Ελευθερία Καρίνου Τμήμα Δοσιμετρίας

Παρουσίαση με θέμα: "Ελευθερία Καρίνου Τμήμα Δοσιμετρίας"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ελευθερία Καρίνου Τμήμα Δοσιμετρίας
Δοσιμετρικά μεγέθη Ελευθερία Καρίνου Τμήμα Δοσιμετρίας

2 Βασικά Δοσιμετρικά Μεγέθη και μονάδες
Φυσικά Μεγέθη (Physical Quantities) Μεγέθη Ακτινοπροστασίας (Radiation protection quantities) Λειτουργικά Μεγέθη (Operational quantities)

3 Φυσικά Μεγέθη

4 Ροή Φ = dN / da όπου dN είναι ο αριθμός των σωματιδίων που διασχίζουν την επιφάνεια διατομής dα Η μονάδα μέτρησης στο SI είναι 1 m-2

5 Kerma, K K = dEtr/dm όπου dEtr είναι το άθροισμα των αρχικών κινητικών ενεργειών όλων των φορτισμένων σωματιδίων που απελευθερώνονται από έμμεσα ιονίζοντα σωμάτια σε ένα μέσο μάζας dm. Tο kerma στον αέρα, Ka, χρησιμοποιείται για σκοπούς ακτινοπροστασίας H μονάδα μέτρησης στο SI του kerma είναι joule per kilogram (J/kg), δηλαδή το 1 gray (Gy).

6 Απορροφούμενη Δόση, D όπου είναι η μέση εναποτιθέμενη ενέργεια από την ιοντίζουσα ακτινοβολία στην ύλη σε ένα στοιχειώδες κομμάτι μάζας dm Η μονάδα μέτρησης στο SI της αποροφούμενης δόσης είναι the joule per kilogram (J/kg), δηλαδή το 1 gray (Gy)

7 Απορροφούμενη Δόση, D Μονάδα μέτρησης : Gy (Gray)
Επειδή σαν μονάδα μέτρησης το Gy είναι πολύ μεγάλο στις διαγνωστικές εφαρμογές χρησιμοποιούμε υποπολλαπλάσια τoυ: 1 cGy (=0,01 Gy) 1 mGy (=0,001 Gy)

8 Έκθεση, Χ όπου dQ μέση τιμή του φορτίου που παράγεται από φωτόνια ανά μονάδα μάζας, dm, αέρα και σταματούν στον αέρα X αφορά μόνο φωτόνια

9 Σχέση έκθεσης και Kerma collision
Όπου: W είναι η μέση ενέργεια που απαιτείται για την δημιουργία ιονισμού στον αέρα , g το ποσοστό των δευτερογενών φορτισμένων σωματιδίων που χάνεται σε ακτινοβολία πέδης και e is το φορτίο των ηλεκτρονίων

10 Μεγέθη Ακτινοπροστασίας

11 Τα φυσικά μεγέθη δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τα θέματα της ακτινοπροστασίας γι’αυτό η ICRP ορίζει τα παρακάτω: Ενεργός δόση που χρησιμοποιείται για όλο το σώμα Ισοδύναμη δόση που χρησιμοποιείται για όργανα και ιστούς

12 Μεγέθη Ακτινοπροστασίας
Διαφορετικοί ιστοί έχουν διαφορετική ακτινοευαισθησία στον ίδιο τύπο ακτινοβολίας και στην ίδια δόση, συντελεστής στάθμισης ιστού, wT Ίδια είδη ακτινοβολίας δεν παρουσιάζουν τα ίδια βιολογικά αποτελέσματα συντελεστής στάθμισης της ακτινοβολίας, wR

13 ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΔΟΣΗ Σαν έννοια, η απορροφημένη δόση εξαρτάται μόνο από την ενέργεια που απορρόφησε το υλικό Η ακτινική επιβάρυνση εξαρτάται και από το είδος της ακτινοβολίας (φωτόνια, ηλεκτρόνια, σωμάτια-α, νετρόνια κλπ) m m 2 Gy 2 Gy Ακτίνες-Χ Νετρόνια ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ

14 ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΔΟΣΗ Προκειμένου να ληφθεί υπόψη η βιολογική επιβάρυνση που προκαλεί η ακτινοβολία σε έναν ιστό, χρησιμοποιείται η έννοια της ισοδύναμης δόσης Η ισοδύναμη δόση (ΗΤ) που έλαβε ένας ιστός Τ, προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό της απορροφημένης δόσης (D) με έναν συντελεστή στάθμισης (WR) o οποίος εξαρτάται από το είδος της ακτινοβολίας: HT = D x WR Μονάδα μέτρησης: Sv (Sievert) Επειδή σαν μονάδα μέτρησης είναι μεγάλη στην πράξη χρησιμοποιούμε: 1 mSv (=0,001 Sv)

15 Συντελεστής στάθμισης WR
ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΔΟΣΗ HT = D WR Είδος ακτινοβολίας Συντελεστής στάθμισης WR Φωτόνια (χ και γ) όλων των ενεργειών 1 Ηλεκτρόνια Πρωτόνια 2 Σωμάτια α, θραύσματα σχάσης, βαρέα ιόντα 20 Νετρόνια 5-20 ανάλογα την ενέργεια τους Ακτίνες-Χ m 2 Gy Νετρόνια ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΒΛΑΒΗ ΗΤ = 2 x 1 = 2 Sv ΗΤ = 2 x 5 = 10 Sv

16 ΕΝΕΡΓΟΣ ΔΟΣΗ Το βιολογικό αποτέλεσμα δεν εξαρτάται μόνο από το είδος της ακτινοβολίας αλλά και από το είδος του ιστού που ακτινοβολείται Η ίδια ισοδύναμη δόση στο ήπαρ και στις γονάδες έχει διαφορετικό βιολογικό αποτέλεσμα για το σύνολο του οργανισμού Η ενεργός δόση (Εeff) περιλαμβάνει την πληροφορία και του είδους της ακτινοβολίας και του είδους του ιστού που ακτινοβολήθηκε Ενεργός δόση = Ισοδύναμη δόση x Συντελεστής ιστού Εeff = ΣHT x WT (σε Sv ή mSv) ή Εeff = ΣD x WR x WT

17 Παλαιότερες μονάδες (ICRU 51) Δόση οργάνου: H=Q D (ICRP 26)
Effective dose equivalent: E = ΣHTWT Quality factor

18 ΕΝΕΡΓΟΣ ΔΟΣΗ Εeff = HT x WT
Ιστός Συντελεστής WT Μυελός των οστών, Κόλον, Πνεύμονες, Στομάχι, Μαστός, επινεφρίδια, εξωθωρακική περιοχή, χοληδόχος, καρδιά, νεφροί, λεμφικοί αδένες, μύες, επιθήλιο στόματος, πάγκρεας, προστάτης , λεπτό έντερο, σπλήνας, θύμος αδένας , μήτρα / τράχηλος 0,12 Γονάδες 0,08 Ουροδόχος κύστη, οισοφάγος, ήπαρ, θυρεοειδής 0,04 Επιφάνεια οστών, εγκέφαλος, σιελογόνοι αδένες, δέρμα 0,01 Αν ακτινοβοληθούν με ισοδύναμη δόση 5 mSv το έντερο και ο θυρεοειδής η βιολογική επιβάρυνση από την ακτινοβόληση του εντέρου είναι πιο σημαντική διότι : Εeff = 5 x 0,12 = 0,6 mSv (περίπτωση εντέρου) Εeff = 5 x 0,04 = 0,2 mSv (περίπτωση θυρεοειδή)

19 Να θυμάστε ότι : Η ισοδύναμη δόση εξαρτάται από το είδος της ακτινοβολίας Η ενεργός δόση εξαρτάται από το είδος της ακτινοβολίας και το είδος του ιστού που ακτινοβολείται Για να έχετε μια αίσθηση των μεγεθών : Η ενεργός δόση που οδηγεί σε θάνατο του ανθρώπου είναι 4-5 Sv Ακτινογραφία θώρακος : 0,05 mSv = 0,00005 Sv Ολόσωμη αξονική τομογραφία : mSv= ,015 Sv Σπινθηρογράφημα θυρεοειδούς : mSv= ,05 Sv

20 Όρια δόσεων Εργαζόμενοι: 20 mSv/έτος για 5 έτη, και όριο έτους 50 mSv
Κοινό: 1 mSv/έτος για 5 έτη και όριο έτους 1 mSv φακοί οφθαλμών: 15 mSv/έτος δέρμα: 50 mSv/έτος

21 Λειτουργικά Μεγέθη

22 Λειτουργικά Μεγέθη Τα Μεγέθη Ακτινοπροστασίας δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μετρήσεις γι’αυτό, Δευτερεύοντα ή Λειτουργικά μεγέθη χρησιμοποιούνται για επαγγελματικά εκτιθέμενους σε ακτινοβολία

23 ICRU ορίζει 3 λειτουργικά μεγέθη
Παρακολούθηση χώρων Περιβαλλοντικό Ισοδύναμο Δόσης Κατευθυνόμενο Ισοδύναμο Δόσης Δοσιμέτρηση Προσωπικού Ατομικό Ισοδύναμο Δόσης

24 Περιβαλλοντικό ισοδύναμο δόσης (ambient dose equivalent) Η* (d)
Λειτουργικά Μεγέθη Περιβαλλοντικό ισοδύναμο δόσης (ambient dose equivalent) Η* (d) Κατευθυνόμενο ισοδύναμο δόσης (directional dose equivalent) H’(d, Ω) Ατομικό ισοδύναμο δόσης (personal dose equivalent) Hp, Hs

25 Τα λειτουργικά μεγέθη σχετίζονται με το ανθρώπινο σώμα
Τα λειτουργικά μεγέθη σχετίζονται με το ανθρώπινο σώμα Και οι 3 ποσότητες που ορίζονται σχετίζονται με ισοδύναμα ανθρώπινου σώματος ICRU μαλακός ιστός αποτελείται: 10.1 % Η 11.1 % C 2.6 % N 76.2 % O χώρος άτομα

26 Διευρυμένο Πεδίο Πεδίο στο σημείο, P Διευρυμένο Πεδίο
ίδια ροή και ενεργειακή και γωνιακή κατανομή σε όλον τον όγκο P

27 Ευθυγραμμισμένο και Διευρυμένο πεδίο
P Ευθυγραμμισμένο & Διευρυμένο πεδίο : ίδια ροή και ενεργειακή κατανομή σε όλον τον όγκο, αλλά η ροή είναι μη κατευθυνόμενη

28 Περιβαλλοντικό ισοδύναμο δόσης
H*(d) σε ένα σημείο ενός πεδίου ακτινοβολίας είναι η ισοδύναμη δόση (dose equivalent) που θα παραγόταν από το αντίστοιχο ευθυγραμμισμένο και διευρυμένο πεδίο στη σφαίρα της ICRU σε βάθος d, πάνω στην ακτίνα της σφαίρας που είναι αντίθετη με τη διεύθυνση του ευθυγραμμισμένου πεδίου Το βάθος d = 10 mm συνιστάται για διεισδυτικές ακτινοβολίες

29 Κατευθυνόμενο ισοδύναμο δόσης
H'(d,ω) σε ένα σημείο ενός πεδίου ακτινοβολίας είναι η ισοδύναμη δόση (dose equivalent) που θα παραγόταν από το αντίστοιχο διευρυμένο πεδίο στη σφαίρα της ICRU σε βάθος d, στην ακτίνα με διεύθυνση ορισμένη από τη γωνία, ω Το βάθος d = 0,07 mm συνιστάται για μη διεισδυτικές ακτινοβολίες

30 Ατομικό ισοδύναμο δόσης
HP(d) ορίζεται για διεισδυτικές και μη ακτινοβολίες HP(d) είναι η ισοδύναμη δόση (dose equivalent) σε μαλακό ιστό κάτω από συγκεκριμένο σημείο του σώματος σε βάθος d Για διεισδυτικές ακτινοβολίες χρησιμοποιείται το βάθος των d = 10 mm, ενώ για μη διεισδυτικές το βάθος d = 0.07 mm

31 ΔΟΣΗ ΔΕΡΜΑΤΟΣ Δόση δέρματος ορίζουμε την ενεργό δόση που απορροφάται σε βάθος 0,07 mm από την επιφάνεια του δέρματος κατά τη διάρκεια της ακτινοβόλησης. Χρησιμοποιείται σαν δείκτης της επιβάρυνσης του δέρματος αλλά και σαν εργαλείο για τον υπολογισμό, με μαθηματικές μεθόδους, της συνολικής δόσης που έλαβε ο εκτιθέμενος.

32 Ατομικό ισοδύναμο δόσης
Hp(d) ορίζεται για διεισδυτικές και μη ακτινοβολίες Hp(d) είναι η ισοδύναμη δόση (dose equivalent) σε μαλακό ιστό κάτω από συγκεκριμένο σημείο του σώματος σε βάθος d (10 mm, 0,07 mm, 3 mm) Ηp(d) διευρυμένο και ευθυγραμμισμένο πεδίο πραγματικό πεδίο

33 Ατομικό ισοδύναμο δόσης
Λόγος Ενεργού δόσης/Ηp(10)

34 Σχέσεις των μεγεθών Βασικά Φυσικά Μεγέθη Ροή Φ kerma K Λειτουργικά
Aπορροφούμενη δόση D χρήση των wR , wT και ανθρωπομορφικών ομοιωμάτων χρήση Q(L) και απλών ομοιωμάτων Λειτουργικά Μεγέθη Μεγέθη Ακτινοπροστασίας H*(d), H'(d,W ), HP(d) DT , HT , E σύγκριση χρησιμοποιώντας wR και wT (μετρήσεις και υπολογισμοί)

35 Δοσιμετρία εσωτερική εξωτερική άμεση έμμεση ραδιενεργή πρόσληψη
(WBC, PBC) μεταβολικά μοντέλα Φ, D, X,E μετρήσεις σε ομοίωμα ανθρωπόμορφο απλής γεωμετρίας ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ

36 Συντελεστές μετατροπής (ΣΜ) για χρήση στη ακτινοπροστασία από εξωτερική ακτινοβόληση
Report of the Joint Task Group of the International Commission on Radiological Protection (ICRP) Και International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU)

37 Joint Task Group δημιούργησε:
ΣΜ ροής σε ενεργό δόση για διάφορες ενέργειες και γεωμετρικές διευθετήσεις για μέσο άνθρωπο, 15 χρονών παιδί, 5 χρονών παιδί και 3 μηνών παιδί ΣΜ ροής σε περιβαλλοντικό ισοδύναμο δόσης, κατευθυνόμενο ισοδύναμο δόσης και ατομικό ισοδύναμο δόσης

38 Γεωμετρικές διευθετήσεις

39 ΣΜ δόσης σε ενεργό δόση Conversion coefficients - Sv/Gy Energy - MeV
0.01 0.1 1. 10. 10-3 10 1 10-1 10-2 AP PA LAT ROT ISO

40 ΣΜ ροής σε ενεργό δόση για νετρόνια
103 AP PA LAT 102 ROT ISO Conversion coefficients - pSv cm-2 10 1 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 Neutron energy - MeV

41 ΣΜ Δόσης σε Η* και Ε 10 1 10-1 10-2 10-3 E H* (10)
Conversion coefficients - Sv/Gy This demonstrates that, for photons, ambient dose equivalent provides a conservative estimate of effective dose – ie, H*(10) provides reasonable degree of overestimation. 10 102 103 104 Energy - keV

42 ΣΜ ροής σε H*(10) για νετρόνια
103 102 10 1 10-8 10-7 10-5 10-6 10-3 10-4 10-1 10-2 1 10 102 103 Neutron energy - MeV Conversion coefficients - pSv cm-2 This illustrates the ambient dose equivalent conversion coefficients obtained for neutrons.

43 ΣΜ δόσης σε E και Hslab για φωτόνια
Conversion coefficients - Sv/Gy Photon energy - keV 10 102 103 104 1 10-1 10-2 10-3 E Hslab (10)

44 ΣΜ ροής σε Ε, Η* και Ηslab Neutron energy - MeV E
103 102 10 1 Conversion coefficients - pSv cm2 Neutron energy - MeV 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 E H*(10) Hslab(10)

45 ΣΜ κι εξάρτηση από γωνία
103 10 102 1 Angle of incidence, W Neutron energy - MeV 0° 15° 30° 45° 60° 75° neutrons Conversion coefficients - pSv cm2 W 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102

46 ΣΜ κι εξάρτηση από γωνία
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0° 15° 30° 45° Relative Conversion Coefficients 60° 75° 1 10 102 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 Neutron energy - MeV

47 Σύγκριση E και HP(10,) Τα λειτουργικά μεγέθη ορίζονται έτσι ώστε να δίνουν μία προσέγγιση των μεγεθών ακτινοπροστασίας Η ποιότητα της προσέγγισης για οποιοδήποτε είδος ακτινοβολίας καθορίζεται από το λόγο του κατάλληλης λειτουργικού μεγέθους προς το αντίστοιχο μέγεθος ακτινοπροστασίας

48 Σύγκριση H* με E σε AP γεωμετρία
2 1.5 1 0.5 Υπερεκτίμηση Μέγεθος ακτινοπροστασίας/ Λειτουργικό μέγεθος Υπoεκτίμηση E / H*(10), (ICRP 60) 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 101 102 Ενέργεια νετρονίων (MeV)

49 E/Ka = 1.394 Sv/Gy (Task Group Report)
Σύγκριση E και HP(10,) Παράδειγμα: 0.100 MeV φωτόνια, Hp(10,0°)/Ka = Sv/Gy E/Ka = Sv/Gy (Task Group Report) Hp(10,0°)/E = % υπερεκτίμηση

50 CONVERSION COEFFICIENTS FROM AIR KERMA TO IN AN ICRU SLAB AND ANGULAR DEPENDENCE FACTORS (PHOTONS)

51 ΣΜ- Παράδειγμα Έστω 100 keV (0.100 MeV) μονοενεργειακά φωτόνια
Ρυθμός Κair στα 2 m είναι 1 mGy/h Ένα δοσίμετρο τοποθετείται στο ομοίωμα στα 2 m Το δοσίμετρο ακτινοβολείται για 10 min ΣΜ για 0.1 MeV είναι Sv/Gy άρα… Hp(10,0°) = 10-3 Gy/h0.167 h1.811 Sv/Gy = 0.30110-3 Sv = mSv

52 ΣΜ- Παράδειγμα Έστω ότι αντικαθιστούμε την πηγή των 100 keV με 1.0 MeV πηγή Με το ίδιο ρυθμό Kair 1 mGy/h Ένα δοσίμετρο τοποθετείται στο ομοίωμα στα 2 m Το δοσίμετρο ακτινοβολείται για 10 min ΣΜ για 1.0 MeV φωτόνια είναι Sv/Gy [Hp(10,0°)/Ka)] άρα … Hp(10,0°) = 10-3 Gy/h0.167 h1.167 Sv/Gy = 0.19510-3 Sv = mSv

53 ΣΜ- Παράδειγμα πηγή =60° Έστω πάλι η πηγή 100 keV φωτονίων
ομοίωμα =60° Δοσίμετρο Έστω πάλι η πηγή 100 keV φωτονίων Γυρίζουμε το ομοίωμα κατά 60° Οι υπόλοιπες συνθήκες παραμένουν σταθερές Για MeV, Hp(10,60°)/Hp(10,0°) = 0.834 Hp(10,0°) = 10-3 Gy/h0.167 h1.811 Sv/Gy0.834 = mSv, σύγκριση με 0.301 mSv στις 0°

54 Δυστυχώς ο κόσμος μας δεν είναι μονοερνεργειακός!!
Εκτός από πηγές όπως 137Cs, τα υπόλοιπα φωτόνια υπάρχουν σε φάσματα Ο International Organization for Standardization (ISO) έχει εκδώσει 3 reports (4037-1, and ) σχετικά με το θέμα. ISO ορίζει συνθήκες αναφοράς για κάθε ακτινοβόληση συμπεριλαμβανομένου και των φίλτρων που πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να ληφθούν τα συγκεκριμένα φάσματα Χρησιμοποιώντας αυτά τα φάσματα οι ICRP/ICRU όρισαν ΣΜ

55 CONVERSION COEFFICIENTS FROM AIR KERMA FOR Hp(10) AND Hp(0
CONVERSION COEFFICIENTS FROM AIR KERMA FOR Hp(10) AND Hp(0.07) IN AN ICRU SLAB FOR ISO PHOTON REFERENCE RADIATIONS [a] F - fluorescent series; N - narrow spectrum series; S - radionuclide sources. Number denotes tube potential. [b] Numbers in brackets: Care needs to be taken as variations in energy distribution may have a substantial influence on the numerical values of the conversion coefficients.

56 Παράγωγα μεγέθη Δεσμευμένη ισοδύναμη δόση Δεσμευμένη ενεργός δόση
Γενετική δόση Ετήσια γενετικώς σημαντική δόση Συλλογική δόση

57 Δεσμευμένη ισοδύναμη δόση
Ορίζεται ως το ολοκλήρωμα στο χρόνο t του ρυθμού ισοδύναμης δόσης στον ιστό ή στο όργανο που δέχεται ένα άτομο μετά από πρόσληψη ραδιενέργειας 50 χρόνια για ενήλικες 70 χρόνια για παιδιά Εσωτερική ακτινοβόληση

58 Δεσμευμένη ενεργός δόση
Ορίζεται ως το άθροισμα των ισοδύναμων δεσμευμένων δόσεων σε όργανο ή ιστό, που προκύπτουν από πρόσληψη, αφού πολλαπλασιαστεί με τον κατάλληλο παράγοντα στάθμισης ιστού.

59 Γενετική δόση Ορίζεται για ένα δεδομένο πληθυσμό σαν τη δόση η οποία αν λαμβανόταν από κάθε άτομο από τη σύλληψη μέχρι τη μέση ηλικία αναπαραγωγής θα είχε σαν αποτέλεσμα στο σύνολο του πληθυσμού την ίδια γενετική επιβάρυνση την οποία προκαλούν οι δόσεις που λαμβάνονται από τα άτομα του πληθυσμού.

60 Ετήσια γενετικώς σημαντική δόση
Ορίζεται σαν τη μέση τιμή των ετησίων δόσεων στις μονάδες των ατόμων του πληθυσμού, καθεμία από τις οποίες σταθμίζεται με ένα συντελεστή που λαμβάνει υπόψη του τον πιθανό αριθμό των συλλήψεων που πρόκειται να γίνουν μετά από την ακτινοβόληση. Η γενετική δόση μπορεί να υπολογιστεί από το γινόμενο της ετήσιας γενετικώς σημαντικής δόσης επί τη μέση ηλικία αναπαραγωγής που θεωρείται ίση με 30 χρόνια

61 Συλλογική δόση Ορίζεται για ένα πληθυσμό ή oμάδα από Ν μέλη από τη μέση τιμή των ολόσωμων δόσεων σε ένα ορισμένο όργανο στα Ν μέλη της ομάδας που εξετάζεται

62 Τέλος!!! Ακτινοπροστασία: τα όρια εκφράζονται σαν όρια ενεργού δόσης. Οι μετρήσεις με τα όργανα δίνουν τα Η* και Η’ Ατομική δοσιμέτρηση: δίνεται το Ηp(10) για ολόσωμη ακτινοβόληση, ενώ για δοσίμετρα άκρων και για μη διεισδυτικές ακτινοβολίες το Ηp(0.07)

63 Δοσίμετρα Προσωπικού (1)
Παθητικοί, ολοκληρωτικοί ανιχνευτές φωτόνια Film TLD PLD Optically Stimulated Luminescence (OSL) Βήτα και χαμηλής Ενέργειας χ Nετρόνια Ανιχνευτές Ιχνών Γαλακτώματα (ΝΤΕ) Ανιχνευτές Στερεάς Κατάστασης (SSNTD) TLD Albedo Ανιχνευτές τύπου φυσαλίδας

64 Δοσίμετρα Προσωπικού (2)
Ηλεκτρονικά Δοσίμετρα Direct Ion Storage (DIS)

65 Ο βασικός στόχος της ατομικής δοσιμέτρησης είναι
Η αξιόπιστη μέτρηση του αντίστοιχου λειτουργικού μεγέθους, Ανεξάρτητα από τον τύπο, την ενέργεια την διεύθυνση της ακτινοβολίας, και Με συγκεκριμένη (προαναφερθείσα) ακρίβεια. ΚΑΝΕΝΑ δοσιμετρικό σύστημα δεν μπορεί να πραγματοποιήσει τα παραπάνω χωρίς να λάβει υπόψη του πληροφορίες για το είδος της εργασίας

66 Για το λόγο αυτό: Διαφορετικά δοσίμετρα μπορεί να χρειαστούν για χαμηλής ενέργειας φωτόνια και γ Διαφορετικά δοσίμετρα μπορεί να χρειαστούν για φωτόνια και νετρόνια Στα μικτά πεδία (π.χ αντιδραστήρες, πυρηνικά εργοστάσια κλπ) υπάρχει πρόβλημα διαχωρισμού των συνιστωσών Η ανίχνευση των βήτα είναι δύσκολη ειδικά σε περιπτώσεις μικτών πεδίων

67 Η γεωμετρία της έκθεσης είναι πολύ σημαντική:
Εργαζόμενοι σε ακτινοσκοπικά είναι σε γεωμετρία Α-Ρ Εργαζόμενοι σε X-ray διαγνωστικά είναι σε πεδίο σκεδαζόμενης ακτινοβολίας, ισοτροπικής και χαμηλής ενέργειας Χειριστές πηγών, οδηγοί: P-A γεωμετρία. Χώροι με ευθυγραμμισμένες δέσμες σε χρήση μπορεί να θεωρηθούν ότι ακτινοβολούνται σε κυκλική γεωμετρία

68 5 κατηγορίες ατομικών δοσιμέτρων:
Φωτόνια για τον καθορισμό του Hp(10). Β-φωτόνια για τον καθορισμό Hp(0.07) και Hp(10). Διαχωρισμού φωτονίων, όπου εκτός από τον καθορισμό του Hp(10), δίνουν πληροφορίες για το είδος της ακτινοβολίας, την ενέργεια και την ύπαρξη υψηλής ενέργειας φωτονίων. Δοσίμετρα άκρων για σωμάτια βήτα δίνοντας πληροφορίες για το Hp(0.07), και Δοσίμετρα νετρονίων δίνοντας πληροφορίες για το Hp(10) από νετρόνια.

69 Παθητικοί Ανιχνευτές

70 Μηχανισμοί ανίχνευσης για τα δοσίμετρα προσωπικού
Παθητικά ολοκληρωτικά δοσίμετρα φωτογραφικά film Θερμοφωταύγειας (TLD) Φωτοφωταύγειας (PLD) Optically stimulated φωταύγειας (OSL) Στερεάς κατάστασης ανιχνευτές ιχνών (Solid state nuclear track detectors)

71 Δοσίμετρα

72 Φωτογραφικά δοσίμετρα

73 φωτογραφικά film Ο βαθμός αμαύρωσης εξαρτάται από τον τύπο του φιλμ, την διαδικασία εμφάνισης, τον τύπο της ακτινοβολίας και την ενέργεια. Τα φιλμ έχουν χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της δόσης από φωτόνια, σωμάτια β και θερμικά νετρόνια. Στη Δοσιμετρία προσωπικού τα φιλμ τοποθετούνται μέσα από ειδικές πλαστικές θήκες Οι θήκες φέρουν φίλτρα κατάλληλου πάχους κι ενεργού ατομικού αριθμού

74 Θήκη με τα φιλμ A – πλαστικά φίλτρα B .. E – μεταλλικά φίλτρα
C D E O φιλμ A – πλαστικά φίλτρα B .. E – μεταλλικά φίλτρα O – Ανοικτό παράθυρο

75 Εικόνες Αμαύρωσης δόση αναστροφή του φιλμ FOG 50 kV X-rays 0.25 mGy

76 Θερμοφωταύγεια

77 TLD Το φαινόμενο της θερμοφωταύγειας είναι πολύπλοκο και για κάθε οικογένεια φωσφόρων υπάρχει διαφορετικός μηχανισμός. Μετά την έκθεση σε ακτινοβολία η λανθάνουσα εικόνα σχετίζεται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που παραμένουν παγιδευμένα σε διάφορα ενεργειακά επίπεδα. TLD μέτρηση αποτελείται από θέρμανση, συλλογή φωτός και αποθήκευση των δεδομένων.

78 TLD TLD θέρμανση γίνεται: ηλεκτρικά με θερμό άζωτο
με χρήση ραδιοσυχνοτήτων με χρήση LASER light

79 TLD To αποτέλεσμα της μέτρησης είναι η καμπύλη αίγλης "glow curve”.
Ένας φωτοπολλαπλασιαστής μετρά την εκμπομπή φωτός κατά τη διάρκεια της μέτρησης Η καμπύλη αίγλης αποθηκεύεται Το ολοκλήρωμα της καμπύλης αίγλης σχετίζεται με τη δόση

80 TLD μέτρηση TLD φίλτρο PM ΥΤ D.C. Καταγραφικό θέρμανση

81 Μηχανισμός φωταύγειας
TLD Ο αριθμός των εκπεμπόμενων φωτονίων είναι ανάλογος με τη δόση γ,χ ακτίνες θέρμανση PMT

82 TLD Μερικά TL υλικά είναι ισοδύναμα ιστού.
Είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στη δοσιμετρία άκρων και ανίχνευση βήτα σωματίων

83 Γενικά χαρακτηριστικά μερικών TLD
TLD Main peak Emission Relative Fading (°C) maximum sensitivity (at 25 °C) (nm) Zeff LiF:Ti,Mg %/year LiF:Na,Mg %/year LiF:Mg,Cu,P %/year Li2B4O7:Mn %/month Li2B4O7:Cu %/2 months MgB4O7:Dy %/month BeO %/2 months CaSO4:Dy %/2 months CaSO4:Tm %/2 months CaF2:Mn %/2 weeks CaF2 (natural) very slight CaF2:Dy %/ months Al2O %/2 weeks

84 Ενεργειακή Εξάρτηση TLDs
Ενέργεια φωτονίων - keV 101 102 103 104 1 10-1 Σχετική Απόκριση

85 Εξασθένιση σήματος Επιστροφή των ηλεκτρονίων στη βασική στάθμη χωρίς προσφορά «εξωτερικής» ενέργειας. Η «εξωτερική» προσφορά μπορεί να γίνει με τη μορφή παροχής φωτεινής ή θερμικής ενέργειας

86 φωτοφωταύγεια

87 PLD Η φωτοφωταύγεια σχετίζεται με το σχηματισμό κέντρων φωταύγειας σε φωσφορικό κρυσταλλικό υλικό εμπλουτισμένο με Ag Όταν εκτεθεί σε UV, εκπέμπεται φως μεγαλύτερου μήκους κύματος με ένταση γραμμικά εξαρτώμενη από τη δόση μέχρι τα 30 Sv. Αντίθετα με τα κέντρα θερμοφωταύγειας, τα κέντρα φωτοφωταύγειας δεν καταστρέφονται και μάλιστα είναι πολύ σταθερά Η εξασθένιση σήματος σε θερμοκρασίες δωματίου είναι αμελητέα.

88 PLD Η πληροφορία της δόσης μπορεί να δοθεί οποιαδήποτε στιγμή
Η πληροφορία της δόσης μπορεί να δοθεί οποιαδήποτε στιγμή Τα εμπορικά διαθέσιμα υλικά παρουσιάζουν καλή επαναληψιμότητα και ευαισθησία Βαθμονόμηση του κάθε δοσιμέτρου ατομικά δεν απαιτείται. Το χαμηλότερο όριο ανίχνευσης μπορεί να φτάσει τα 10 µSv μετά από ακτινοβόληση του υλικού με UV laser. Εξαιτίας του υψηλού Ζ απαιτούνται φίλτρα ισοστάθμισης της ενέργειας

89 Ενεργειακή εξάρτηση των PLDs
Σχετική ευαισθησία με το 60Co Ενέργεια φωτονίων - keV

90 PLD Τα νέα PLDs παρουσιάζουν ενεργειακή εξάρτηση ±15% για φωτόνια >15 kev. Ο αυτοματισμός μπορεί να πραγματοποιηθεί σχετικά εύκολα PLDs έχουν χρησιμοποιηθεί σε ατυχήματα.

91 PLD PLD πλεονεκτήματα: μόνιμη καταγραφή της δόσης, ακρίβεια, μικρή εξασθένιση, επαναληψιμότητα και επανα-μέτρηση. PLD μειονέκτημα: ενεργειακή εξάρτηση

92 PLDs

93 Οπτικά διεγερμένη φωταύγεια Optically Stimulated Luminescence (OSL)

94 OSL Ενέργεια οπτικών φωτονίων μπορεί να απελευθερώσει ένα μικρό μέρος από τα παγιδευμένα στο ενεργειακό κενό φωτόνια μετά από ακτινοβόληση του υλικού Τα φωτόνια αποδιεγειρόμενα εκπέμπουν φως που συλλέγεται από φωτοπολλαπλασιαστή

95 Ο χρόνος μέτρησης είναι 250 msec περίπου.
OSL Ο χρόνος μέτρησης είναι 250 msec περίπου. Το μήκος κύματος της φωτεινής δέσμης διέγερσης είναι 532 nm. Μία σειρά από φίλτρα που τοποθετούνται ανάμεσα στο OSL και στον Φ/Π «απορροφούν» το φως που δημιουργεί τη διέγερση και αφήνουν να περάσει το εκπεμπόμενο από τον κρύσταλλο (420 nm).

96 OSLs

97 Σχετική απόκριση στο 137Cs
Ενεργειακή Εξάρτηση ISO X Ray Quality M30 M50 M60 M100 M150 H150 137Cs Μέση Ενέργεια (keV) 20 29 34 50 71 117 662 Σχετική απόκριση στο 137Cs 1.95 2.30 2.22 1.96 1.48 0.96 1.00

98 Δοσιμετρία β και χαμηλής ενέργειας φωτονίων

99 Δοσιμετρία β και χαμηλής ενέργειας φωτονίων
Οι πηγές των β εξωτερικές από το σώμα δεν προκαλούν σημαντική ακτινοβόληση σε βαθειά κείμενους ιστούς. Μπορούν να δημιουργήσουν πρόβλημα στο φακό του ματιού. Επίσης σημαντική ακτινοβόληση στα χέρια και στα δάκτυλα.

100 Δοσιμετρία β και χαμηλής ενέργειας φωτονίων
Εάν οι ακτινοβόληση από τα β ή τα φωτόνια χαμηλής ενέργειας είναι ομοιόμορφη ένα μόνο δοσίμετρο σε κατάλληλο σημείο είναι αρκετό ... Όμως... Τα σωμάτια β δεν ακτινοβολούν το σώμα ποτέ ομοιόμορφα.... Και για το λόγο αυτό απαιτούνται περισσότερα του ενός δοσίμετρα... Συνήθως υπάρχει το δοσίμετρο σώματος και ένα κατάλληλο δοσίμετρο σε άκρα (π.χ. μάτια, δάκτυλα, καρπός..)

101 Δοσιμετρία β και χαμηλής ενέργειας φωτονίων

102 Το ιδανικό δοσίμετρο για β/γ δόση
Ισοδύναμο ιστού (περίπου 5 mg•cm-2 πάχους) σε στενή επαφή με φίλτρο ισοδύναμο ιστού φυλαγμένα σε κατάλληλη θήκη. Να μπορεί να δώσει καλή εκτίμηση της δόσης ιστού σε 7 mg•cm-2 βάθος, ανεξάρτητο από ενέργεια, γωνία, γεωμετρία ακτινοβόλησης και πηγή Τέλος, το δοσίμετρο θα πρέπει να είναι εύκολο στη χρήση του και να μπορεί να αυτοματοποιηθεί η διαδικασία μέτρησής του

103 Δοσιμετρία Νετρονίων

104 Δοσιμετρία Νετρονίων φωτόνια ηλεκτρόνια νετρόνια πρωτόνια Σωμάτια α
Τα νετρόνια αλληλεπιδρώντας με την ύλη δημιουργούν δευτερογενή σωμάτια Η ενέργεια των νετρονίων κυμαίνεται σε 9 τάξεις μεγέθους!!! wR  5!!!!!!!!!!!!!!!. Σωμάτια α Βαρείς πυρήνες ηλεκτρόνια πρωτόνια φωτόνια νετρόνια

105 Δοσίμετρο Νετρονίων 3Li6 + n 3Li7*  2He4 +1H3 Tld 600 Tld 700
Φίλτρο Cd

106 Πυρηνικά Γαλακτώματα Nuclear Track Emulsions (NTE)

107 Δοσιμετρία Νετρονίων – Πυρηνικά γαλακτώματα (ΝΤΕ)
Τα ταχέα νετρόνια αλληλεπιδρούν με το Η στο γαλάκτωμα δημιουργώντας πρωτόνια. Τα πρωτόνια περνώντας μέσα από το γαλάκτωμα δημιουργούν τις λανθάνουσες εικόνες ή τα λεγόμενα ίχνη τα οποία δίνουν την αμαύρωση στην εμφάνιση του φιλμ. Κάτω από 10 eV, τα νετρόνια αλληλεπιδρούν με του πυρήνες Ν της ζελατίνης και δίνουν πάλι πρωτόνια Τα ίχνη μπορούν να μετρηθούν σε μικροσκόπιο

108 Ίχνη από 14 MeV νετρόνια

109 Ανιχνευτές Πυρηνικών Ιχνών Στερεάς Κατάστασης Solid State Nuclear Track Detectors (SSNTD)

110 SSNTD Τα βαριά φορτισμένα σωμάτια, τα θραύσματα σχάσης τα σωμάτια α, οι βαρείς πυρήνες από νετρόνια μπορούν να δημιουργήσουν «ζημιά» περνώντας μέσα από διηλεκτρικά υλικά. Τα ίχνη μπορούν να διευρυνθούν με χημική διεργασία και να γίνουν ορατά σε μικροσκόπιο Η διαδικασία διεύρυνσης (Electrochemical etching, ECE) μεγεθύνει τη διάμετρο του ίχνους ώστε να γίνεται ορατή

111 Electrochemical etch tracks
Επιφάνεια πλαστικού Πλάγια λήψη ~50 m Αρχή δημιουργίας Διευρυμένο ίχνος Πάνω λήψη

112 CR39 είναι είδος SSNTD για ταχέα
Ενέργεια Νετρονίων - MeV Σχετική απόκριση 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 Συντελεστές μετατροπής CR39 (ECE*) * Electrochemically etched

113 TLD Albedo Δοσίμετρα

114 TLD albedo δοσίμετρα Γίνεται ανίχνευση των χαμηλής ενέργειας νετρονίων που αντανακλούνται από το σώμα με τη βοήθεια θερμικού ανιχνευτή TLD με 6LiF (TLD 600) και 7LiF (TLD 700) με διάφορες θωρακίσεις. Η δόση νετρονίων υπολογίζεται από τη διαφορά μεταξύ 6LiF και 7LiF. Η σχετική απόκριση του LiF κυμαίνεται κατά ένα παράγοντα 50. Η ενεργειακή εξάρτηση μπορεί κάπως να μειωθεί με κατάλληλα φίλτρα.

115 Ανιχνευτές φυσαλίδων Bubble Detectors

116 Ανιχνευτές φυσαλίδων Bubble Detectors
Σταγόνες δημιουργούνται σε πολυμερισμένο πλαστικό Τα νετρόνια μετακινούν τις σταγόνες και δημιουργούν συμπλέγματα φυσαλίδων Ο αριθμός των συμπλεγμάτων φυσαλίδων εξαρτάται από τη δόση Συσκευή παθητικής χρήσης η οποία φυλάσσεται στα ενδιάμεσα των χρήσεων

117 Ανιχνευτές φυσαλίδων Bubble Detectors
Δεν απαιτείται ηλεκτρονική μέτρηση. Αυτοματοποίηση μπορεί να γίνει σε μεγάλο αριθμό ανιχνευτών Εξαιρετικά ευαίσθητη συσκευή σε νετρόνια (στο εύρος µSv). Απόλυτα «αναίσθητη» στα φωτόνια. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ενεργειακά κατώφλια <20 keV σε MeV.

118 Ηλεκτρονικά Δοσίμετρα

119 Οι παθητικοί ανιχνευτές παρουσιάζουν περιορισμούς...
Όχι άμεση ενημέρωση της δόσης. Όχι χρήση «alarm» για το ρυθμό δόσης ή τη δόση. Περιορισμένη ευαισθησία. Σε μερικές περιπτώσεις περιορισμένη ακρίβεια.

120 Γιατί χρειάζονται τα ηλεκτρονικά δοσίμετρα
Άμεση πληροφόρηση της δόσης ή του ρυθμού δόσης (σημαντικό σε περίπτωση υψηλού ρυθμού!). Alarm για συγκεκριμένα επίπεδα ρυθμού δόσης ή δόσης. Εκτίμηση Hp(10) και Hp(0.07). Καλύτερη πληροφόρηση για τα νετρόνια. Τα δεδομένα μπορούν να μεταφερθούν από και προς Η/Υ και δίκτυα.

121 Περιορισμοί ηλεκτρονικών δοσιμέτρων
Κόστος!. Οι παθητικοί ανιχνευτές ευρέως διαδεδομένοι. Β σωμάτια? Άκρα?

122 Eurisys Μικρό κι ελαφρύ για φωτόνια. Μνήμη για αναλυτική αποθήκευση των δόσεων

123 MGP Μικρό κι ελαφρύ για φωτόνια και β. Μνήμη για αναλυτική αποθήκευση των δόσεων Εφαρμογή σε στρατιωτικές εγκαταστάσεις...

124 RADOS Μικρό κι ελαφρύ για φωτόνια. Μνήμη για αναλυτική αποθήκευση των δόσεων

125 Siemens

126 Μειονεκτήματα- Προβλήματα για τα ηλεκτρονικά Δοσίμετρα
Προβλήματα ασφάλειας των δεδομένων που αποθηκεύονται. Αντοχή σε μηχανικές κακώσεις και κλιματολογικές συνθήκες. Μάζα και μέγεθος δοσιμέτρου. Μπαταρίες?!. Some of the other problems faced by electronic dosimeters include: Lack of security of data storage. No adequate mechanical and climatic resistance. Mass and size of dosimeter. Battery type and life span.

127 Μειονεκτήματα- Προβλήματα για τα ηλεκτρονικά Δοσίμετρα
Ανίχνευση χαμηλής ενέργειας φωτονίων και β Ευαισθησία σε Η/Μ πεδία Κορεσμός σε υψηλές δόσεις

128 Θυμάμαι ότι : Ατομικό δοσίμετρο (ολόσωμο) Hp(10) Hp(0.07)
Δοσίμετρο ολόσωμο νετρονίων Hp(10) MONO!!!! Δοσίμετρο για το μάτι Hp(3) Περιβαλλοντολογικά δοσίμετρα (survey meters και παθητικοί ανιχνευτές): H*(10) ή Η΄(0.07)

129 Συμπεράσματα Πληθώρα ηλεκτρονικών δοσιμέτρων Νέα προϊόντα είναι διαθέσιμα ακόμα και για την ανίχνευση των νετρονίων. Η ποιότητα και η εφαρμογή των ηλεκτρονικών δοσιμέτρων διαφαίνεται ότι θα αυξηθεί γρήγορα

130