WEAiIE	Biegański Marek Madej Marek			Grupa I		Zespół 11
Laboratorium Fizyczne	Temat: Dozymetria promieniowania					Nr ćwiczenia: 96
Data wykonania: 20.05.1999	Data oddania: 26.05.1999	Zwrot do poprawy:	Data odbioru:		Data zaliczenia:	Ocena:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z podstawami dozymetrii promieniowania jonizującego oraz prostym radiometrem i sposobem jego wykorzystania do pomiaru mocy dawki.

2. Wprowadzenie teoretyczne

Znamy następujące rodzaje promieniowania jonizującego emitowanego przez jądra: cząstki ,, promieniowanie γ, neutrony - a także przez atomy: promieniowanie rentgenowskie.

Emisja promieniowania jądrowego zachodzi podczas przemiany jądra atomowego. Prawo rozpadu promieniotwórczego określa zależność od czasu liczby jąder, które nie uległy dotąd przemianie promieniotwórczej:

N(t)=N₀e^-t

gdzie:

N_ - liczba jąder izotopu promieniotwórczego w chwili t=0

N(t) - liczba jąder izotopu, które po czasie t nie uległy jeszcze rozpadowi

 - stała rozpadu

Zachodzi związek:

gdzie T_1/2 - okres połowicznego zaniku (rozpadu), czyli czas po upływie którego liczba jąder izotopu promieniotwórczego maleje do polowy pierwotnej ich liczby N₀.

Aktywność izotopu promieniotwórczego jest to liczba rozpadów jąder w jednostce czasu. Jednostką aktywności jest 1 Bq (bekerel): 1 Bq =1 rozpad na 1 sekundę.

Z punktu widzenia oddziaływania biologicznego różne rodzaje promieniowania jonizującego różnią się między sobą gęstością wywoływanej jonizacji, zasięgiem w poszczególnych tkankach oraz przestrzennym rozkładem produkowanych jonów. W celu ilościowego rozważania biologicznych skutków oddziaływania promieniowania jonizującego na organizm ludzki a także umożliwienia ich porównywania wprowadzono następujące wielkości charakterystyczne:

- dawka

- równoważnik dawki

- współczynnik jakości Q

Dawka pochłonięta D₀ jest to energia zaabsorbowana przez jednostkę masy (1 kg) napromieniowanej substancji. Jednostką dawki jest 1 gray, który odpowiada energii 1 J zaabsorbowanej przez masę 1 kg: 1 [Gy]=1[J/kg].

Wpływ promieniowania na organizmy żywe (w tym człowieka) zależy od rodzaju promieniowania, w którego strumieniu znajduje się badany organizm (promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie γ czy elektrony są mniej groźne przy danej dawce niż neutrony czy cząstki   i jest określony przez tzw. współczynnik jakości Q.

Parametrem, który uwzględnia rodzaj promieniowania absorbowanego w organizmie jest równoważnik dawki H, określony równaniem: H=D₀*Q. Mierzony on jest w sievertach lub remach (1Sv = 100rem). Sievert jest to dawka absorbowana dowolnego rodzaju promieniowania jonizującego, która wywołuje identyczny skutek biologiczny jak dawka absorbowana 1 Gy promieniowania X lub γ.

Dozymetry

Specyfika oddziaływania promieniowania jądrowego oraz promieniowania rentgenowskiego polega na tym, że nawet duże dawki nie są odczuwane przez receptory ludzkie w trakcie oddziaływania. Przeto aby kontrolować dawki, na które narażony jest człowiek, należy stosować odpowiednie detektory, które nazywamy dozymetrami.

Dozymetr powinien:

- rejestrować sumaryczny strumień badanego promieniowania,

- mierzyć dawkę (widzialną w dozymetrze energię albo prąd jonizacyjny),

- symulować żywą tkankę pod względem pochłaniania promieniowania.

Kontrolę narażenia zewnętrznego można przeprowadzać przez pomiar mocy równoważnika dawki w otoczeniu źródeł promieniowania, a także przez pomiar dawek indywidualnych pochłoniętych przez osoby narażone zawodowo na promieniowanie (kontrola dawek indywidualnych obejmuje jedynie osoby zawodowo narażone na promieniowanie). Pomiary mocy równoważnika dawki niezbędne są wszędzie tam, gdzie są stosowane źródła promieniowania przenikliwego nie pochłanianego przez osłony, zwłaszcza promieniowania elektromagnetycznego (X,γ, czy neutronowego. Moc równoważnika dawki promieniowania X czy γ określa się przez pomiar mocy dawki ekspozycyjnej. Służą do tego radiometry do pomiaru mocy dawki.

Najczęściej przy pomocy dozymetru można mierzyć moc dawki (dawka promieniowania w jednostce czasu). Spotykane radiometry do pomiaru równoważnika mocy dawki są najczęściej wyskalowane w następujących jednostkach: mR/h lub Sv/h.

Moc dawki promieniowania γ(X) w zależności od aktywności źródła można określić za pomocą poniższego wzoru przy założeniu, że źródło promieniowania jest punktowe (można to założyć, jeżeli odległość od źródła jest co najmniej 10 razy większa od największego wymiaru liniowego źródła):

gdzie:

D - dawka (D/t wyrażone w Sv/h),

a - aktywność źródła (w bekerelach),

r - odległość od punktowego źródła promieniowania w metrach,

t - czas w godzinach,

I_γ  stała charakterystyczna dla danego izotopu promieniotwórczego.

Najprostszymi przyrządami do pomiaru mocy dawki są radiometry. W niniejszym ćwiczeniu będzie wykorzystany radiometr kieszonkowy przeznaczony do kontroli dawek promieniowania γ oraz .

3. Wyniki pomiarów i ich opracowanie

r = r₁ + r₀

r₀ = 0,023 m (wyznaczone numerycznie tak, aby średnia aktywność źródeł była obarczona jak najmniejszym błędem standardowym.

Kobalt - ⁶⁰Co

­ r1 [m]	r [m]	r^2[m^2]	Pomiary równoważnika mocy dawki [mR/h]			Średnia	A (w bekerelach)
0,005	0,027	0,000729	1,119	1,235	1,207	1,187	262,8665
0,010	0,032	0,001024	0,829	0,824	0,764	0,806	247,8288
0,015	0,037	0,001369	0,548	0,858	0,619	0,675	275,3211
0,020	0,042	0,001764	0,416	0,470	0,443	0,443	231,3711
0,025	0,047	0,002209	0,342	0,362	0,377	0,360	234,5068
0,030	0,052	0,002704	0,285	0,286	0,294	0,288	228,7785
0,035	0,057	0,003249	0,244	0,217	0,230	0,230	218,8675
0,040	0,062	0,003844	0,192	0,207	0,199	0,199	223,4753
0,050	0,072	0,005184	0,148	0,152	0,167	0,156	234,3203
0,060	0,082	0,006724	0,101	0,103	0,115	0,106	206,9160
0,070	0,092	0,008464	0,096	0,040	0,091	0,076	184,8583
0,080	0,102	0,010404	0,087	0,080	0,087	0,085	253,7204
0,090	0,112	0,012544	0,053	0,065	0,067	0,062	222,4211
0,100	0,122	0,014884	0,046	0,056	0,070	0,057	245,0112
0,120	0,142	0,020164	0,044	0,052	0,038	0,045	258,0026
0,140	0,162	0,026244	0,030	0,028	0,039	0,032	242,6578
0,160	0,182	0,033124	0,023	0,029	0,037	0,030	280,6335
0,180	0,202	0,040804	0,016	0,026	0,035	0,026	298,7653

Średnia aktywność źródła: 241,6846 bekereli

Odchylenie standardowe: 27,5000 bekereli

Cez - ¹³⁷Cs

­ r1 [m]	r [m]	r^2[m^2]	Pomiary równoważnika mocy dawki [mR/h]			Średnia	A (w bekerelach)
0,005	0,028	0,000784	1,229	1,192	1,237	1,219	270,0269
0,010	0,033	0,001089	0,829	0,871	0,917	0,872	268,3360
0,015	0,038	0,001444	0,652	0,661	0,664	0,659	268,7950
0,020	0,043	0,001849	0,462	0,489	0,524	0,492	256,7889
0,025	0,048	0,002304	0,377	0,370	0,373	0,373	242,9673
0,030	0,053	0,002809	0,307	0,294	0,307	0,303	240,1513
0,040	0,063	0,003969	0,242	0,211	0,235	0,229	257,1087
0,050	0,073	0,005329	0,171	0,138	0,155	0,155	232,8150
0,060	0,083	0,006889	0,148	0,129	0,149	0,142	276,3205
0,070	0,093	0,008649	0,094	0,117	0,101	0,104	254,0784
0,080	0,103	0,010609	0,069	0,072	0,065	0,069	205,7733
0,090	0,113	0,012769	0,081	0,072	0,076	0,076	275,3212
0,100	0,123	0,015129	0,056	0,060	0,065	0,060	257,8316
0,120	0,143	0,020449	0,050	0,050	0,052	0,051	292,6597
0,140	0,163	0,026569	0,038	0,030	0,045	0,038	282,6838
0,160	0,183	0,033489	0,046	0,038	0,042	0,042	397,3013
0,180	0,203	0,041209	0,025	0,030	0,027	0,027	318,1656

Średnia aktywność źródła: 270,4191 bekereli

Odchylenie standardowe: 41,1865 bekereli

4. Wnioski

Przy założeniu dodatkowej odległości miedzy zerem na podziałce, a przyrządem pomiarowym (r₀) obliczone wartości aktywności źródeł osiągają względnie mały rozrzut (r₀ wyznaczono numerycznie). Odchylenie standardowe jednak jest znaczne, na skutek słabej dokładności przyrządu.

- 4 -

---