Спосіб вимірювання потужності дози іонізуючого випромінювання в широкому інтервалі робочих температур

 

Винахід відноситься до галузі вимірювання іонізуючих випромінювань.

Мета винаходу - підвищення точності вимірювань шляхом зниження похибки, обумовленої зміною температури навколишнього середовища.

Більшість існуючих технічних засобів вимірювання параметрів іонізуючого випромінювання призначені для вимірювання потужності дози гамма-випромінювання.

Для дозиметричних приладів однією з головних нормованих метрологічних характеристик є межа допустимої відносної основної похибки вимірювання, максимальне значення якої регламентується відповідними нормативними документами.

Основна похибка формується внаслідок неточності градуювання приладу в лабораторних умовах при проведенні вимірювань в нормальних умовах у пучку гамма-випромінювання з відомим спектральним складом. При проведенні вимірювань в реальних умовах на прилад починає впливати низка нових факторів, що впливають на точність його показань.

У зв'язку з цим крім основної похибки вимірювання для дозиметричних приладів потрібно нормування ряду додаткових похибок [1]. Дані похибки визначаються впливом на показання приладу енергі�опитания, постійного і змінного магнітного поля та ін. Межі додаткових похибок в робочих умовах вимірювань указуються в ТУ і паспорти (Інструкції з експлуатації) на конкретні дозиметричні прилади.

Однією з зазначених нормованих додаткових похибок, що робить істотний вплив на точність вимірювання, є похибка, обумовлена зміною температури навколишнього середовища. Дана похибка у технічних засобів різного покоління нормується по-різному, але точкою відліку є нормальні кліматичні умови, в яких, як правило, забезпечується мінімальна похибка вимірювання [2].

Аналіз технічних характеристик вимірювачів потужності дози показує, що граничне значення температурної похибки визначається залежністю чутливості приладу від температури навколишнього середовища і діапазоном робочих температур і в результаті може становити від ±30 до ±70%. Так, наприклад, межі відносної додаткової похибки вимірювання при зміні температури навколишнього середовища від нормальної до робочих підвищеною або зниженою складають:

- для дозиметра гамма-випромінювання ДКГ-02У «Арбітр» від ±30% до ±40% (не більш ±10% при�емператур від -20°C до +50°C для діапазону вимірювань дози від 1 до 108мкЗв і діапазону вимірювань потужності дози від 1·10-1до 3·106мкЗв·год-1);

- для вимірювача потужності дози ДП-5В від ±40% до ±60% (не більш ±10% при відхиленні температури навколишнього середовища на кожні 10°С відносно нормальних умов в діапазоні робочих температур від -40°С до +50°С для діапазону вимірюваних потужностей доз від 50 мкР/год до 200 Р/год);

- для дозиметра-радіометра МКС-07Н від ±20% до ±30% (не більше ±5% при відхиленні температури навколишнього середовища на кожні 10°С відносно нормальних умов в діапазоні робочих температур від -40°C до +55°C для діапазону вимірювань дози від 10-6до 999 Зв і діапазону вимірювань потужності дози від 10-7до 10 Зв/год);

- для вимірювача потужності дози ИМД-21С від ±30% до ±70% (не більш ±10% при відхиленні температури навколишнього середовища на кожні 10°C відносно нормальних умов в діапазоні робочих температур від -50°C до +50°C для діапазону вимірюваних потужностей доз від 1 до 10000 Р/год).

Таким чином, зазначені похибки в реальних умовах можуть призвести до великим сумарним помилок вимірювань, що в кінцевому підсумку призведе до неадекватної оцінки радіаційної обстановки.

Результати конкретних вимірювань показують, що залежність похибки вимірювання про�аблице 1 наведено результати вимірів потужності дози гамма-випромінювання з використанням приладу ДП-5В. При проведенні експерименту прилад містився в камеру кліматичної установки ТХ-500. Перед вікном камери в переносному коллиматоре містився джерело випромінювання на основі радіонукліду Cs-137, що створює на відстані 1 м потужність експозиційної дози дорівнює 62 мР/год, Відстань між джерелом випромінювання і детектором приладу становило близько 1,6 м.

Отже, зниження додаткової похибки, обумовленої залежністю чутливості приладу від температури зовнішнього середовища, є актуальним, оскільки експлуатація вимірювачів потужності дози передбачає їх використання в різний час року і в різних кліматичних районах.

Відомий спосіб обліку додаткової похибки, обумовленої температурною залежністю чутливості, який полягає у введенні в ручному режимі поправок на результат вимірювання виходячи з умов вимірювання. Однак для реалізації такого способу необхідно знання температури навколишнього середовища, тобто потрібне проведення її вимірювання з використанням додаткового обладнання (термометр) і подальше обчислення температурної поправки на кінцевий результат вимірювання, у зв'язку з чим він є компенсації похибки, обумовленої температурною залежністю чутливості, і пристрій для його здійснення (Керівництво по експлуатації Т71.570.028-01 РЕ і Т71.570.027-01 РЕ на наземний (виріб ГО.2.61.20-01) і повітряний комплекс (виріб ГО.2.61.10-01) розвідки і пошуку джерел іонізуючого випромінювання зі складу КРПИ) [4, 5]. Спосіб полягає в тому, що при температурі навколишнього середовища не нижче 20°C здійснюється автоматичний підігрів блоків детектування. Пристрій, що реалізує цей спосіб, включає в себе терморегулятор, який служить для підтримки постійної температури близько 25°C. Чутливим елементом в терморегуляторі є напівпровідниковий резистор ММТ-4А, включений в мостову схему. Необхідна величина чутливості забезпечується підсилювачем постійного струму на мікросхемі 153УД6. Для включення тепловиділяючих транзисторів використовуються ключові схеми на транзисторних матрицях 1НТ251А.

Основними недоліками зазначеного способу є те, що конструкція пристрою, що реалізує цей спосіб не є компактною і потужність, споживана блоком детектування при включеному обігріві, становить близько 90 Вт, що робить неможливим використання даного пристрою носяться извие компенсації похибки при підвищеній температурі.

Метою винаходу є підвищення точності вимірювання потужності дози шляхом автоматичного обліку температурної залежності чутливості без істотних енергетичних і часових витрат.

На фіг. 1 представлена структурна схема типового сучасного носимого вимірювача потужності дози.

Існуючі в даний час досягнення в радіоелектроніці і в області ядерного приладобудування дозволили розробити алгоритм роботи приладу, що забезпечує безперервність процесу вимірювання, статистичну обробку результатів вимірювань, встановлення часу вимірювань в зворотній залежності від інтенсивності випромінювань (оперативна адаптація до зміни інтенсивності реєстрованого випромінювання) і представлення отриманої інформації на дисплеї. В енергонезалежній пам'яті вимірювача потужності дози (SEEPROM) зберігаються всі калібрувальні коефіцієнти, звідки вони зчитуються основним інформаційним блоком. Управління режимами роботи приладу, модулем живлення приладу (джерело первинного і вторинного електроживлення), дисплеєм, енергонезалежною пам'яттю, клавіатурою, збором і обробкою інформації від блоку детектування, самодіагностикою, а також виконанням необхідних вческое рішення для підвищення точності вимірювання потужності дози полягає в тому, що в типову схему приладу вводиться додатковий модуль, що містить в собі датчик температури з аналого-цифровим перетворювачем (фіг. 2) [8].

Температурний модуль (датчик температури + аналого-цифровий перетворювач) дозволяє здійснювати вимірювання температури навколишнього середовища в широкому діапазоні робочих температур від -55°C до +125°C, в залежності від моделі датчика).

Датчик температури можна закріпити (встановити) у блоці детектування, так і (або) у вимірювальному пульті технічного засобу.

Для забезпечення працездатності запропонованого пристрою потрібна попередня калібрування приладу в цілому, яка полягає у визначенні поправочних коефіцієнтів на показання вимірювача потужності дози в залежності від температури навколишнього середовища і чутливості вимірювача потужності дози від неї.

При цьому досить точне аналітичне опис цієї залежності на основі її апроксимації з допомогою поліномів різних ступенів для серійних вимірювачів потужності дози не представляється можливим. На фіг. 3 показані залежності, апроксимуючі дані таблиці 1 за допомогою поліномів 3 і 5 ступенів, а також інтерполяція даних з використанням полін�ппроксимации менше 5%.

Отже, найкращим технічним рішенням є безпосереднє визначення поправочних коефіцієнтів, здійснюване в межах робочого діапазону температур, при яких буде експлуатуватися технічний засіб. Кількість поправочних коефіцієнтів повинна вибиратися виходячи з температурної залежності чутливості конкретного приладу і необхідної точності вводяться поправок.

Отримані поправочні коефіцієнти заносяться в енергонезалежну пам'ять вимірювача потужності дози (SEEPROM), звідки вони будуть зчитуватися основним інформаційним блоком в ході вимірювання потужності дози і обробки даних по заданому алгоритму і автоматично враховуватися при формуванні підсумкового результату вимірювання.

В цілому робота пристрою буде полягати в наступному: паралельно з вимірюванням потужності дози (блок детектування + CPU + SEEPROM) йде вимірювання температури навколишнього середовища (температурний модуль + CPU + SEEPROM); по заданому алгоритму здійснюється статистична обробка отриманих даних і при формуванні підсумкового результату вимірювання потужності дози перед виведенням її на екран автоматично враховується поправочний коефіцієнт, відповідний течу� технічного рішення є те, що коригування результатів вимірювання потужності дози проводиться автоматично, що дозволяє підвищити точність вимірювання потужності дози іонізуючого випромінювання в широкому інтервалі робочих температур без використання додаткового обладнання (термометр, калькулятор тощо), а також підвищеного енергоспоживання і ручних розрахунків.

При цьому пропоноване пристрій не буде відрізнятися підвищеною складністю і внаслідок своєї компактності не внесе значних змін в існуючі конструкції вимірювачів потужності дози та не збільшить їх масогабаритні характеристики, що дозволить використовувати його як у носяться вимірниках потужності дози, так і встановлених на борту різних носіїв (повітряних, наземних).

Таким чином, з урахуванням вищевикладених узагальнень пропонується спосіб підвищення точності вимірювань параметрів іонізуючого випромінювання, що проводяться дозиметричним приладом в широкому інтервалі температур навколишнього середовища, полягає у вимірюванні параметра іонізуючого випромінювання дозиметричним приладом і корекції результату вимірювання з урахуванням реализовавшегося в поточний момент часу значення систематичної складової похибки вимір�еском приладі розміщують термодатчик, а його сигнал після перетворення використовують для коригування результату вимірювання, причому залежність необхідного ступеня корекції результату від величини сигналу встановлюють шляхом випробування приладу при різних температурах з записом відповідних поправочних коефіцієнтів у довготривалу енергонезалежну пам'ять модуля обробки даних дозиметричного приладу.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. ГОСТ 27451-87. Засоби вимірювань іонізуючих випромінювань. Загальні технічні вимоги [Текст]. - Введ. 1989-01-01. - М: Изд-во стандартів, 1988. - 35 с.

2. ГОСТ 15150-69. Машини, прилади і інші технічні вироби. Виконання для різних кліматичних районів. Категорії, умови експлуатації, зберігання і транспортування в частині впливу кліматичних факторів зовнішнього середовища [Текст]. - Введ. 1971-01-01, із змінами№№1, 2, 3, 4, утв. у січ. 1978 р., дек. 1982 р., жовт. 1988 р., листоп. 2005 р. - М: Изд-во стандартів. - 153 с.

3. Мартинюк Ю. Н., Нурлибаев К. Н. Похибка або невизначеність у дозиметрії [Електронний ресурс]/ Ю. Н. Мартинюк, К. Н. Нурлибаев / НДІ «Доза» - Режим доступу: ht1p://wwwJsrm.ua/flles/publications/ Pogreshnost_ili_neopredelennost_v_dozimetrii.pdf, вільний. - Загл. з екрана.

4. Виріб ГО.2.61.20 [Текст] / Технічний опис�О. 2.61.00 Т71.570.026. Виріб ГО.2.61.10 [Текст] / Керівництво по експлуатації Т71.570.027 РЕ. - СПб., 2000. - 245 с.

6. Дозиметр-радіометр пошуковий МКС-РМ1401К [Текст] / Керівництво по експлуатації ТИГР. 412114.008 РЕ. - ТОВ «Полимастер», 2003. - 87 с.

7. Дозиметр-радіометр МКС-07Н [Текст] / Керівництво по експлуатації ПНКГ 45.00.00.000 РЕ. - 2004. - 79 с.

8. Кашкаров А. П. Фото - і термодатчики в електронних схемах [Текст] / А. П. Кашкаров. - Альтекс, 2004. - 222 с.

Спосіб підвищення точності вимірювання потужності дози гамма-випромінювання, що проводяться в широкому інтервалі температур навколишнього середовища вимірювачем потужності дози, що складається з пульта управління і детекторного блоку, що полягає у вимірі параметра іонізуючого випромінювання дозиметричним приладом і корекції результату вимірювання з урахуванням реализовавшегося в поточний момент часу значення систематичної складової похибки вимірювання, що зумовлена температурною залежністю чутливості приладу, який відрізняється тим, що у вимірювальному пульті приладу розміщують термодатчик, а його сигнал після перетворення використовують для коригування результату вимірювання потужності дози, причому поправочні коефіцієнти встановлюють шляхом попереднього випробування приладу при различния обробки даних приладу, при проведенні коригування вибирається коефіцієнт, відповідний значенню температури, найбільш близькою до виміряної датчиком.



 

Схожі патенти:

Пристрій для вимірювання фізичних параметрів ядерних матеріалів і спосіб використання такого пристрою

Винахід відноситься до пристрою для вимірювання фізичних параметрів ядерного матеріалу, зокрема до пристрою для визначення хімічних і фізичних властивостей ядерних матеріалів з допомогою електромагнітного випромінювання або елементарних частинок, що використовуються для індукування емісії вторинних нейтронів за допомогою прямої активації. Мобільний пристрій для вимірювання фізичних параметрів ядерних матеріалів, що перебувають у захисній камері (2), може бути приведене в контакт з зазначеної захисної камерою (2) і може бути відведено від неї. Вказаний пристрій призначений для здійснення вимірювань при його знаходженні в контакті з захисною камерою (2), пристрій містить транспортну візок (8), підстава (44), розміщене на транспортному візку (8). Усередині екранованого контейнера (4) розміщений передавальний контейнер (24), призначений для зберігання підлягає вимірювання ядерного матеріалу, причому в зазначеному екранованому контейнері (4) є отвір, що знаходиться співвісно з отвором (14), виконаним в одній стінці захисної камери (2). Підстава (44) виготовлено з графіту і містить гніздо (48), у якому розміщують модуль (50) нейтронного випромінювання. Крім того, измерительноеазанному кожуха прикріплені кошти (59) для вимірювання потоку нейтронів. Технічний результат - підвищення безпеки та точності вимірювань. 3 н. і 18 з.п. ф-ли, 7 іл.

Блок детектування багатоканального дефектоскопа

Винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки і призначене для оцінки якості деталей при їх виготовленні і ремонті, а конкретно - дефектоскопії з використанням радіоактивних джерел іонізуючого випромінювання і коллимированних блоків детекторів

Установка для контролю радіоактивного забруднення матеріалів

Винахід відноситься до ядерної фізики і біофізики

Пересувна касета індикатора індивідуальної дози

Винахід відноситься до дозиметричної апаратури, призначеної для системи радіаційного контролю, здійснюваного населенням, згідно з Концепцією, прийнятою Національною комісією радіаційного захисту в 1989 р

Пристрій реєстрації інформації з координатною камери

Винахід відноситься до експериментальної ядерної фізики і може застосовуватися в електронних схемах реєстрації ядерного випромінювання

Пристрій для визначення координат

Винахід відноситься до галузі електроніки, експериментальної ядерної фізики і може бути використане в установках для визначення координат із застосуванням позиційно-чутливих детекторів

Пристрій для вимірювання гамма-активності протяжних нерозбірних зразків

Винахід відноситься до пристроїв для вимірювання гамма-активності протяжних нерозбірних зразків

Пристрій зчитування координатної інформації з одновимірних дротяних детекторів

Винахід відноситься до координатним детектора випромінювання і може використовуватися в високоінтенсивних потоках заряджених частинок
Up!