Разработка комплекса дозиметрического контроля на основе детекторов LiF: Mg, Cu, P при обращении с РАО тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.02, кандидат технических наук Агриненко, Сергей Дмитриевич

• Агриненко, Сергей Дмитриевич
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Агриненко, Сергей Дмитриевич

Введение

1. Разработка программного обеспечения и анализ его работы.

1.1 Теоретические аспекты термолюминесцентной дозиметрии.

1.2 Метод расчета КТВ для линейного нагрева.

1.3 Решение уравнений кинетики термовысвечивания путем замены интеграла бесконечным сходящимся рядом.

1.4 Результаты испытаний ПО DECONVOLUTION и их обсуждение.

1.5 Применение расчетных методов для анализа КТВ детекторов ТЛД-1011.

1.6 Выводы по главе

2. Изучение основных дозиметрических свойств детекторов ТЛД-1011.

2.1 Аппаратура и материалы.

2.2 Выбор температуры предварительного отжига.

2.3 Изучение влияния максимальной температуры и скорости нагрева при измерении на уровень остаточного сигнала.

2.4 Исследование стабильности отклика детекторов ТЛД-1011 в зависимости от режимов линейного нагрева в воздушной атмосфере.

2.4.1 Измерения в режиме нагрева до 290 °С.

2.4.2 Измерения в режиме нагрева до 260 °С.

2.4.3 Измерения в режиме нагрева до 240 °С.

2.5 Исследование стабильности отклика детекторов ТЛД-1011 после отжига при пониженных температурах 190, 225°С.

2.6 Выбор режима измерения при линейном нагреве в атмосфере азота.

2.7 Дозовые зависимости отклика детекторов ТЛД-1011.

2.8 Определение порога регистрации дозы детекторов ТЛД-1011.

2.9 Выводы по главе

3. Результаты испытаний детекторов ТЛД-1011 в комплекте с автоматическим считывателем RE-1. 76 3.1 Выбор температурного режима измерения.

-33.2 Выводы по главе

4. Изучение возможности использования ТЛД на основе LiF:Mg,Cu,P для оценки момента времени аварийного облучения.

4.1 Изучение кинетики формирования пиков КТВ LiF:Mg,Cu,P(M)

4.2 Определение момента времени аварийного облучения.

4.3 Зависимость параметров фединга от факторов окружающей среды.

4.4 Применение детекторов сопровождения.

4.5 Выводы по главе 4.

5. Изучение возможности применения детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P для дозиметрии кожи.

5.1 Аппаратура и материалы

5.2 Оценка воспроизводимости отклика тонкослойных детекторов LiF:Mg,Cu,P(Al). 116 5.3Дозовые зависимости отклика тонкослойных детекторов LiF:Mg,Cu,P(Al).

5.4 Определение порога регистрируемой дозы.

5.5 Исследование изотропии чувствительности тонкослойных детекторов LiF:Mg,Cu,P(Al).

5.6 Изучение распределения поглощенной дозы (3-излучения при помощи тонкослойных детекторов LiF:Mg,Cu,P(Al).

5.7 Разработка детектора слабопроникающего излучения на основе LiF:Mg,Cu,P для использования с автоматизированными ТЛД-комплексами.

5.8 Выводы по главе 5.

6. Практические аспекты Применение TJI-детекторов для дозиметрии персонала в Мое НПО «Радон».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка комплекса дозиметрического контроля на основе детекторов LiF: Mg, Cu, P при обращении с РАО»

Актуальность темы. Организация любого технологического процесса при обращении с РАО немыслима без системы радиационного контроля (СРК), общей задачей которой является контроль параметров составляющих программу радиационной защиты. СРК включает целый комплекс средств измерений, программного и методического обеспечения, коммуникационных и прочих систем реализующих радиационный контроль. При этом основными задачами СРК являются: достоверная оценка доз облучения персонала и степени радиационного воздействия на окружающую среду, а также контроль за непревышением установленных нормативов. В связи с этим совершенствование СРК включает разработку новых современных методов и средств радиационного контроля обеспечивающих надежные измерения параметров СРК. Повышение требований НРБ-99 к основным дозовым пределам ставит перед разработчиками задачу создания более чувствительных дозиметрических методов контроля уровней облучения персонала и населения.

Широкое применение термолюминесцентных дозиметров (ТЛД) для решения широкомасштабных задач ИДК в настоящее время обусловлено рядом преимуществ этих средств измерения перед остальными, в том числе и электронными - прямопоказывающими дозиметрами. Их основными достоинствами являются: дешевизна, малые размеры, тканеэквивалентность, обеспечение регистрации широкого диапазона детектируемых доз (10~5-10 Гр) и мощностей доз, что особенно важно для дозиметрии импульсных облучений высокой интенсивности (аварийная и клиническая дозиметрия). С появлением автоматических систем для считывания ТЛД метод термолюминесцентной дозиметрии занял лидирующее положение по объемам ИДК внешнего облучения практически во всем мире.

Все более широкое развитием метода ТЛД побуждает производителей ТЛ-детекторов к поиску новых материалов, обладающих лучшими дозиметрическими свойствами. В связи с этим к детектору предъявляется болыпой комплекс требований: достаточно высокий выход термостимули-рованной люминесценции (TCJI); низкий уровень собственного фона; соответствие спектра излучения детектора области максимальной чувствительности фотоприемника; линейность зависимости выхода TCJ1 в заданном диапазоне доз; узкий спектр энергий активации центров захвата достаточной глубины, для обеспечения хорошей сохранности дозиметрической информации и возможности использования при повышенных температурах; отсутствие зависимости выхода TCJI от мощности дозы; тканеэквивалент-ность - соответствие эффективного атомного номера материала детектора 2Эфф, эффективному атомному номеру мягкой биологической ткани (МБТ) ^эфф(МБТ); высокая избирательность, при детектировании смешанного гамма-нейтронного излучения; совокупность необходимых физико-химических свойств: радиационная, термическая и химическая стойкость, не токсичность и т.д.

В наиболее полной мере предъявленным требованиям удовлетворяют люминофоры на основе фтористого лития, главным образом вследствие их тканеэквивалентности и низкого фединга. Более 70% всех детекторов, применяемых в ТЛД во всем мире в наши дни, изготавливаются на основе фтористого лития (наиболее широко известный - TLD-100 (LiF:Mg,Ti), его аналоги в нашей стране: ДТГ-4, ТЛД-400).

Одним из недостатков детекторов на основе LiF, до недавнего времени, считалась сравнительно невысокая чувствительность, по сравнению с такими кристаллофосфорами как А120з:С, CaS04:Tm, CaSCVDy, Mg2Si04:Tb, CaF2:Cu, CaF2:Mn. В настоящее время появился новый высокочувствительный материал на основе LiF - LiF:Mg,Cu,P, полученный впервые в Японии по технологии, разработанной коллективом под руководством Nakajima в 1978 году [1,2] в виде порошка. Новый материал оказался более чем в 20 раз более чувствительным, чем традиционный TLD-100 (LiF:Mg,Ti). В 1986 г. в Китае Wong с коллегами [3] разработал таблетки-детекторы с высоким соотношением сигнал/шум, что сделало возможным их широкое применение для персональной дозиметрии и мониторинга окружающей среды. С этого времени, LiF:Mg,Cu,P стал интенсивно исследоваться и применятся для различных целей, результаты которых докладывались на 9,10,11,12 Международных Конференциях по Твердотельной Дозиметрии, а также в целом ряде работ [1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42].

Первые образцы детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P отличались плохой воспроизводимостью отклика, вследствие их термической нестойкости, и значительным остаточным сигналом, который имел тенденцию к накоплению с дозой [37,38]. За последние годы характеристики нового материала были существенно улучшены [13,22,27,39]. В таблице 1 представлены основные дозиметрические свойства детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P, полученные в исследованиях различных авторов.

Современные коммерческие детекторы на основе LiF:Mg,Cu,P превосходят по чувствительности детекторы на основе традиционного материала LiF:Mg,Ti в 10-65 раз [8,22]. Помимо высокой чувствительности, детекторы на основе LiF:Mg,Cu,P отличаются от детекторов на основе LiF:Mg,Ti полным отсутствием сверхлинейности дозовой зависимости [8,9,10]. Тогда как у детекторов на основе LiF:Mg,Ti начало сверхлинейности наблюдается при дозах 1-5 Гр и достигает максимума при ЮОГр [11], после чего наступает насыщение, для LiF:Mg,Cu,P сверхлинейность не наблюдалась вплоть до 10-12Гр [1,3,43,52].

Другой положительной особенностью детекторов LiF:Mg,Cu,P является улучшенная тканеэквивалентность отклика, что выражается в практически полном отсутствии энергетической зависимости чувствительности [5,8,9, 10,26]. В работе [10] отмечается полное отсутствие у детекторов LiF:Mg,Cu,P эффекта радиационного повышения чувствительности, свойственного для детекторов на основе LiF:Mg,Ti, после облучения дозами свыше ЮГр (так называемый эффект сенсибилизации).

Как показано в [11] детекторы LiF:Mg,Cu,P, в отличие от большинства высокочувствительных детекторов, а также аналога - LiF:Mg,Ti, практически не чувствительны к ультрафиолетовому излучению, что существенно облегчает их применение для использования в мониторинге, как окружающей среды, так и персонала. К настоящему времени известны, по крайней мере, четыре производителя детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P на коммерческом уровне: Китай, Beijing Radiation Detector Works, People's Repablic of China (GR-200); Польша, Институт ядерной физики им. Henry Niewodnic-zansci (MCP-N(6,7)); Россия, МГУ им. Ломоносова (ТЛД-1011(7011,6011)); США, Bicron/NE (TLD-100H (700Н, 600Н)) (Табл.1).

Табл.1. Дозиметрические свойства детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P, по данным разных авторов.

Автор Источник детектора Дллина волны эмиссии, нм тл- чувств. TLD-100=1 Порог регистрации Линейный диапазон Энергетич завис. ЗОкэВ/ 1,25МеВ Осн. до-зим. пик (°С)

Nakajima [1,2] Япония (порошок) 340-410 23 1 мкГр 50мкГр-ЮГр - 227 (3,6%)

Wu с соавт.[4] Китай (порошок) 380 23-35 - ЗмкГр-ЮГр 1,25 210

Bhatt с со-авт.[5] Япония (порошок) - 25,4 4,6мкГр < ЮГр - 205

Wang с со-авт.[3] Китай (таблетки) 29-44 бОнГр < 12Гр 0,8 80кэВ/ 1,25МэВ 210 (3 7с)

Azorin с со-авт.[6] Мексика (порошок) - 25 65нГр ЮОмкГр -ЮОГр 1,0 210

Driscoll с со-авт.[7] Китай (таблетки) - 40 0,2мкГр - 1.06 235

Srivastava с соавт. [10] Китай (таблетки) 375 - - < ЮГр - 210

Карпов Н.А. с соавт. [8] Россия (таблетки) - 35-40 0,2мкГр 0,2мкГр-12Гр 1,1 210

Сравнительно недавно в нашей стране, по технологии, разработанной на кафедре Радиохимии ХФ МГУ [8,44,45] в 1993 году начат выпуск детекторов ТЛД-1011(7011,6011) на основе LiF:Mg,Cu,P. Отечественные детекторы ТЛД-6011 отличаются от своих зарубежных аналогов повышенной чувствительностью к нейтронному излучению [27,46]. В то время, как GR-206 (207), напротив, проявляет пониженную, по сравнению с TLD-700, чувствительность к нейтронному излучению и к излучению с высокой ЛПЭ [17,18,19]. Как полагают авторы [19,20], существует обратно пропорциональная зависимость ТЛ-выхода от ЛПЭ воздействующего излучения, что, в конечном итоге определяет и снижение чувствительности GR-206 (Китай) и МСР-6 (Польша) к тепловым нейтронам.

К настоящему времени уже накоплен большой опыт применения новых детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P в прикладной дозиметрии персонала [9, 12, 23, 39], мониторинге окружающей среды [13, 14, 15, 24, 47], а также для задач клинической дозиметрии [48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55].

Однако несмотря на целый ряд достоинств, новые высокочувствительные детекторы имеют ряд недостатков, присущих в той или иной степени всем детекторам на основе LiF:Mg,Cu,P: недопустимость длительного перегрева детектора свыше определенной температуры; повышенный эффект памяти к термической предыстории; наличие значительного остаточного сигнала. Поэтому применение детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P в рутинной дозиметрии требует предварительного, тщательного изучения методов их подготовки к измерению и режимов выполнения измерений на разных считывающих устройствах. Появление принципиально нового по своим свойствам ТЛ-детектора открывает дополнительные возможности для прикладной дозиметрии, которые требуют тщательного изучения. Именно этим и обусловлена актуальность настоящей работы, которая является частью фундаментально-прикладных исследований, выполняемых в МосНПО «Радон» совместно с Московским Государственным Университетом. Все исследования проводились в рамках темы № 06.09.08 «Разработка аппаратуры и методов радиационного контроля».

Основной целью данной работы: Всестороннее исследование дозиметрических свойств термолюминесцентных детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P, а также разработка и внедрение в систему радиационного контроля МосНПО «Радон» комплекса дозиметрического контроля персонала и окружающей среды при обращении с РАО с использованием новых детекторов.

Выполнение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:

Заключение диссертации по теме «Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов», Агриненко, Сергей Дмитриевич

5.8 Выводы по главе 5.

• Разработан и прошел испытания тонкослойный детектор на основе

LiF:Mg,Cu,P(Al), полученный путем нанесения чувствительного слоя тол

2 ^ щиной 5-7 мг/см на алюминиевую фольгу толщиной 21мг/см~. Показано, что детектор LiF:Mg,Cu,P(Al) обладает высокой чувствительностью к |3-излучению, оцененный ПРД опытных образцов не превышал 35 мкГр (при использовании считывающего устройства ДВГ-01Т), что значительно ниже требуемого ГОСТ Р МЭК 1066-93 предела детектирования по Н0.007- Детектор обладает хорошей воспроизводимостью отклика, а также линейностью дозовой зависимости отклика в интервале поглощенной дозы 35 мкГр - 19 Гр, что позволяет применять его для дозиметрии кожи персонала при любом виде дозиметрического контроля (текущего, оперативного, аварийного) и мониторинга объектов промышленности и окружающей среды. Изучена изотропность чувствительности тонкослойного детектора. Показано, что детектор LiF:Mg,Cu,P(Al) может быть использован в составе любого подходящего дозиметра для измерения эквивалента дозы Н0.07, так же как и самостоятельно.

• Показана возможность применения многослойного - «сэндвич-детектора» из детекторов LiF:Mg,Cu,P(Al) для оценки спектрального состава Р-излучения. Произведенные расчеты распределения поглощенной дозы по толщине, при падении электронов под различным углом на поверхность многослойного детектора методом Г.Б.Радзиевского и Д.П.Осанова показывают хорошее соответствие с экспериментальными данными. Разработано программное обеспечение в среде MATHCAD-7 для расчета распределения поглощенной дозы по толщине при падении электронов под различным углом на поверхность полубесконечного поглотителя.

-1396. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЕ ТЛ-ДЕТЕКТО-РОВ ДЛЯ ДОЗИМЕТРИИ ПЕРСОНАЛА В МОС НПО «РАДОН».

Основной задачей ИДК внешнего облучения в МосНПО "Радон" является оперативный контроль за дозами облучения персонала с целью недопущения превышения основного дозового предела (20мЗв). ИДК включает несколько видов контроля: текущий, с квартальной периодичностью, оперативный дозконтроль персонала, при проведении наиболее радиационно-опасных работ по наряд-допускам, и аварийный контроль, при необходимости ликвидации последствий потери контроля над источником(ками) ионизирующего излучения.

С целью практической апробации и внедрения для рутинной дозиметрии персонала новых ТЛ-детекторов ТЛД-1011 были проведены натурные испытания. Части персонала МосНПО «Радон» в период с марта 1999 г. по июль 1999 г. был выдан двойной комплект дозиметров RADOS, один из которых был укомплектован новыми детекторами ТЛД-1011 (40 дозиметров), а другой - традиционно используемыми в НПО «Радон» для дозиметрии персонала ТЛ-детекторами ДТГ-4 (40 дозиметров). Каждый дозиметр содержал по три одинаковых, соответствующих детектора. Таким образом, каждый из 40 человек контрольной группы получил для ношения на период текущего контроля по два дозиметра, которые носил на груди в течение одного квартала. Измерения детекторов производилсь на установке RE-1. Предварительный отжиг производили в режиме 3 - кратного измерения без облучения. Для детекторов ТЛД-1011 применяли режим измерения, описанный в разделе 3.1, для детекторов ДТГ-4 - типичный режим измерения: Тт=300°С, время нагрева-15 с. Результаты сличения представлены на рис. 71. Поскольку процедура смены и измерения дозиметров растянута во времени, результаты были приведены к единому времени экспонирования - 90 суток.

Из рис.71 видно, что сличение дозиметров с обоими типами детекторов показали хорошее соответствие результатов (коэффициент линейной коро реляции R =0,968). При этом вследствие более высокой чувствительности детекторов ТЛД-1011, средний коэффициент вариаций по показаниям трех детекторов этого типа (3 детектора в дозиметре) составил 6 %, а для детекторов ДТГ-4 аналогичный показатель составил - 10%.

Высокая чувствительность ТЛД-1011, по сравнению с традиционными детекторами на основе LiF:Mg,Ti, позволяет уменьшить период экспозиции, и как следствие, увеличить при необходимости объем контроля, используя тот же комплект дозиметров.

НДТГ-4, °'3 мЗв

0,28 0,26 0,24 0,22 0,2 0,18 0,16

0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,3

Нтлд-1011, мЗв

Рис.71. Результаты сличения показаний дозиметров RADOS с детекторами ДТГ-4 и ТЛД-1011, после ношения персоналом в течение 90 суток.

На основе результатов исследований был разработан и внедрен комплекс дозиметрического контроля (КДК) с использованием новых термолюминесцентных детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P. КДК включен через локальную сеть предприятия в систему радиационного контроля технологических процессов обращения с РАО (рис.72). КДК используется для всех видов контроля персонала, мониторинга окружающей среды и наблюдения за дозами контрольной группы населения.

ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАЩЕНИЯ С РАО I I I I I

0) S X га ю о а. 5 I

CL

О с 0 1 л

Q. Ь га ^ m о о. S

I-Q. О О

Ф S I га ю о о о ш о. 1=

0) S X га О

L Л

0) S I га ю

JQ ю о а>

I-о О а) s X га m о о. s I-5 ш Т а> s X га ю о а. s IX Q) S а) =Г

§

D X ш X га I иационного контроля

БДИДК

Рис. 72. Комплекс дозиметрического контроля при обращении с РАО на основе термолюминесцентных детекторов LiF:Mg,Cu,P

КДК включает две составные части: дозиметрический контроль персонала и дозиметрический мониторинг контрольной группы населения и окружающей среды.

Дозиметрический контроль персонала подразделяется по видам контроля: текущий контроль, оперативный контроль; аварийный контроль.

Текущий ДК проводится ежеквартально для всего персонала группы А и контрольной группы Б в условиях нормальной, безаварийной эксплуатации источника (МосНПО «Радон» как объекта). Для текущего ДК персонала используется дозиметрический комплект «DOSACUS» с дозиметрами RADOS, укомплектованными детекторами ТЛД-1011, а также методика выполнения измерений (МВИ) индивидуального эквивалента дозы проникающего излучения Н(ю) и методика расчета эффективной дозы Е.

Оперативный ДК распространяется, как правило, на огранниченную часть персонала группы А (смену, бригаду и т.п.) и проводится с целью получения оперативной информации о формировании дозы внешнего облучения персонала в ходе выполнения работ, при отдельных плановых производственных операциях с повышенной, по сравнению с обычной, опасностью облучения и предупреждения переоблучения персонала выше установленного контрольного уровня по дозе. Для оперативного ДК используется также дозиметрический комплект «DOSACUS» с дозиметрами RADOS, укомплектованными детекторами ТЛД-1011 для измерения Н(ю) и последующего расчета эффективной дозы Е. Кроме этого, при необходимости оценки дозы на кожу по эквиваленту дозы Н(0,07) или на хрусталик глаза Н(з), используется считывающее устройство ДВГ-01Т с дозиметрами RADOS, укомплектованными детекторами ТЛД-1011Т или детекторами LiF:Mg,Cu,P(Al).

Цель ДК внешнего облучения в условиях радиационной аварии заключается в достоверном определении индивидуальных доз и иных характеристик внешнего облучения работника для оценки медицинских последствий его аварийного облучения. Благодаря широкому диапазону измерения дозы и мощности дозы, детекторы на основе LiF:Mg,Cu,P можно использовать также и для задач аварийного ДК. Для этих целей могут быть использованы: дозиметрический комплект DOSACUS с дозиметрами RADOS, укомплектованными детекторами ТЛД-1011 для измерения Н(ю) и последующего расчета эффективной дозы Е; считывающее устройство ДВГ-01Т с дозиметрами RADOS, укомплектованными детекторами ТЛД-1011Т или детекторами LiF:Mg,Cu,P(Al) для измерения дозы на кожу по эквиваленту дозы Н(0>07) или на хрусталик глаза Н(3), а также с детекторами ТЛД-1011М для определения точного момента времени облучения работника для учета восстановительных свойств организма после облучения.

Информационная часть КДК обеспечивается комплектом специализированного программного обеспечения, включающего: ПО управления, сбора и обработки данных дозиметрического комплекта DOSACUS; ПО управления, сбора и обработки данных дозиметрического комплекта ДВГ-01Т; ПО для обработки КТВ DECONVOLUTION; база данных ИДК персонала; база данных мониторинга окружающей среды и контрольной группы населения.

Внедрение автоматизированного КДК позволило повысить достоверность и надежность определения доз персонала занятого в технологиях обращения с РАО, а также контролировать степень радиационного воздействия на окружающую среду и население в контролируемой зоне.

На практическом опыте МосНПО «Радон» показано, что внедрение для целей ИДК более чувствительных детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P позволяет повысить чувствительность действующих методик дозиметрических измерений с помощью ТЛД комплектов, а также выровнять в области низких энергий энергетическую зависимость чувствительности дозиметров к фотонному ионизирующему излучению и упростить их конструкцию вследствие отсутствия необходимости в корректирующих фильтрах.

-1447. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие научные результаты:

1. Разработан и внедрен в практику при обращении с РАО комплекс ДК с применением новых высокочувствительных ТЛ-детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P. При этом установлен оптимальный режим: измерения детекторов - нагрев до температуры 240-245°С в воздушной атмосфере и до 270°С в атмосфере азота со скоростью 2-15%, позволяющий избежать потерь в чувствительности детекторов и сохранить на приемлемом уровне фоновый сигнал при многократных измерениях; отжига детекторов, который достигается путем выдержки детекторов ТЛД-1011 при температуре 240°С в течение 10 минут, чего достаточно для снижения фонового сигнала до исходного уровня, он может быть рекомендован после измерения значительных доз (свыше 5 мГр).

2. Показано, что модифицированный, путем предварительного отжига при температуре 190°С в течение 1 часа, LiF:Mg,Cu,P способен длительное время сохранять свои свойства. Предложен способ определения момента времени аварийного облучения по соотношению пиков, с применением модифицированной формы детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P(M). Полная информация о дозе и о времени прошедшем с момента облучения поможет восстановить аварийную ситуацию и облегчить тем самым принятие административных, организационных и клинических мер. Данный способ также позволяет проводить мониторинг рабочих мест с целью выявления нарушений радиационной обстановки или критических мест в различного рода технологических цепочках. Предложено использовать детекторы сопровождения для определения момента времени облучения, чтобы учесть флуктуации температуры за период экспонирования в тех случаях, когда условия экспонирования трудно или невозможно воспроизвести при калибровке.

-1453. Получено аналитическое выражение, позволяющее феноменологически описать кинетику формирования соотношения пиков при облучении детекторов на основе LiF:Mg,Cu,P. Показано, что определяющими факторами при этом являются соотношение удельных чувствительностей низко- и высокотемпературных пиков, и соотношение общих концентраций низко- высокотемпературных ЭДЦЗ. Установлено, что соотношение пиков стабилизируется при мощности дозы свыше ЮмкГр/ч, что и позволяет применять соотношение низко- и высокотемпературных пиков детекторов ТЛД-1011 для определения момента времени аварийного облучения. 4. Разработаны и внедрены в практику два прототипа кожного детектора на основе LiF:Mg,Cu,P: 1) тонкослойный детектор, нанесенный на алюминиевую фольгу LiF:Mg,Cu,P(Al); 2) тонкослойный детектор, нанесенный на подложку из нелюминесцентного материала и обеспечивающую необходимые стандартные типоразмеры детектора (таблетки 04,5x0,9 мм) ТЛД-1011 Т. Оба прототипа обладают высокой чувствительностью к (3-излучению, оцененный ПРД опытных образцов не превышал 35 мкГр в комплекте с ДВГ-01Т. Анизотропность чувствительности тонкослойного детектора не превышает 23%. Показано, что тонкослойные детекторы полностью удовлетворяют требованиям ГОСТ Р МЭК 1066-93 к кожным дозиметрам и могут быть использованы в составе любого подходящего дозиметра или самостоятельно для измерения эквивалента дозы Н0.07

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Агриненко, Сергей Дмитриевич, 2002 год

1. Nakajima Т., Murayama Y., Matsuzawa Т., Koyano A. Development of a New Highly Sensitive LiF Termoluminescence Dosimeter and its Application. Nuclear 1.strum. Methods. V.157, 1978, pp. 155-162.

2. Nakajima Т., Murayama Y., Matsuzawa T. Preparetion and Dosimetric Properties of a Highly Sensitive LiF Termoluminescence Dosimeter and its Application. Helth Phis. V.36, 1979, pp. 79-82.

3. Wang, S., Chen, G., Wu F., Li Y., Zha Z., Zhu J. Newly Developed Highly Sensitive LiF(Mg,Cu,P) TL Chips with High Signal-to-noise. Radiat. Prot. Dosim. V.14, № 3, 1986, p.223.

4. Wu D.K., Sun F.Y., Dai H.C. A High Sensitivity LiF Thermoluminescent Dosimeter LiF(Mg,Cu,P). Helth Phis. V.46, 1984, pp. 1063-1067.

5. Bhatt,B.C., Shinde,S.S.,Bhatt,R.C. Comparative Dosimetric Studies of Three LiF TL Phosphors. Radiat. Prot. Dosim. 27, 1989, pp.21-27.

6. Azorin J., Gutierrez A., Niewadomski Т., Gonzalez P. Dosimetric Characteristics of LiF:Mg,Cu,P TL Phosphor Prepared at NIN, Mexico. Radiat. Prot. Dosim. V.33, 1990, pp.287-290 .

7. Discoll C.M.H., McWhan A.F., O'Hagan J.B, Dodson J., Vundy S.J., ToddC.D.T. The Characteristics of New LiF Preparations and Sensitized LiF. Radiat. Prot. Dosim. V.17, 1986, pp.367 .

8. N.A.Karpov, V.K.Vlasov High Sensetive Thermoluminescent Dosimeter on the basis of LiF:Mg,Cu,P(MSU) for radiation monitoring. Int.Symp. Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation, Proceeding F8, Riga, Latvia, 1991.

9. Jones A.R., Ohno A.H, Richeter W.F. Personnel Dosimeter using LiF:Mg,Cu,P Thermoluminescent Material. Radiat. Prot. Dosim. V.27, 1989, pp.261-267.

10. Srivastava J.K., Bhatt B.C., Yoshimura E.M., Okuno E., Sunta C.M. A Comparative Analysis of Three Thermoluminescent Phosphors LiF:Mg,Ti(TLD100., LiF:Mg,Cu, and LiF:Mg,Cu,P. Radiat. Prot. Dosim. V.65, 1996, pp.191-194.

11. Driscoll C.M.H. Dose re-assessment of LiF:Mg,Cu,P. Radiat. Prot. Dosim. V.19,1987, pp.59-61.

12. Horowitz Y.S., Horowitz A. Characterisation of LiF:Mg,Cu,P (GR-200) for Personal Thermoluminescence Dosimetry. Radiat. Prot. Dosim. V.33, №1, 1990, p.279.

13. Deldago A. Recent Improuvement in LiF:Mg,Ti and LiF:Mg,Cu,P Based Environmental Dosimetry. Radiat. Prot. Dosim. V.66, 1996, pp. 129-134.

14. Brai M., Puccio P., Bartolotta A., Ferrara G., Hauser S., Rizzo S. Field Application of LiF:Mg,Cu,P (GR-200A) and LiF:Mg,Ti (TLD-100) Thermoluminescent Materials in Environmental Dosimetry. Radiat. Prot. Dosim. V.55, №2, 1994, pp.107-111.

15. Saez-Vergara J.S., Romero A.M. Measurements of Daily Environmental Radiation Doses Using Hypersensitive Thermoluminescence Materials. Radiat. Prot. Dosim. V.66, 1996, pp. 167-172.

16. Scarpa G., Moscati M., Soriani A.I. Use of LiF:Mg,Cu,P in Environmental Gamma Dosimetry. 5-th Int. Symp. Nat. Rad. Environment. Salzburg. 22-28 Sept. 1991.

17. Horowitz Y.S., Shachar B.B. Thermoluminescent LiF:Mg,Cu,P for Gamma Ray Dosimetry in Mixed Fast Neutron-Gamma Radiation Fields. Radiat. Prot. Dosim. V.23, №1, 1988, pp.401-404.

18. Klemic G.H., Azziz N., Marino S.A. The Neutron Response of A1203, Cu,P, and 7LiF:Mg,Ti TLDs. Radiat. Prot. Dosim. V.65, 1996, pp.221-226.

19. Pradhan A.S., Bhatt R.C. Thermoluminescence Response of LiF:Mg,Cu,P and LiF (TLD-100) to Thermal Neutrons, 241 Am Alphas and Gammas Rays. Radiat. Prot. Dosim. V.27, №3, 1989, pp.185-188.

20. Olko P. Microdosimetric Interpretation of Thermoluminescence Efficiency of LiF:Mg,Cu,P (MCP-N) Detectors for Weakly and Densely Ionising Radiations. Radiat. Prot. Dosim. V.65, 1996, pp. 151-158.

21. P.Bilski, M.Budzanowski, P.Olko Dependence of LiF:Mg,Cu,P (MCP-N) Glow Curve Structure on Composition and Thermal Treatment. Radiat. Prot. Dosim. V.69, 1997. pp.187-198.

22. K.Tang, G.Cai, W.Shen, L.Min, H.Zhu. An Improved LiF:Mg,Cu,P Chip with a Low Residual Signal. Radiat. Prot. Dosim. V.84, 1999, pp.227-229.

23. Waligorski M.P.R., Skarzynska K., Zavisza E., Ryba E., Jasinska M., Kozak K. Environmental Radiometry Around Coal Mining Wastes Using MCP-N (LiF:Mg,Cu,P) Detectors and Gamma Ray Spectrometry. Radiat. Prot. Dosim. V.66, 1996, pp. 161-164.

24. Wang S., Cai G.G., Wang Y., Wang S. Simplification of the Procedure for Re-use of LiF:Mg,Cu,P Detectors. Radiat.Prot.Dosim. V.65, 1996, pp.211212.

25. Pradhan A.S. Thermal Quenching and Two Peak Method Influence of Heating Rates in TLDs. V.65, 1996, pp.73-78.

26. А.Г.Алексеев, Н.А.Карпов Возможности ТЛД на основе кристаллофос-фора LiF:Mg,Cu,P для дозиметрии нейтронов. XVI Совещание по ускорителям заряженных частиц. ГНЦРФ ИФВЭ Протвино. 1998.

27. Saez-Vergara J.C. Practical Aspects on the Implementation of LiF:Mg,Cu,P in Routine Environmental Monitoring Programmes. Radiat.Prot.Dosim. V.85, 1999, pp.237-244.

28. Ranogajec-Komor M., Klemic G., Sengupta S., Knezevic Z., Raccah F., Ve-kic B. Investigation of the LiF:Mg,Cu,P under Environmental Condition. Radiat. Prot. Dosim. Y.85, 1999, pp.217-222.

29. Gomez Ros J.M., Van der Burg В., Muniz J.L., Deldago A. Glow Curve Control of Maximum Readout Temperature: Application to LiF GR-200. Ra-diat.Prot.Dosim. V.66, 1996, pp.423-426.

30. Gai G.G., Festquest J., Dusseau L., Martini M., Meinardi F., Huang B.L., Tang K.Y., Beteille D., Gasiot J. Thermoluminescence of LiF:Mg,Cu,P (GR-200A) TLD After Annealing Between 200 and 400°C. Radiat.Prot.Dosim. V.65, 1996, pp.163-166.

31. Oster L., Horowitz Y.S., Horowitz A. Future Studies of the Stability of LiF:Mg,Cu,P (GR-200) at Maximum Readout Temperature Between 240°C and 280°C. Radiat.Prot.Dosim. V.65, 1996, pp.159-162.

32. Zha Z., Wang S., Shen W., Zhu J., Gai J. Preparation and Characteristics of LiF(Mg,Cu,P) Thermoluminescent Material. Radiat. Prot. Dosim. 47, 111-118(1993).

33. Bos A.J.J., Dielhof J.B. Does the Most Sensitive Thermoluminescent Material Comes from China. Some Characteristics of LiF:Mg,Cu,P (GR-200) TL Chips. In Proc. Symp. on Thermolumionescent Dosimetry, Biltherlands, 43-48 (1989).

34. McKeever J., Walker F.D., McKeever S.W.S. Properties of the Thermoluminescence Emission From LiF:Mg,Cu,P. In Proc. Symp. on Thermolumionescent Dosimetry, Riga, (1991).

35. Sun F., Jiao L., Wu J., Yang Z., Yuan S., Dai G. X Ray Diffraction and ESR Studies on LiF:Mg,Cu,P Phosphor. Radiat.Prot.Dosim. 51(3), 183-189 (1996).

36. Horowitz Y.S. LiF:Mg,Ti versus LiF:Mg,Cu,P: The Competition Heats Up. Radiat. Prot. Dosim. 47, 135-141 (1993).

37. Saez-Vergara J.C., Romero A.M. The Influence of the Heating System on the Hypersensitive Thermoluminescent Material LiF:Mg,Cu,P (GR-200) Radiat. Prot. Dosim. 66, 431-436 (1996).

38. Tang K., Cai G., Shen W., Min L., Zhu H. An Improvement LiF:Mg,Cu,P Chip with a Low Residual Signal. Radiat. Prot. Dosim. V.84, 227-229 (1999).

39. Ben-Amar G., Ben-Shahar В., Oster L., Horowitz Y., Horowitz A. Investigation of the Glow Peak Parameters, Reusability and Dosimetric Precision of LiF:Mg,Cu,P at High Heating Rates up to 20K.S"1. Radiat. Prot. Dosim. V.84, 235-238 (1999).

40. Moscovich M. Personnel Dosimetry Using LiF:Mg,Cu,P. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 49-56(1999).

41. Zha Ziying, Wang Shoushan, Wu Fang, Chen Guolong, Li Yuanfang, Zhu Jianhuan. Measurement of Extremely Low Level Dose with LiF(Mg,Cu,P) TL Chips. Radiat. Prot. Dosim. V.17, 1986, p.p.415-418.

42. Bartolotta A. et al. The Response Behavior of LiF:Mg,Cu,P Thermoluminescent Dosimeters to High-energy Electrons Beams used in Radiotherapy. Radiat. Prot. Dosim. V.40, 1995, p.p.211-220.

43. B.K. Власов, Н.А.Карпов, В.В.Карезин, О.В.Кирюхин, А.Е.Рудаковский, "Радиолюминисцентные кристаллофосфоры детекторы ионизирующих излучений", Вестник Московского университета, сер.2, Химия, т.35, № 6, 1994, с. 537 - 541.

44. K.Prokert, J.Fellinger, N.Karpov LiF:Mg,Cu,P a New Material for Ther-moluminescence Dosimetry. Int. Symp. on Luminescence of Univ. Greif-swald. Oct. 1988.

45. A.G.Alekseev, N.A.Karpov. Comparative Study of Differernt LiF TLDs for Neutron Dosimetry. FSC IHEP.

46. T.Kron. Application of Thermoluminescence Dosimetry in Medicine. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.333-340.

47. M.P.R. Walgorski What Can Solid State Detectors Do for Clinical Dosimetry in Modern Radiotherapy? Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.361-366.

48. M. Toivonen, V. Chernov, H. Jungner, I. Auterinen, A. Toivonen. Response Characteristics of LiF:Mg,Cu,P TL Detectors in Boron Neutron Capture Therapy Dosimetry. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.373-375.

49. Harris C.K., Elson H.R., Lamba A.M.S. Foster A.E.A. Comparison of the Ef-fectivness of Thermoluminescent Crystals LiF:Mg,Ti and LiF:Mg,Cu,P for Clinical Dosimetry. Med. Phys. V.24 (9), 1997, p.p. 1527-1529.

50. M. Ginjaume, X. Ortega, M.A. Duch, N. Jornet, A.Canchez-Reyes. Characteristics of LiF:Mg,Cu,P for Clinical Applications. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.389-391.

51. L.Duggan, T. Kron. Dose Linearity of LiF:Mg,Ti and LiF:Mg,Cu,P in Radiotherapy: Effect of Time Between Dose and Evaluation. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.397-400.

52. L.Duggan, C.Sathiakumar, H. Warren-Forward, M. Symonds, P. McConnell. Suitability of LiF:Mg,Cu,P and A1203:C for Low Dose Measurements in Medical Imaging. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.425-428.

53. J.C. Saez Vergara, A.M. Romero, S.Garcia, Gomez, C. Fernandez. Comparison of otaining the Computed Thomography Dose Index by Using Different TL Materials: LiF:Mg,Cu,P and LiF:Mg,Ti. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.429-432.

54. Randall J., Wilkins M. Phosphorescence and Electron Traps. Proc. Roy.Soc. A. 184, 1945, p.366.

55. В.И.Иванов Курс дозиметрии. Москва. Энергоатомиздат, 1988, с.148.

56. Duggan L., Кгоп Т. Glow Curve Analysis of Long-Term Stability of LiF:Mg,Cu,P as Compared to LiF:Mg,Ti. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, p.p.213-216.

57. Непомнящих А.И. Примесные центры, радиационные и фотохимические процессы с их участием в кристаллахфтористого лития. Докт. диссертация. Иркутск, 1988.

58. A.J.J.Bos, T.M.Gomez Ros, A.Deldago An Intercomparison of Glow Curve Analysis Computer Programs: II. Measured Glow Curves. Radiat.Prot.Dosim. V.51, N.4, 1994, p.p. 257-264.

59. Horowitz Y.S. Thermoluminescence and Thermoluminescent Dosimetry, (CRC Press, Boca Raton, Florida) v.l, 1984.

60. F.Pernicka and H.Q.Linh Use of Universal functional optimisation for TL glow curve analysis", Rad.Prot.Dosim. V.66, N.l-4, 1996, pp.437-440.

61. С.Д.Агриненко, А.Г.Алексев, И.А.Бурлака, Н.А.Карпов, Метод анализа кривой термовысвечивания для линейного нагрева. Препринт ИФВЭ, Протвино 1999.

62. Y.S.Horowitz and M.Moscovitch Computerized glow curve deconvolution applied to high dose (10 -10 Gy) TL dosimetry .Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A243, North-Holland. Amsterdam, 1986, pp.207-214.

63. J.E.Hoogenboom, W. de Vries, J.B. Dielhof, and A.J.J. Bos J Computerized analysis of glow curves from thermally activated processes, J. Appl.Phys. V.64(6), N.15 September, 1988, pp.3193-3200.

64. Антонов-Романовский B.B. Кинетика фотолюминесценции кристалло-фосфоров. М., «Наука», 1966.

65. Chen,R., Hag-Yahya,A. Interpretation of Very High Activation Energies and Frequency Factors in TL as Bieng Due toCompetition Betweeen Centeres. Radiat.Prot.Dosim. 65, 1996, pp. 17-20.

66. Bos A.J.J., Meijvogel К. Influence of Thermal Treatment on Glow Curve and Thermoluminescence Emission Spectra of LiF:Mg,Cu,P. Rad. Meas. V.24, 1995, p.p.239-247.

67. ГОСТ P МЭК 1066-93 Системы дозиметрические термолюминесцентные для индивидуального контроля и мониторинга окружающей среды. М.: Госстандарт. 1993.

68. А.И.Непомнящих, С.Н.Мироненко, Г.П.Афонин, А.И.Селявко. Монокристаллические детекторы на основе фтористого лития. Атомная энергия, т.58, вып.4, 1985, с. 257-259.

69. О.О. Глазунов, Ю.Н.Царегородцев, О.С.Айданова Хемолюминесценция дозиметрических материалов на основе фторида лития. Новосибирск. Наука, 1984, с. 118-120.

70. Методические указания МУ 2.6.1.25-2000 Ионизируещее излучение. Радиационная безопасность. Дозиметрический контроль внешнего профессионального облучения. Общие требования. В сб. Методическое обеспечение радиационного контроля. Т.1, с.57.

71. Hiring C.R. Detection and Determination Limits for Thermoluminescent Dosimetry. Helath. Phys. 62, 1992, c.223-227.

72. Muniz J.L., Alves J.G., Deldago A. Detection and Determination Limits Using Glow Curve Analysis for LiF:Mg,Cu,P Based TL Dosimetry. Radiat. Prot. Dosim. V.85, 1999, pp.57-61.

73. ГОСТ P МЭК 1066-93 Системы дозиметрические термолюминесцентные для индивидуального контроля и мониторинга окружающей среды. М.: Госстандарт. 1993.

74. ГОСТ Р МЭК 1066-93 Системы дозиметрические термолюминесцентные для индивидуального контроля и мониторинга окружающей среды. М.: Госстандарт. 1993.

75. Z.Spurny Simultaneous Estimation of Exposure and Time Elapsed Since Exposure Using Multipeaked Thermoluminescent Phosphors. Health Phis.Vol.21, 1971, pp.755-761.

76. Tien-Ko Wang, Pin-Chien Hsu, Pao-Shan Weng Feasibility Study of Using CaS04:Dy Phosphor for Simultaneous Estimation of Exposure and Time Elapsed Post-Exposure. Radiat.Prot.Dosim. Vol.18, No.3, 1987, pp.157-161.

77. Grossweiner L.J. J. A Note on the Analysis of First Order Glow Curves. Appl. Phis., V.24, N10, 1953, pp.1306-1307.

78. L.P.Pashchenko, M.Barboza-Flores A Method for Evaluating TLD Signal Changes Caused by Climatic and Other Factors in Environmental Measurements. Radiat. Prot. Dosim. 66, 1996, pp. 179-182.

79. Akselrod M.S., McKeever S.W.S.,Moscovich M., Emfietzoglou D., Durham J.S., Soares C.G. A Thin-Layer a-Al203:C TL Beta Detector. Radiat. Prot. Dosim. V.66,1996, pp.105-110.

80. P.Bilski, M.Budzanovski, P.Olko, P.Christensen. Properties of Different Thin-Layers LiF:Mg,Cu,P TL Detectors for Beta Dosimetry. Radiat. Prot. Dosim. V.66, 1996, pp.101-104.

81. T.F.L.Daltro, L.L.Campos, H.E.Banados Perez Thermoluminescence Dosimeter for Equivalent Dose Assesment in Mixed Beta and Gamma Field. V.85, 1999, pp.145-148.

82. Машкович В.П., Кудрявцев А.В. Защита от ионизирующих излучений. Справочник. Москва, Энергоатомиздат, 1995, с.420.

83. Осанов Д.П. Дозиметрия и радиационная биофизика кожи. М.: Энергоатомиздат, 1990, с.ЗО.159

84. Радзиевский Г.Б., Осанов Д.П.: Сб. Вопросы дозиметрии и защиты от излучений. Под ред. В.И.Иванова. Вып. 3. М.: Атомиздат, 1964, с. 125.

85. Баранов В.Ф. Дозиметрия электронного излучения. Москва, Атомиздат, 1974, с.69.

86. Balian H.G., Eddy N.W. Figure of Merit (FOM), fn Impruved Criterion over the Normalized Chi-squared Test for Assessing Goodness-Of-Fit of Gamma-ray Spectral Peaks. Nucl. Instrum. Methods N. 145, 1977, p.p.389-395.

87. Агриненко С.Д., Карпов H.A., Душкина O.B., Бурлака И.А. Кожный TJ1-дозиметр на основе LiF:Mg,Cu,P. АНРИ, №4, 2001, с. 18-22.