехмерного распределения дозы

Честер Рефт

Глава 5 Дозиметрия полимерного геля

Ив Де Дин

Глава 6 Радиохромные 3D-детекторы

Марк Олдхэм, Титания Хуанг и Сук Ван Юн

Глава 7 Дозиметрия электронного портального устройства визуализации (EPID)

Бойд Маккарди, Питер Грир и Джеймс Бедфорд

Глава 8 Дозиметрические системы 2D и полу-3D

Дональд А.Робертс, Келли С. Юнг и Жан М. Моран

Часть III Измерения и вычисления

Глава 9 Дозиметрия малых полей в пучках фотонов

Индра Дж. Дас и Паоло Франческон

Глава 10 Специальные методы доставки

Томас Крон

Глава 11 Дозиметрия 4D

Эмма Колвилл, Джереми Бут и Пол Килл

Глава 12 Дозиметрия пучка легких ионов

Хьюго Палманс

Глава 13 Применение Монте-Карло в клинической трехмерной дозиметрии

Индрин Дж.Четти и Джоанна Э. Сиглер

Глава 14 Количественная оценка различий в распределении доз

Дэвид Вестерли и Мойед Мифтен

Часть IV Клинические приложения

Глава 15 Приемочные испытания, ввод в эксплуатацию и контроль качества линейных ускорителей

Майкл Альтман и Эрик Кляйн

Глава 16 Ввод в эксплуатацию и обеспечение качества систем планирования лечения

Несрин Доган, Ивайло Б. Михайлов и Мэтью Т.Студенски

Глава 17 Контроль качества для конкретного пациента: 3D-проверка дозы перед лечением

Дитмар Георг, Кэтрин Х. Кларк и Мохаммад Хусейн

Глава 18 Контроль качества для конкретного пациента: in vivo 3D проверка дозы

Бен Минхеер

Глава 19 Аудиты с использованием сквозных тестов

Дэвид С. Фоллоуилл, Кэтрин Х. Кларк и Томас Крон

Глава 20 Дозиметрия для брахитерапии в трех измерениях

Дж.Адам М. Кунья, Кристофер Л. Дойфель и Марк Дж. Ривард

Глава 21 Доза вне лечебного объема при дистанционной лучевой терапии

Стивен Кри, Ребекка Хауэлл и Брайан Беднарц

Глава 22 Доза визуализации в лучевой терапии

Джонатан Сайкс, Пархам Алаи и Эмилиано Специ

Глава 23 Проверка доз облучения пучками протонов и ионов углерода

Катя Пароди

Часть V Новые технологические разработки

Глава 24 Дозиметрия прецизионных облучателей для мелких животных

Франк Верхаген и Дитмар Георг

Глава 25 Трехмерная дозиметрия в методах синхротронной лучевой терапии

Эльке Бройер-Криш

Глава 26 Трехмерная дозиметрия в магнитных полях

Джеффри С.Ибботт, Гай Вон (Дайан) Чой, Ханна Юнгеун Ли, Ивонн Роед и

Чжифэй Вэнь

Книги по медицине и наукам о здоровье @ Amazon.com

“[…] Вскоре я осознал богатство этой книги: это огромное собрание, обсуждение и резюме важных публикаций и работ, охватывающих огромную область дозиметрии вплоть до пока неизвестная полнота.”
-Бьорн Поппе, в Z. Med. Physics , 2019

” Авторы успешно рассмотрели наиболее распространенные аспекты приборов, методов и процессов радиотерапии в физике с образовательной и практической точки зрения, при этом расширившись до новых технологий. и будущие разработки… Я настоятельно рекомендую этот учебник для всех программ обучения медицинской физике, связанных с лучевой терапией, для аспирантов и всех, кто заинтересован в изучении новых технологий и приложений, доступных в клинической дозиметрии и обнаружении радиотерапии.… Текст включает в себя множество важной информации, данных и руководств, которые могут быть полезны для резидентов-медиков, аспирантов в области физики лучевой терапии, исследователей и клинических специалистов, которым может потребоваться современная справочная информация. Я лично добавлю это к своим учебным материалам по курсу измерения и обнаружения радиации… »
-Димитрис Михайлидис, в Medical Physics , январь 2020

«Текущая книга оказалась исключительно хорошей… Эта книга адресована потребностям всех медицинских физиков, не только тех, кто работает в клиниках, но и тех, кто занимаются преподаванием и исследованиями, предоставляя один исчерпывающий справочный ресурс по этому вопросу, и я уверен, что никто, обращающийся к этой книге, не разочаруется, если не найдет ту информацию, которая ему нужна.… Первое, что поражает читателя, – это полнота книги – практически не осталось ничего, что связано с трехмерной дозиметрией. В нем обсуждается все, что связано с трехмерной дозиметрией, в полном соответствии со своим названием. … В целом книга является ценным дополнением к серии. Я заядлый читатель этой серии и лично считаю, что эта книга, безусловно, одна из лучших среди всех ее названий. Я настоятельно рекомендую каждому клиническому физику, исследователю и учителю медицинской физики приобрести эту книгу.”
-Тармарнадар Ганеш, в журнале Journal of Medical Physics, апрель 2019 г.

” Книга на вашем столе полезнее, чем поиск в Google, только если она хорошо структурирована и поддерживает баланс между всеобъемлющим и выходящим за рамки Я обнаружил, что « Clinical 3D Dosimetry in Modern Radiotherapy » под редакцией Бена Мейнхеера прекрасно достигает этого баланса. Развитие 3D-дозиметрии в лучевой терапии за последние 20 лет – это скорее смесь инноваций, смешанных с прагматизмом, чем аккуратная, единообразно организованная ткань знания.Тем не менее, возможность сесть и просмотреть книгу, в которой рассортированы и ясно объяснены все необходимые идеи, является благословением для любого, кто интересуется физикой лучевой терапии. Mijnheer собрал лучшие умы со всего мира, чтобы охватить различные подкатегории, подпадающие под действие трехмерной дозиметрии. … Я обнаружил, что книга успешно восполняет пробел в учебном материале по этой специальности медицинской физики. Это идеальный ресурс – от студентов, разбирающихся в базовых концепциях, до физиков среднего звена, нуждающихся в обновлении, до экспертов, которым нужны справочные материалы для обзорных лекций.Таким образом, [эта книга] – отличный ресурс для любого медицинского физика. Он представляет собой сборник фактов, проблем, аргументов, теорий и практических клинических примеров из широкого круга международного сообщества экспертов в области дозиметрии ».
– Информационный бюллетень AFOMP , январь 2019

« Если вы покупаете бумажную версию, это большая и тяжелая книга, предлагающая подробный обзор современного состояния 3D-дозиметрии для тех, кто работает в клинической лучевой терапии. …. Главный редактор Бен Минхеер собрал впечатляющую команду авторов, состоящую из международных экспертов в своей области дозиметрии излучения.… [T] это исчерпывающий текст по трехмерной дозиметрии, предназначенный для клинической научной аудитории. … [I] Это очень солидный и всеобъемлющий учебник, и у него мало конкурентов ».
– Д-р Марк МакДжури, Госпиталь Королевы Елизаветы, IPEM Scope, Сентябрь 2018 г.

«… Особый интерес представляют разделы, посвященные небольшим областям дозиметрия. Это сложная задача, которая стала очень важной с введением IMRT, где результирующее распределение дозы строится из большого количества небольших бимлетов.Книга дает очень полезный обзор приборов и поправочных коэффициентов для различных детекторов. … Многие методы измерения для трехмерной дозиметрии также требуют методов моделирования для реконструкции, оценки и сравнения с рассчитанными распределениями доз. Поэтому в книге представлен обзор моделей расчета доз, используемых для планирования лечения, и инструменты оценки для сравнения доз. Хотя эта книга написана в основном для медицинских физиков, она представляет интерес и для других профессий и поэтому настоятельно рекомендуется как для начинающих, так и для ветеранов, ведущих активную клиническую деятельность.…. »
—Андерс Монтелиус, Университет Упсалы, в Acta Oncologica, июнь 2018

« Впечатляющий набор экспертов помогает сделать этот сборник всеобъемлющей и уникальной информации о современной дозиметрии лучевой терапии…. в этой книге содержится огромное количество полезной информации для всех, кто занимается дозиметрией радиосигнала ».
– Австралийские физические и инженерные науки в медицине, август 2018 г.

Оптоволоконные датчики: их роль в дозиметрии in vivo для лучевой терапии рака простаты | Раковые нанотехнологии

Оптоволоконные дозиметры могут иметь много преимуществ по сравнению с существующими системами, такими как TLD, диоды или полевые МОП-транзисторы.Существенным преимуществом является то, что оптические волокна состоят из диоксида кремния (стекла) или пластика, в результате получается материал, идеально подходящий для использования в среде МРТ, поскольку они немагнитны и не вызывают помех изображения, невосприимчивы к сильным магнитным полям. и радиочастота (RF), присутствующая в этой среде (Raaymakers et al. 2009). Оптические волокна также могут быть объединены (мультиплексированы) в один контроллер, который, в свою очередь, может сформировать массив детекторов для 2-мерных измерений. Разработка радиационно-стойких волокон также означает, что оптические волокна могут использоваться в областях с высокими уровнями излучения.Небольшой размер оптоволоконных датчиков дает значительные преимущества для применения в брахитерапии простаты. Небольшие размеры датчика (всего 250 мкм в диаметре) позволяют легко направлять его в пределах существующего оборудования для брахитерапии; например, внутри иглы для имплантации семян для прямого анализа дозы опухоли, в мочевом катетере для контроля дозы в уретре или внутри держателя биопсийной иглы трансректального ультразвукового зонда для контроля дозы на стенку прямой кишки. Измеренная доза облучения может использоваться для проверки расчетного распределения дозы, которое описывает лечение, полученное пациентом.Доступность измерений дозы излучения в режиме реального времени во время процедуры брахитерапии позволит оптимизировать введение семян брахитерапии во время процедуры и приведет к высококачественному лечению. Качество лечения брахитерапией напрямую связано с выживаемостью пациента и результатами (Hinnen et al. 2010). Методы дозиметрии излучения используются для оценки дозы, поглощенной излучением в материале детектора, с использованием либо метода термолюминесценции (TL), либо метода оптически стимулированной люминесценции (OSL), либо метода радиолюминесценции (RL) или любого другого метода с использованием пассивных твердотельных детекторов.

Дозиметрия люминесценции

Люминесценция возникает, когда материал подвергается воздействию излучения, и этот материал поглощает часть излучения и, как следствие, излучает свет с другой длиной волны. Длина волны излучаемого света зависит от люминесцентного материала. Для возбуждения материала могут использоваться различные типы и формы излучения, и именно эти типы излучения вызывают различные типы или методы люминесценции. Это термолюминесценция (возбуждение из-за тепла), фотолюминесценция (возбуждение из-за оптического или ультрафиолетового света) и радиолюминесценция (возбуждение из-за альфа, бета, гамма или рентгеновских лучей).

Дозиметрия термолюминесценции

Термолюминесценция (ТЛ) – это испускание света твердым телом в результате нагрева после того, как оно было предварительно возбуждено излучением. Под воздействием излучения материал TL поглощает энергию, которую затем сохраняет до тех пор, пока не нагреется. Оптические волокна на основе диоксида кремния, легированного германием (SiO ₂ , легированного германием), были продемонстрированы как потенциально новые формы термолюминесцентных дозиметров для дозиметрии лучевой терапии (Ramli et al. 2009). Абдул Рахман и др.(2012) в ноябре 2011 года провели исследование способности волоконного термолюминесцентного дозиметра SiO ₂ с высоким пространственным разрешением (~ 120 мкм) с высоким пространственным разрешением для измерения излучения. Оптические волокна продемонстрировали хорошую воспроизводимость (± 1,5%), при фиксированной мощности дозы дозиметры, как было обнаружено, давали ровный отклик лучше 4% (1 стандартное отклонение) от среднего распределения TL и демонстрировали хорошую линейность ( r ² = 0,998) отклика до дозы 50 Гр для фотонных и электронных пучков.Entezam et al. (2016) проанализировали поведение отклика, волокна показали хорошую воспроизводимость, энергию и отклик размера поля, было продемонстрировано, что зависимость от размера поля для наиболее чувствительного образца (волокна с размером сердцевины 42 мкм) была определена для фотонов, генерируемых при 6 и 10 МВ и размеры поля 3, 6, 8, 10, 20, 25 и 30 см. Для каждого размера поля измерения проводились для пяти сегментов волокна с размером сердцевины 42 мкм, результаты нормировались для всех размеров поля с использованием полученного значения для размера поля 10 × 10 см ² (рис.1).

Рис. 1

Воспроизведено Entezam et al. (2016) с разрешения Elsevier

Зависимость чувствительности волокна с размером сердцевины 42 мкм от размера поля, измеренная для рентгеновского излучения 6 МВ.

Затухание, уменьшение отклика TL в зависимости от времени после облучения, зависит в первую очередь от таких параметров, как температура хранения и тип излучения. Анализ замирания плоских и цилиндрических волокон, изготовленных членами этой группы, был проведен Ghomeishi et al.(2015). Для плоских и цилиндрических волокон, облученных одновременно в дозе 8 Гр с использованием фотонов 6 МВ, через 15 дней после облучения TL-ответ для плоских и цилиндрических волокон снизился на 17 и 27% соответственно по сравнению с тем, который был получен через день после облучения. .

Одно из преимуществ оптических волоконных дозиметров из кремния, легированного германием, состоит в том, что они водонепроницаемы, и, следовательно, появляется возможность размещать волоконный дозиметр внутри конкретной ткани, представляющей интерес; это предполагает возможное использование оптических волокон SiO ₂ , легированных германием, в различных случаях дозиметрии на границе раздела фаз, например, при радиационной синовэктомии (Karavida and Notopoulos, 2010).Возможные дозиметрические применения в радиотерапии волокон из легированного диоксида кремния в качестве TLD были рассмотрены Bradley et al. (2012). Использование волокон из диоксида кремния, легированного германием, также было предложено Issa et al. (2012) в брахитерапии оптоволоконные дозиметры использовались для получения доз на расстояниях, очень близких к источнику (2 мм). Было обнаружено, что измерения дозы, полученные для расстояний от 2 до 20 мм, хорошо согласуются с результатами моделирования фотонно-опосредованной дозы, полученными с использованием кода Монте-Карло DOSRZnrc, с согласованием в пределах 3 и 1% для ¹³³ Ba и ⁶⁰ Co источников соответственно.Существенным недостатком термолюминесцентной дозиметрии является то, что информация о дозе зависит от последующего облучения материала, и поэтому дозиметрия в реальном времени невозможна.

Оптически стимулированная люминесценция

В процессе, аналогичном термолюминесцентным методам, фотолюминесценция или оптически стимулированная люминесценция (OSL) испускает энергию, накопленную в результате облучения, при воздействии света. Когда изолятор или полупроводник подвергается воздействию излучения, образуются пары дырочных электронов, а дефекты материала OSL захватывают эти пары дырок электронов.Это освещение материала освобождает захваченные пары электронных дырок в результате люминесценции материала, проходящей через волокно и измеряемой с помощью фотоэлектронного умножителя.

Оксид алюминия, легированный углеродом (Al ₂ O ₃ : C) (Юкихара и др., 2014), показал, что отклик OSL является линейным и не зависит от энергии и мощности дозы, имеет небольшое затухание, зависит от температуры и чувствителен к свету. Обзор бромида калия, допированного европием (KBr: Eu), был проведен McKeever (2011).Было обнаружено, что сигнал от KBr: Eu нестабилен из-за замирания при комнатной температуре, быстрого распада OSL, а его более простой процесс производства OSL позволяет использовать материал для мониторинга излучения в реальном времени. Усиленный оксид алюминия, легированный углеродом и магнием (Al ₂ O ₃ : C, Mg) (Rodriguez et al. 2011), был исследован на предмет оптически стимулированной люминесценции (OSL) в дозиметрии излучения. Результаты показывают, что интенсивности сигналов TL, OSL и RL образцов были подобны интенсивности сигналов обычного оксида алюминия, легированного углеродом (Al ₂ O ₃ : C).

Dunn et al. (2013) заказали дозиметры с оптически стимулированной люминесценцией (OSLD) в качестве замены термолюминесцентных дозиметров (TLD) для применения в лучевой терапии, продукт от Landauer Inc., известный как «наноточек», показал сверхлинейность, воспроизводимое замирание (3%) и слабый сигнал истощение на одно считывание (0,03%). Marckmann et al. (2006) разработали новую идею преодоления излучения Черенкова путем подключения OSL (Al ₂ O ₃ : C) к концу оптического волокна из полиметилметакрилата (PMMA), чтобы обеспечить одновременное получение сигналов RL / OSL в реальном времени. радиационный контроль с помощью КЛ и пострадиационный с помощью ОСЛ.Характеристики волокна на основе Al ₂ O ₃ : C OSL-дозиметр, проведенный Anderson et al. (2009) за свой ответ на 192Ir демонстрирует пригодность такого устройства для HDR-брахитерапии. Система продемонстрировала отличную линейность в испытанном диапазоне доз (0–4,3 Гр) с воспроизводимостью примерно 1,3%. Также было подсчитано, что измерения с расстоянием от источника до зонда 5–50 мм будут связаны с погрешностью 5%.

Радиолюминесценция

Дозиметры с пластиковым сцинтилляционным волокном

Сцинтилляционные волокна работают за счет преобразования энергии падающего излучения в видимый свет, поскольку они подвергаются воздействию рентгеновского излучения, электроны в волокне возбуждаются до более высоких уровней энергии посредством комптоновского или фотоэлектрического эффекта.Сердцевина волокна легирована мерцающими флуоресцентными частицами, которые флуоресцируют при облучении ионизирующим излучением, и покрыта ПММА. Основным преимуществом этих дозиметров в лучевой терапии является их водный эквивалент, что делает их идеальным дозиметром для дозиметрии лучевой терапии. Однако недавние исследования (Buranurak et al. 2013) выявили влияние температуры на сцинтиллятор из органического пластика, связанный с волоконным световодом, в таких приложениях, как дистанционная лучевая терапия и брахитерапия. Исследование показало, что световыход в областях пиков сцинтилляторов линейно уменьшается с ростом температуры.В исследовании наблюдались температурные коэффициенты -0,15 ± 0,01 и -0,55 ± 0,04% K ^-1 для синего BCF-12 и зеленого BCF-60 из кристаллов Saint-Gobain, соответственно. Другое исследование (Beddar 2012) показало существенные различия между измерениями внутри пациентов и измерениями на антропоморфных фантомах из-за аналогичного воздействия температуры.

На рис. 2 показаны свойства четырех сцинтилляционных органических волокон, которые использовались в компании Saint-Gobain Crystals (2015). Это были BCF10, BCF12, BCF20 и BCF60.Он показывает, что BCF10, BCF12 излучают синий цвет, тогда как BCF20, BCF60 оба излучают зеленый цвет с результирующим более высоким пиком излучения. Они имеют диаметр от 0,25 до 5,00 мм, имеют сердцевину из полистирола с флуоресцентными присадками и оболочку из ПММА.

Рис. 2

Четыре примера сцинтилляционных волокон из кристаллов Saint-Gobain (McKeever 2011)

Suchowerska et al. (2011) показали оптоволоконный сцинтилляционный дозиметр, состоящий из пластикового сцинтиллятора, соединенного с оптическим волокном для брахитерапии.Эти датчики были достаточно маленькими (0,5 мм), чтобы их можно было вставить во французский мочевой катетер №16 для проведения дозиметрии in vivo для определения уретральной дозы во время лечения простаты с высокой мощностью дозы (HDR). Фоновый сигнал, создаваемый Черенковым и флуоресценцией волокна, составлял 0,1% от сигнала, и датчик имел возможность считывания в реальном времени. Klein et al. (Klein et al. 2012) продемонстрировали пластиковое сцинтиллирующее волокно (BCF-60), установленное на эндоректальном баллоне, для проверки доз in vivo во время лучевой терапии с модуляцией интенсивности (IMRT) и объемной дуговой терапии (VMAT) при раке простаты.Датчик измерял дозы, которые коррелировали с измерениями ионизационной камеры, и было обнаружено, что расчеты системы планирования лечения были в пределах 1% от ожидаемых значений. Предлагаемый дозиметр для дозиметрии in vivo в HDR-брахитерапии был исследован (Therriault-Proulx et al.2013), в результате чего было разработано одно волокно с многоточечными пластиковыми сцинтилляторами для проверки лечения брахитерапией с использованием Иридиум-192 HDR в водном фантоме. Он содержал трехточечный детектор, содержащий сцинтилляционные элементы BCF-10, BCF-12 и BCF-60.Было проведено сравнение измеренных доз на различных расстояниях от источника до детектора, в результате чего система была пригодна для измерения неопределенности положения источника до менее 0,32 ± 0,06 мм.

В клиническое испытание дозиметра с пластиковым сцинтилляционным волокном BrachyFOD (Suchowerska et al. 2011) приняли участие 24 пациента, получавших HDR-брахитерапию простаты. После 14 пациентов конструкция дозиметра была улучшена для получения более точных показаний с целью повышения клинической надежности: устройство самопроверки дозиметра; рентгеноконтрастный маркер для определения положения дозиметра и более прочное оптическое удлинительное волокно, как показано на рис.3. Результаты продемонстрировали разницу в максимальной измеренной дозе 9% от рассчитанной дозы от TPS для остальных пациентов в испытании, что указывает на важность дозиметрии in vivo в брахитерапии.

Рис. 3

Воспроизведено из Suchowerska et al. (2011) с разрешения Elsevier

a Дизайн BrachyFOD. Сцинтиллятор Bicron BC400 длиной 4 мм и диаметром 0,5 мм соединен с 0.Оптическое волокно из полиметилметакрилата (ПММА) из ПММА диаметром 5 мм (сердцевина 0,48 мм). Весь дозиметр покрыт черной буферной трубкой из поливинилтолуола. b Конструкция R FOD. Сцинтиллятор, спейсер и платиновый рентгеноконтрастный маркер имеют диаметр 0,5 мм и длину 4 мм.

В другом исследовании (Gagnon et al. 2012) производительность пластикового сцинтиллятора BCF-60 сравнивалась с рядом традиционных малых полевых дозиметров для стереотаксического контроля качества, результаты сравнивали выходные факторы и профили дозы с хорошим уровнем согласия. с диодами и пленкой EBT2 Gafchromic.В настоящее время единственным коммерческим оптоволоконным дозиметром для лучевой терапии является сцинтиллятор Standard Imaging Exradin W1 (2014), волокно на основе полистирола с сердечником 1 мм, которое соединяется с оптическим волокном из ПММА для передачи оптического сигнала.

Дозиметры с неорганическими сцинтилляционными волокнами

Неорганические сцинтилляторы обычно имеют кристаллическую форму, выращенную при высоких температурах. Они состоят из галогенидов или оксидов щелочных металлов и часто требуют примеси активатора, например Na (Tl), CsI (Tl). Благодаря кристаллической форме сцинтиллятора, можно включить материал в зону восприятия множеством различных способов, например.г. покрытие волокна, привязка его к времени или включение в волокно. Явные преимущества включают дозиметрию в реальном времени, малые размеры и хорошее пространственное разрешение. Для оценки эффективности сцинтилляции различных люминофоров был разработан дозиметр излучения (Jang et al.2011) для обнаружения трития в реальном времени, состоящий из сцинтилляционного материала, пучка оптических волокон и светомера, как показано на рис.4. Каждый сцинтиллятор взаимодействует с электроном или бета-излучением и генерирует сцинтилляционные фотоны света с длиной волны от 455 до 550 нм.Три вида неорганических сцинтилляторов были испытаны на разных расстояниях между оптоволоконным датчиком и источником. Это были Gd ₂ O ₂ S: Tb, YAG, легированный церием (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce) и CsI: Tl. Результаты показывают, что сцинтилляционная эффективность CsI: Tl, Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce и Gd ₂ O ₂ S: Tb ​​составляет 8, 5 и 15% соответственно. Было обнаружено, что сцинтиллятор типа Gd ₂ O ₂ S: Tb ​​дает наибольший сцинтилляционный отклик фотонов.

Рис. 4

Воспроизведено Jang et al. (Jang et al. 2011) с разрешения Elsevier

Наконечник оптоволоконного датчика для обнаружения бета-лучей. a Принципиальная схема наконечника датчика и b изображение наконечника датчика.

Оптоволоконный дозиметр был разработан McCarthy et al. (2011; O’Keeffe et al. 2013) путем покрытия конца открытого оптического волокна из ПММА после удаления оболочки Gd2O2S: Tb.Сцинтилляционный люминофор, поставляемый Phosphor Technologies Ltd (2014), смешивают с эпоксидной смесью и вводят в цилиндрическую форму, содержащую оголенный оптоволоконный сердечник из ПММА, и дают ему отвердеть. Наконечник сенсора из чувствительного к излучению сцинтилляционного материала начинает светиться при немедленном воздействии ионизирующего излучения. Полученный в результате излучаемый флуоресцентный свет проникает через оптическое волокно из ПММА и распространяется вдоль волокна к дальнему спектрометру научного уровня от Ocean Optics (Данидин, Флорида), где измеряется интенсивность максимальной длины волны флуоресцентного света.Были проведены первоначальные измерения характеристик этого датчика, а его отклик оценивался в фантомах, эквивалентных воде, чтобы оценить, будет ли он пригоден для потенциальных применений in vivo либо в брахитерапии, либо в дозиметрии с дистанционной лучевой терапией. Результаты демонстрируют, что волокно обладает высокой чувствительностью и хорошей воспроизводимостью в широком диапазоне энергий и типов пучка, а также демонстрирует линейный отклик от низких доз порядка Цельсия до по крайней мере 16 Гр за одну доставку.

Оптоволоконный датчик (Woulfe et al., 2016), основанный на радиолюминесценции, при котором чувствительный к излучению сцинтилляционный материал внедряется в сердцевину пластикового оптического волокна, показан на рис. 5. Были изготовлены три датчика с использованием различных неорганических сцинтилляторов. , признанные наиболее подходящими для брахитерапии: йодид цезия, активированный таллием (CsI: Tl), оксисульфид гадолиния, активированный тербием (Gd ₂ O ₂ S: Tb, GOS) и оксисульфид лантана, активированный европием (La ₂ O ₂ S: Eu, LOS).Оксисульфид гадолиния, допированный тербием (Gd ₂ O ₂ S: Tb, GOS), продемонстрировал самую высокую чувствительность к семенам для брахитерапии ¹²⁵ I (Woulfe et al., 2016). Датчик предназначен для мониторинга in vivo дозы излучения во время имплантации радиоактивных семян для брахитерапии с низкой мощностью дозы при лечении рака простаты, обеспечивая онкологов информацией о дозе излучения в целевой области и / или близлежащих критических структурах в режиме реального времени. Излучение от семян для брахитерапии вызывает излучение видимого света от сцинтилляционного материала, который проникает в волокно и распространяется по оптическому волокну для дистанционного обнаружения с помощью многопиксельного счетчика фотонов.Датчик демонстрирует высокую чувствительность к йоду-125, радиоактивному источнику, наиболее часто используемому в брахитерапии для лечения рака простаты. Разработанный оптоволоконный датчик имеет ряд существенных преимуществ для применения в брахитерапии. Небольшие размеры датчика позволяют управлять им в рамках существующего оборудования для брахитерапии; например, внутри иглы для имплантации семян (см. рис. 5b), в мочевом катетере для контроля уретральной дозы или вдоль трансперинеального ультразвукового зонда для контроля дозы на стенку прямой кишки.Это позволяет в реальном времени контролировать дозу облучения в целевой зоне или близлежащих критических конструкциях. Кроме того, конструкция датчиков такова, что они полностью биологически отделены от окружающей среды наблюдения и, следовательно, не создают возможности заражения или другой формы угрозы для их целевой операционной среды, то есть внутренней ткани человека.

Рис. 5

Воспроизведено Woulfe et al. (2016) с разрешения SPIE

Радиолюминесцентный зонд на основе оптического волокна для брахитерапии in vivo. a Оптоволоконный радиационный зонд для брахитерапии in vivo. b Оптоволоконный датчик в игле для брахитерапии для прямого контроля дозы опухоли.

Волоконные брэгговские решетки

Датчики на основе волоконных брэгговских решеток (ВБР) работают, отслеживая сдвиг длины волны возвращаемого брэгговского сигнала, который изменяется в зависимости от измеренного. Длина волны Брэгга связана с показателем преломления материала и шагом решетки.Свет, падающий на решетку, отражает узкую спектральную составляющую на длине волны Брэгга, и, следовательно, в спектре пропускания эта составляющая отсутствует. Работа (Михайлов 2012) была сосредоточена на разработке радиационно-стойких ВБР для использования в приложениях измерения температуры и деформации в ядерной среде.

Результаты проекта по исследованию использования ВБР в качестве датчиков высокой дозы излучения были впервые представлены Krebber et al. (2006). Работа основана на дисперсионных соотношениях Крамера – Кронига, с помощью которых можно показать, что увеличение ослабления должно сопровождаться изменением показателя преломления.