Калориметр для измерения локальной мощности поглощенной дозы электронного излучения

 

Союз Советеких

Социааиетнчееких

Республик (11)593554 (6)) Дополнительное к авт. свил-ву

2 (51) М. Кл.

С О1 т 1/12 (22) Заявлено О9.08.78 (21) 2391929/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 26.10.78.Бюллетень №39 (45) Дата опубликования описания 07.О9.78

Гввудврвтвевва ащетет

6еветв Мееетрвв ИСР вв делам изевретенвй а вткрытва (53) УДК621.387. .424 (088.8) В. А, Берлянд, В, Ф. Блинов, B. В. Генералова и М. Н. Гурский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ

МОШНОСТИ ПОГЛОШЕННОЙ ДОЗЫ ЭЛЕКТРОННОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области до зим етрии ионизирующих излучений, в частности к калориме грическим методам и средствам измерения мощности дозы ионизирующих излучений, и может ис- пользоваться для абсолютных измерений поглощенной дозы электронного излучения от электронных ускорителей и мошиых Р -ииззллууччааттееллеейй, а также фотонного излучения радиоактивных изотопов и рентгенавских установок.

Калориметрический метод-является абсолютным методом измерения поглощенной дозы или мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения. Преимущество калориметрических устройств перед другими дозиметрическими просфорами заключается в том, что они позволяют непосредственно измерять переданную веществу энергию ионизирующего излучения в основных энергетических единиUQX.

Известные калориметрические устройства, например абсолютный калориметри:ческий дозиметр, служат для определения дозы излучения. в результате измерения температуры материала, происходящего при прохождении излучения через материал Pj

Известен калориметр полного поглоще

В ния который используется для измерения потока и плотности потока энергии элек,тронов $2/ . Пересчет измеренных sma чений в мощность поглощенной дозы сложен .и требует дополнительных устройств.

16 Наиболее близким к изобретению является калориметр для непосредственного измерения мощности поглощенной дозы электронного и фотонного излучений, содержащий поглотитель, в котором происходит по15 глощение части энергии падающего излучения, и измерительный блок (измерительтемпературы) (3), Измерителем темпера гуры служит термодатчик,(или термопара, или термистор, или термометр сопротивления), помещенный внугрь поглотителя и включенный в одно нз плеч моста постоянного тока. Для градуировки калориметра внугрь поглотителя помещен калибровочный электрический нагреSO3SSy ватель. Поглотитель калориметра пред- ставляет сорой диск иэ легкоатомного материала (графита, алюминия) и расположен внутри термостата, С помощью экрана (или нескольких экранов) обеспечивается определенн ый температурный режим (изотермический, адиабатический и т.п.). Для того, чтобы калориметр мог измерять локальную мОщнОсть дозы ТОл шина поглотители не должна превышать Î

107 полного пробега электронов в материале поглотителя. Это осложняет доэиметрию электронного излучения с энергией электронов меньше 1 мэВ. Так, для измерения мощности дозы при энергии электронов Е 1,ОО мэВ толщина поглотителя иэ графита не должна превышать О,26 мм, а при Е = 0,3 мэВ

О,О4 мм. Изготовить такой поглотитель и вмонтировать в него термодатчик и нагреватель практически невозможно, Зто oppBH BBGBT использование локально го калориметра для дозиметрии электрОнного излучения с энергией элек тронов меньше 1 мэВ. При измерении с помощью такого калориметра мощности поглощенной дозы возникают погрешности, связанные с наличием в материале поглотители инородных включений с высоким атомным номером — термодатчика и на- ЗО гревателя - и неидентичностью распределения температуры при градуировке и радиационном нагреве.

Цель изобретения - расширение измеряемого диапазона в сторону низких энергий, повышение точности измерения мощности поглощенной дозы и упрощение конструкции, Это достигается тем, что в нем поглотитель выполнен из радиационно- и термостойкой токопроводящей полиимидной пленки и соединен электрически с измерительным блоком. При этом толщину 4 полиимидиой пленки выбирают иэ условия 4 < О,1 Я, где Р, длина полного пробега электронов в пленке, чему соответствует $ « <2О мкм.

3лектропроводность полиимиднойплеики достигается внедрением в основную матрицу графита, Такая пленка имеет отрицательный температурный коэффици- ент (ТКС) равный 0,08%. Токопроводя- .щая полиимидная пленка выдерживает длительный нагрев до ЗОО С.

Конструктивно калориметр может быть вам.авен одиночным и двойным (аиффе-, ренциаль н ым ) .

На чертеже изображен предлагаемый одиночный калориметр, схема, Он включает в себя поглотитель 1 (в дифференциальном калориметре два поглотителя". один — рабочий, другой - балластный), защит енный экранами 2, кожух

3, пассивный термостат (медь) 4, медные выводы 5 и измерительный блок 6. Измерительный блок 6 представляет собой мост постоянного тока, в одно из плеч которого включен поглотитель. Поглотитель 1 и экраны 2 выполнены из одного

1 и того же материала - токопроводящей полиимидной пленки и закреплены с помощью фторопластового кольца (на чертеже не показано) в алюминиевом защитном кожухе 3, Диаметр отверстия, через кототорое проходит измеряемое излучение, больше диаметра поглотителя 1, С помощью медных выводов 5, соединенных с напьщенными на поглотителе электродами, или выводов из материала поглотителя (из полиимидной пленки) поглотитель соединен с измерительным блоком 6.

В начальный момент времени до облучения измерительный блок 6, в одно иэ плеч которого включен поглотитель 1, разбалансирован, Баланс моста измерительного блока 6 достигается при некоторой температуре Г g „которая выше температуры окружающей среды. Чтобь. сбалансировать мост, поглотитель 1 нагревают электрическим током 1 до пер туры 78У при Ом в поГлотит ле выделяется мощность иб = (т где Ц (Т ) - сопротивление поглотителя

"Ри температуре "б.

При облучении поглотителя пучком электронов происходит его разогрев за счет поглощения энергии излучения. Теперь, чтобы сбалансировать мост, через поглотитель пропускают меньший ток, так чтобы соблюдалось. равенство где Щ/ — мощность, выделяющаяся в поглотнтеле в реэ льтате поглощения излучения в материал поглотителя.

Из Равенства (1) и (2) следует, что

5 593554 б Мощность поглощений в ма е щ ий материале погло- - греве, С его помощью значительно упро-. тителя дозы определяется из выражения щается градуировка химических пленочных ц г .„

2 детекторор и повышается точность граВ Ч, Р =

ttf 1

f (4) дуировки, так как калориметр и органиttf ческие пленочные химические дозиметры . близки по составу и эффективному атом- где Щ - масса поглотителя кал о лотителя калори- ному номеру. Изготовление его дает эком етра, номию.

Формула изобретения

Толщина полиимидной пленки, используемой в качестве поглотителя, может составлять несколько микрон, что позволяет производить измерения мощности дозы при энергии электронов начиная со

100-150 кэВ, Диапазон мощностей поглощенных доз, иэмереннь.х с помощью описываем огo калориметра, составлял

10 - 10 рад/с.

Выполнение поглотителя иэ полнимидной пленки и его электрическое соедяие ние с измерительным блоком выгодно отличает предлагаемый калориметр от известных, вследствие того, что толщина поглотителя йе должна превышать 10% полного пробега электронов, выполнение поглотителя иэ тонкой полиимидной плен; ки позволяет измерять мощность поглощенной дозы электронного излучения с энергией до 100 кэВ, верхний предел энергии толщиной поглотителя не лимитируется, что . нельзя, сделать известным калориметром, Поскольку для предлагаемого калориметра не требуются отдельно нагреватель и термодатчик, их функции выполняет полиимидная пленка, служащая поглотителем. Кроме того, он измеряет мощность поглощенной дозы с большей точностью, чс л известный, так как в нем достигается полная идентич-. ность распределения источников теплоты при радиационном н градуировочном на 1. Калориметр для измерения локаль-.ной мощности поглощенной дозы электронного излучения, содержащий поглотитель и измерительный блок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения измеряемого диапазона в сторону низких энергий, повышения точности измерения и упрощения конструкции, поглотитель выполнен из радиационно- . и.термостойкой токопроводящей полиимидной пленки и соединен электрически с иэO мерительным блоком, 2. Калориметр по и. l o т л и ч аю шийся тем, что толщина 4 полиимидной пленки выбрана иэ условия

0,1 R, где Q - длина пробега электронов в пленке.

Источнйки информации, принятие во внима ие при. экспертизе:

1. Патент США М 3790794, кл. 250-352, 1974, 2. Шиманская H. С. Калориметрия ионизирующих излучений, М., Атомиздат";

1973, с. 165.3. Дмитриев A. К. и др. Доэиметрия и радиационные процессы в доэиметрических системах. Ташкент, . ФАИ", 1972, с, 59.

593554

Составитель В. Макаров

Редактор Л. Письман Техред М. Борисова Корректор Е. Папп

Закае 6108I53. Тираж 68О Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

ll3O35, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4