EAiE		Mateusz Barański Bartosz Boczar		Rok I		Grupa I		Zespół 1
Pracownia fizyczna		Temat: Dozymetria promieniowania						Ćwiczenie nr: 96
Data wyk. 04.06.97	Data oddania		Zwrot do pop.		Data oddania		Data zal.		Ocena

1.Cel ćwiczenia.

Zapoznanie z podstawami dozymetrii promieniowania jonizującego oraz prostym radiometrem i sposobem jego wykorzystania do pomiaru mocy dawki.

2.Wprowadzenie.

Znamy następujące rodzaje promieniowania jonizującego emitowanego przez jądra:

cząstki a,b, promieniowanie g, 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^-lt

gdzie:

N₀ - liczba jąder izotopu promieniotwórczego w chwili t=0

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

l - 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 (Becquerei): 1 Bq =1 rozpad na 1 sek.

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 g czy elektrony są mniej groźne przy danej dawce niż neutrony czy cząstki a ) i jest określony przez tzw. współczynnik jakości Q.

Parametrem, który uwzględnia rodzaj promieniowania absorbowanego w organizmie jest równoważnik dawki H, określony równoniem: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 g .

Dozymetry

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

Dozymert powinien:

- rejestrować sumaryczny strumień badanego promieniowania

- mierzyć dawkę (widzialaną w dozymetrze energię albo prąd jonizacyjny)

- symulować żywą tkankę pod względem pochłaniania promieniowania

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

Najczęście przy pomocy dozynetru 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 mSv/h.

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

(3)

gdzie:

D - dawka (D/t wyrażone w mSv/h)

a - aktywność żródła

r - odległość od punktowego żródła promieniowania w metrach

t - czas w godzinach

I_g - 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 g oraz b.

3. Opracowanie wyników.

Wykres zależności równoważnika mocy dawki od odległości źródło-dozymetr.

r	Ba 133
0,05	185
0,055	157
0,06	136
0,065	134
0,07	114
0,075	94
0,08	93
0,085	90
0,09	76
0,095	80
0,1	61
0,11	55
0,12	55
0,13	42
0,14	38
0,15	49
0,16	45
0,17	37
0,18	27
0,19	26
0,2	33

r	Mn 54
0,05	52
0,055	45
0,06	43
0,065	40
0,07	23
0,075	32
0,08	31
0,085	38
0,09	26
0,095	24
0,1	25
0,11	22
0,12	19
0,13	27
0,14	21
0,15	20
0,16	18
0,17	19
0,18	17
0,19	14
0,2	16

Wykres zależności równoważnika mocy dawki od kwadratu odległości źródło-dozymetr.

r^2	Ba 133
0	185
0,003025	157
0,0036	136
0,004225	134
0,0049	114
0,005625	94
0,0064	93
0,007225	90
0,0081	76
0,009025	80
0,01	61
0,0121	55
0,0144	55
0,0169	42
0,0196	38
0,0225	49
0,0256	45
0,0289	37
0,0324	27
0,0361	26
0,04	33

r*r	Mn 54
0	52
0,003025	45
0,0036	43
0,004225	40
0,0049	23
0,005625	32
0,0064	31
0,007225	38
0,0081	26
0,009025	24
0,01	25
0,0121	22
0,0144	19
0,0169	27
0,0196	21
0,0225	20
0,0256	18
0,0289	19
0,0324	17
0,0361	14
0,04	16




2. 
   
   

porównanie wykresów ze wzorem (3).

W celu sprawdzenia wykresów zależności które otrzymaliśmy ze wzorem (3) należło narysować wykresy zależności równoważnika mocy od odwrotności r². D/t(1/r²)

Ze względu na nieznajomość stałej charakterystycznej I_g, przyjęlismy że jest ona równa 1. Tak więc dalsze rozumowanie obarczone jest błędem współczynnika proporcjonalności.

Ponieważ wzór (3) możemy zapisać w postaci: (4) możemy przyjąć, że funkcja (4) jest funkcją liniową gdzie x=1/r². Tak więc ostatecznie (D/t)(x)=A*x.

Stąd można wyznaczyć aktywność danego pierwiastka z kąta nachylenia prostej dobranej do danych doświadczalnych. Tangens kąta nachylenia prostych odpowiednio dla Baru i Manganu obliczmy przez uśrednienie cząstkowych kątów nachylenia w kolejnych przedziałach.




1/r2	Ba 133	Ai
400,00	185,00	0,40
330,58	157,00	0,40
277,78	136,00	0,05
236,69	134,00	0,61
204,08	114,00	0,76
177,78	94,00	0,05
156,25	93,00	0,17
138,41	90,00	0,94
123,46	76,00	-0,32
110,80	80,00	1,76
100,00	61,00	0,35
82,64	55,00	0,00
69,44	55,00	1,27
59,17	42,00	0,49
51,02	38,00	-1,67
44,44	49,00	0,74
39,06	45,00	1,79
34,60	37,00	2,68
30,86	27,00	0,32
27,70	26,00	-2,59
25,00	33,00	1,32

1/r2	Mn 54	Ai
400,00	52	0,10
330,58	45	0,04
277,78	43	0,07
236,69	40	0,52
204,08	23	-0,34
177,78	32	0,05
156,25	31	-0,39
138,41	38	0,80
123,46	26	0,16
110,80	24	-0,09
100,00	25	0,17
82,64	22	0,23
69,44	19	-0,78
59,17	27	0,74
51,02	21	0,15
44,44	20	0,37
39,06	18	-0,22
34,60	19	0,54
30,86	17	0,95
27,70	14	-0,74
25,00	16	0,64




Średni tangens kąta nachylenia dla Baru: 0,45

Średni tangens kąta nachylenia dla Manganu: 0,14

Czyli szacunkowa aktywność Baru: 0,45 *10^-3*s^-1 a Manganu 0,14*10^-3*s^-1.

---