چگونه یک دزیمتر تابش شخصی الکترونیکی، دوز تابش را اندازه‌گیری می‌کند؟

دزیمتر تابش شخصی الکترونیکی چگونه دوز تابش را اندازه می گیرد؟

به عنوان تامین کننده دزیمترهای پرتوهای شخصی الکترونیکی، اغلب از من می پرسند که چگونه این دستگاه ها دوز تشعشع را به طور دقیق اندازه گیری می کنند. در این پست وبلاگ، من به مکانیسم های جذاب پشت این ابزارهای ایمنی ضروری می پردازم.

مبانی تشعشع و دزیمتری

قبل از درک نحوه عملکرد دزیمترهای پرتوهای شخصی الکترونیکی (EPRD)، درک مفهوم تابش و دزیمتری بسیار مهم است. تابش به اشکال مختلف از جمله ذرات آلفا، ذرات بتا، اشعه گاما و نوترون وجود دارد. هر نوع تشعشع با ماده برهمکنش متفاوتی دارد و دزیمتری علم اندازه گیری میزان تابش جذب شده توسط یک جسم یا شخص است.

دوز تشعشع معمولاً در واحدهایی مانند خاکستری (Gy) برای دز جذب شده بیان می شود که انرژی ذخیره شده در واحد جرم را اندازه می گیرد و سیورت (Sv) برای دوز معادل که اثربخشی بیولوژیکی انواع مختلف تابش را در نظر می گیرد.

اجزای یک دزیمتر تابش شخصی الکترونیکی

یک EPRD از چندین جزء کلیدی تشکیل شده است که برای تشخیص و اندازه گیری تشعشع با هم کار می کنند. این قطعات شامل آشکارساز تشعشع، واحد پردازش سیگنال، نمایشگر و منبع تغذیه می باشد.

آشکارساز تشعشع

آشکارساز تشعشع قلب EPRD است که مسئول تبدیل تشعشع به سیگنال الکتریکی است. انواع مختلفی از آشکارسازها وجود دارد که معمولاً در EPRD استفاده می شود که هر کدام مزایا و محدودیت های خاص خود را دارند.

• لوله های Geiger - Muller (GM).: اینها یکی از پرکاربردترین آشکارسازها در EPRD هستند. یک لوله GM حاوی یک محفظه پر از گاز با یک الکترود مرکزی است. هنگامی که تشعشع وارد لوله می شود، گاز را یونیزه می کند و بارانی از الکترون ها و یون ها ایجاد می کند. این رویداد یونیزاسیون یک پالس الکتریکی مختصر ایجاد می کند که می توان آن را شمارش کرد. لوله های GM به طیف وسیعی از انواع تابش، از جمله اشعه گاما و ذرات بتا حساس هستند. با این حال، آنها برای اندازه گیری دقیق دوزهای تابش بسیار کم مناسب نیستند.
• آشکارسازهای سوسوزن: آشکارسازهای سوسوزن از یک ماده سوسوزن استفاده می کنند که در اثر تابش نور از خود ساطع می کند. این نور سپس توسط یک لوله فتو ضربی یا یک آشکارساز نوری حالت جامد به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. آشکارسازهای سوسوزن بسیار حساس هستند و می توانند اندازه گیری دوز دقیق تری را در مقایسه با لوله های GM، به ویژه برای تشعشعات سطح پایین، ارائه دهند. آنها اغلب در کاربردهایی استفاده می شوند که در آن دزیمتری دقیق مورد نیاز است، مانند تحقیقات پزشکی و هسته ای.
• آشکارسازهای نیمه هادی: آشکارسازهای نیمه هادی مانند دیودهای سیلیکونی بر اساس اصل فیزیک نیمه هادی ها ساخته شده اند. هنگامی که تشعشع با مواد نیمه هادی تعامل می کند، جفت الکترون - حفره ایجاد می کند که می تواند به عنوان یک سیگنال الکتریکی جمع آوری و اندازه گیری شود. آشکارسازهای نیمه هادی وضوح بالایی دارند و می توانند انواع مختلف تشعشعات را بر اساس انرژی خود تشخیص دهند. آنها معمولاً در EPRD های قابل حمل به دلیل اندازه جمع و جور و مصرف انرژی کم استفاده می شوند.

واحد پردازش سیگنال

هنگامی که آشکارساز تشعشع یک سیگنال الکتریکی تولید می کند، واحد پردازش سیگنال مسئولیت را بر عهده می گیرد. این واحد سیگنال الکتریکی ضعیف از آشکارساز را تقویت می کند، نویز را فیلتر می کند و سیگنال را به فرمت دیجیتال تبدیل می کند. سپس سیگنال دیجیتال برای محاسبه نرخ دوز تابش و دوز تجمعی پردازش می شود. واحد پردازش سیگنال همچنین ممکن است شامل الگوریتم هایی برای تصحیح عواملی مانند کارایی آشکارساز، تابش پس زمینه و نوع تشعشع شناسایی شده باشد.

نمایش

نمایش یک EPRD اطلاعات بلادرنگی در مورد میزان دوز تابش و دوز تجمعی در اختیار کاربر قرار می دهد. EPRD های مدرن معمولا دارای یک نمایشگر کریستال مایع (LCD) یا یک صفحه نمایش با دیود ساطع کننده نور آلی (OLED) هستند که می تواند مقادیر عددی، نمودارها و نشانگرهای هشدار را نشان دهد. برخی از EPRD ها از ارتباطات بی سیم نیز پشتیبانی می کنند و به کاربر این امکان را می دهند که داده ها را برای تجزیه و تحلیل و نظارت بیشتر به رایانه یا تلفن هوشمند منتقل کند.

منبع تغذیه

بیشتر EPRD ها توسط باتری هایی مانند باتری های لیتیوم یونی یا باتری های قلیایی قابل شارژ تغذیه می شوند. منبع تغذیه انرژی لازم برای کار با آشکارساز، واحد پردازش سیگنال و نمایشگر را فراهم می کند. برخی از EPRD ها به گونه ای طراحی شده اند که عمر باتری طولانی دارند و امکان استفاده مداوم برای چندین روز یا حتی هفته ها بدون نیاز به شارژ مجدد را فراهم می کنند.

اندازه گیری دوز تشعشع

فرآیند اندازه گیری دوز تابش با EPRD شامل چندین مرحله است.

تشخیص تشعشع

هنگامی که تشعشع وارد آشکارساز می شود، با مواد آشکارساز برهمکنش می کند و باعث ایجاد رویدادهای یونیزه یا تحریک می شود. آشکارساز این رویدادها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند و سپس به واحد پردازش سیگنال ارسال می شود.

تقویت و پردازش سیگنال

واحد پردازش سیگنال سیگنال های الکتریکی ضعیف از آشکارساز را تقویت می کند و هرگونه نویز یا تداخل را فیلتر می کند. سپس سیگنال‌های تقویت‌شده دیجیتالی می‌شوند و با استفاده از الگوریتم‌هایی پردازش می‌شوند تا تعداد رویدادهای تشعشعی شناسایی‌شده را تعیین کنند. واحد پردازش سیگنال می تواند بر اساس نوع آشکارساز و فاکتور کالیبراسیون، میزان دوز تشعشع را محاسبه کند که میزان تابش جذب شده در واحد زمان است.

محاسبه دوز تجمعی

علاوه بر سرعت دوز، بسیاری از EPRD ها دوز تجمعی را نیز محاسبه می کنند، که مقدار کل تابش جذب شده در یک دوره زمانی مشخص است. دوز تجمعی برای نظارت بر قرار گرفتن در معرض تابش طولانی مدت و اطمینان از اینکه کاربر از محدودیت های ایمنی توصیه شده تجاوز نمی کند مهم است. واحد پردازش سیگنال با ادغام نرخ دوز در طول زمان، مجموع دوز تابش را در حال اجرا نگه می دارد.

عملکرد زنگ هشدار

اکثر EPRD ها مجهز به یک عملکرد هشدار هستند تا در صورت فراتر رفتن میزان دوز تشعشع یا دوز تجمعی از آستانه از پیش تعیین شده، به کاربر هشدار دهند. زنگ هشدار می تواند یک زنگ بصری باشد، مانند یک چراغ چشمک زن، یا یک زنگ هشدار صوتی، مانند یک بوق یا آژیر. این ویژگی با ارائه یک هشدار اولیه به محافظت از کاربر در برابر قرار گرفتن بیش از حد در معرض تشعشع کمک می کند.

کاربردهای دزیمتر پرتوهای شخصی الکترونیکی

EPRD ها در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند که در آن قرار گرفتن در معرض تابش یک نگرانی است.

• نیروگاه های هسته ای: کارگران نیروگاه های هسته ای در معرض انواع مختلف تشعشعات از جمله اشعه گاما و نوترون هستند. EPRD برای نظارت بر قرار گرفتن در معرض تابش آنها و اطمینان از عملکرد آنها در محدوده ایمنی استفاده می شود.
• تصویربرداری پزشکی: در مراکز پزشکی، EPRD توسط رادیولوژیست ها، تکنسین ها و سایر کارکنان مراقبت های بهداشتی استفاده می شود که در طی روش هایی مانند اشعه ایکس، سی تی اسکن و پزشکی هسته ای در معرض پرتوهای یونیزان قرار می گیرند.
• رادیوگرافی صنعتی:دزیمتر شخصی الکترونیکی برای رادیوگرافی صنعتیدر محیط های صنعتی برای بازرسی جوش، خطوط لوله و سایر اجزای ساختاری با استفاده از منابع تشعشع استفاده می شود. کارگران در این زمینه برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض بیش از حد نیاز به نظارت بر قرار گرفتن در معرض تابش خود دارند.
• پرتو درمانی: در درمان سرطان، پرتودرمانگران از پرتوهای پرانرژی برای کشتن سلول های سرطانی استفاده می کنند. EPRD ها برای اطمینان از دریافت دوز صحیح تابش توسط بیمار و محافظت از کارکنان مراقبت های بهداشتی از قرار گرفتن در معرض غیر ضروری استفاده می شود.
• واکنش اضطراری: در طول حوادث هسته ای یا شرایط اضطراری رادیولوژیکی، EPRD برای پاسخ دهندگان اولیه و کارکنان اورژانس ضروری است تا سطح تشعشع را ارزیابی کنند و از خود در برابر قرار گرفتن در معرض تشعشع محافظت کنند.

انواع مختلف دزیمتر تشعشع

انواع مختلفی از دزیمترهای تشعشع در بازار موجود است که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده اند.

• دزیمتر تابش گاما: این دزیمترها به طور خاص برای اندازه گیری تشعشعات گاما، که یک تابش الکترومغناطیسی پر انرژی است، طراحی شده اند. دزیمترهای تشعشع گاما معمولاً در نیروگاه های هسته ای، تأسیسات پزشکی و محیط های صنعتی که منابع تابش گاما وجود دارد استفاده می شود.
• دزیمتر تابش نوترونی: نوترون ها ذرات بدون بار هستند که می توانند به عمق مواد نفوذ کنند. دزیمترهای تشعشع نوترونی در راکتورهای هسته‌ای، شتاب‌دهنده‌های ذرات و سایر تأسیساتی که تشعشعات نوترونی نگران‌کننده است، استفاده می‌شوند.
• دزیمتر تشعشع با زنگ هشدار: همانطور که قبلا ذکر شد، این دزیمترها مجهز به یک عملکرد هشدار هستند تا زمانی که سطوح تشعشعات از یک آستانه خاص فراتر رفت، به کاربر هشدار می دهند. آنها به طور گسترده در صنایع مختلف برای اطمینان از ایمنی کارگران استفاده می شوند.
• تجهیزات ایمنی در برابر تشعشع برای بازرسی صنعتی: این نوع تجهیزات شامل طیف وسیعی از دزیمترها و سایر وسایل ایمنی مورد استفاده در فرآیندهای بازرسی صنعتی است تا اطمینان حاصل شود که کارگران از قرار گرفتن در معرض تشعشعات محافظت می شوند.

نتیجه گیری

دزیمترهای پرتوهای شخصی الکترونیکی ابزارهای ضروری برای اندازه گیری دوز پرتو و محافظت از افراد در برابر اثرات مضر تشعشع هستند. با درک اصولی که پشت این دستگاه ها کار می کنند، کاربران می توانند تصمیمات آگاهانه ای در مورد ایمنی اشعه خود بگیرند. چه در یک نیروگاه هسته ای، یک مرکز پزشکی یا یک محیط صنعتی کار می کنید، داشتن یک EPRD قابل اعتماد بسیار مهم است.

اگر علاقه مند به خرید دزیمتر پرتوهای الکترونیکی شخصی با کیفیت بالا هستید یا به اطلاعات بیشتری در مورد محصولات ما نیاز دارید، لطفاً برای بحث در مورد خرید با ما تماس بگیرید. ما متعهد هستیم که بهترین راه حل های ایمنی پرتو را به شما ارائه دهیم.

مراجع

• نول، گلن اف. تشخیص و اندازه گیری تشعشع. جان وایلی و پسران، 2010.
• آتیکس، فرانک اچ. مقدمه ای بر فیزیک رادیولوژی و دزیمتری تشعشع. Wiley - Interscience، 1986.