Сравнение экспериментальных величин с расчетными и вывод

Цель работы

Ознакомиться с термолюминесцентным методом измерения дозы фотонного излучения, овладение методикой выполнения измерений термолюминесцентными дозиметрами, приобретение навыков работы с дозиметрической термолюминесцентной установкой. Провести измерение амбиентного эквивалента дозы для двух источников фотонного излучения, сравнить с расчетной величиной дозы.

Результаты измерений

Измерения проводились двумя термолюминесцентными дозиметрами: №1725 (2 детектора) и №1744 (3 детектора) поместили на расстоянии  от ²⁴¹Am и ¹³⁷Cs соответственно. Время облучения для обоих дозиметров было выбрано равным 40 минутам. В табл. 1 приведены результаты измерений, а на рис. 1 и рис. 2 – графики интенсивности люминесценции при нагреве детекторов.

Табл. 1. Результаты эксперимента.

Дозиметр	Детектор	Светосумма, пр.е.
№1725	1	207	0,0135
	2	63	0,0041
№1744	1	1295	0,0846
	2	1434	0,0937
	3	2940	0,1922

    Рис. 1. Кривые высвечивания детекторов дозиметра №1725; номер кривой соответствует номеру детектора в табл. 1.

    Рис. 2. Кривые высвечивания детекторов дозиметра №1744; номер кривой соответствует номеру детектора в табл. 1.

Расчет величин доз

Для расчета дозы, создаваемой точечным источником с гамма-постоянной  и активностью  на расстоянии  при времени облучения , воспользуемся следующей формулой:

Активность источника на момент времени  от его изготовления с периодом полураспада  и активностью  на момент его изготовления можно узнать из закона распада:

В табл. 2 приведены табличные данные изотопов и соответствующие им расчетные дозы на расстоянии  и при времени облучения

    Табл. 2. Результаты расчета доз.

Источник
241Am	3,9+09	432,2	13,858	3,814+09	0,863	0,0878
137Cs	2,7+08	30,17	2,956	2,523+08	23,7	0,1594

Сравнение экспериментальных величин с расчетными и вывод

Среднее арифметическое величин доз каждого детектора дозиметра №1744 равно 0,1235 мЗв, что довольно близко к расчетной величине 0,1594 мЗв; относительная погрешность в этом случае составляет 22,5%. Однако, можно видеть, что некоторые детекторы по отдельности дают значения, отличающиеся от расчетного более существенно: так, показания детекторов 1 и 2 занижены примерно в два раза.

Вспомним, что ¹³⁷Cs является источником как γ-, так и β-излучения, а термолюминесцентные дозиметры устроены так, что разные детекторы предназначены для измерения разных видов излучения (или их комбинации). Естественно предположить, что 3-ий слот для детектора в дозиметре №1744 предназначен для измерения β- и γ-излучения одновременно, поскольку показания детектора в этом слоте оказались значительно выше, чем остальные, в то время как детекторы в слотах 1 и 2 предназначены для измерения только γ-излучения или нейтронного и γ-излучения одновременно, а потому и показания этих детекторов примерно одинаковы.

Измеренные величины доз для ²⁴¹Am дозиметром №1725 расходятся с расчетной величиной куда более заметно: в этом случае,  почти на порядок больше, чем  Относительная погрешность измерения, рассчитанная для среднего арифметического двух амбиентных величин, равна 90,0%. Сами величины , в свою очередь, отличаются между собой примерно в два раза.

Радионуклид ²⁴¹Am испускает при распаде α-, а не β-излучение, а потому различие операционных величин между собой нельзя объяснить разными предназначениями слотов: ТЛД-500К не измеряют эффективный эквивалент дозы, создаваемый α-излучением.

Наиболее вероятной причиной таких значительный ошибок является неопределенность в правильном определении : источники излучения расположены внутри камер вне зоны видимости, в то время как зависимость  от расстояния достаточно сильная (1). Также, свой вклад в погрешность измерений могло внести сравнительно небольшое время облучения. Исключено частичное высвечивание детекторов при комнатной температуре (фединг дозиметра типа ТЛД-500К составляет около 3% в год).