Wydział:FiTJ		Karolina Półtorak, Daniel Budek			Zespół 4
Pracownia fizyczna: 2		Temat : Dozymetria promieniowania			Nr ćwiczenia: 96
Data wyk.: 13.03.2002	Data oddania: 20.03.02	Zwrot do popr.:	Data oddania :	Data zal.:	Ocena:

Wstęp teoretyczny:

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 (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 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 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 γ .

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,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.

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 Sv/h.

Moc dawki promieniowania γ(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 Sv/h)

a - aktywność żródła

r - odległość od punktowego żródła 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 .

Opracowanie wyników pomiarów:

Pomiar tła:

t[min]	H
1	0,10
2	0,16
3	0,12
4	0,08
5	0,18
6	0,11
7	0,18
8	0,07
9	0,16
10	0,14
Wartość średnia:	0,130
odchylenie	0,045
standardowe:
błąd względny:	35%

1. badane źródło - kobalt

l - odległość źródła od detektora

H - równoważnik mocy dawki

Co 60
l	H
2	14,02
3	9,04
4	5,31
5	4,87
6	4,40
7	3,22
8	2,70
9	1,80
10	2,31
11	1,60
12	1,31
13	1,27
14	1,19
15	1,09
16	1,02
17	0,91
18	0,90
19	0,58

Porównanie wykresów ze wzorem (3).

W celu sprawdzenia wykresów zależności które otrzymaliśmy ze wzorem (3) należało narysować wykresy zależności równoważnika mocy od odwrotności r².

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)=AI*x.

Stąd można wyznaczyć aktywność danego pierwiastka z kąta nachylenia prostej dobranej do danych doświadczalnych. Więc:

=

pomiary z absorbentami:

Dla absorbentów - miedzi i aluminium względne wartości wskazań detektora do wartości jego wskazań bez absorbentów wynoszą(oczywiście są to pomiary wykonane dla tej samej odległości źródła od dozymetru):

miedz		aluminium
d[mm]	H[ ]	d[mm]	H[ ]
2	4,17	1,7	5,00
4	3,95	3,4	4,84
6	3,41	5,1	4,70

Gdzie:

d - grubość warstwy miedzi w kolejnych pomiarach;

H - równoważnik mocy dawki

Ponieważ H/H₀ ~ I/I₀

Gdzie:

d - grubość warstwy absorbenta w kolejnych pomiarach;

H/H₀ - względny równoważnik mocy dawki(dla danej odległości źródło-detektor stosunek wartości pomiaru dokonywanego w obecności absorbenta i wartości wyniku pomiaru bez absorbenta)

korzystając ze wzoru:

I/I₀ = e^-μd

obliczamy współczynnik osłabienia
dla kolejnych absorbentów wg wzoru:

miedź	aluminium
1,57	1,96
0,77	0,97
0,50	0,64
Wartości średnie:
0,95	1,19

2) badane źródło - cez

Cs 137
l[cm]	H
2	4,06
3	2,43
4	2,18
5	1,84
6	1,51
7	1,22
8	0,96
9	0,82
10	0,7
11	0,61
12	0,57
13	0,53
14	0,5
15	0,48
16	0,43
17	0,4
18	0,38
19	0,35

porównanie wykresów ze wzorem (3).

W celu sprawdzenia wykresów zależności które otrzymaliśmy ze wzorem (3) należało narysować wykresy zależności równoważnika mocy od odwrotności r².

Aktywność danego pierwiastka otrzymujemy z kąta nachylenia prostej dobranej do danych doświadczalnych. Więc:

=

pomiary z absorbentami:

miedz		aluminium
D[mm]	H[ ]	d[mm]	H[ ]
2	1,13	1,7	1,64
4	1,02	3,4	0,93
6	0,91	5,1	1,29

Analogicznie jak dla pomiarów w których źródłem był kobalt obliczamy wsp. osłabienia dla miedzi i aluminium :

miedź	aluminium
0,24	0,07
0,11	0,1
0,12	0,13
Wartości średnie:
0,16	0,10

Wnioski:

Wykresy zależność równoważnika mocy dawki od odległości źródło-dozymetr są z grubsza charakteru ekspotencjalnego. Fluktuacje równoważnika mocy dawki w czasie nie pozwalały na dokładne wyniki pomiarów. Wykresy zależności równoważnika mocy dawki od odwrotności kwadratu odległości źródło-dozymetr winny mieć charakter liniowy. Dla cezu widzimy dość duże odstępstwo od liniowości - tu fluktuacje spowodowały większe odstępstwo od teoretycznych przewidywań. Wartości współczynników osłabienia dla miedzi i dla aluminium bardzo różnią się przy pomiarach dla obu źródeł.

1

---