СЧЕТЧИК ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Поскольку поступление радионуклида в организм обусловливает реальную опасность внутреннего облучения, становится актуальной задача определения концентрации радионуклидов в различных органах человека. В настоящее время разрабатываются различные методики определения содержания радионуклидов в организме; часто эти методики вместе с приборным обеспечением называют СИЧ – счетчик излучения человека, хотя это название достаточно условно.

Основными элементами СИЧ являются защитная камера, высокоэффективный детектор g-излучения (один или несколько) и многоканальный амплитудный анализатор импульсов. Защитные камеры представляют собой помещения, смонтированные из радиационно-чистого стального или чугунного литья с толщиной стен 15 – 20 см. Эти камеры снижают фоновое излучение в 30 – 300 раз. В качестве детектора наиболее часто используется сцинтилляционный детектор NaI(Tl), обладающий высокой эффективностью регистрации g-излучения и высокой чувствительностью в диапазоне 0,1 – 3,0 МэВ. В высококачественных прецизионных установках СИЧ может использоваться и полупроводниковый детектор, имеющий по сравнению со сцинтилляционным детектором высокое энергетическое разрешение ~ 1 % (по пику ¹³⁷Cs).

Единое приборно-методическое обеспечение контроля внутреннего облучения отсутствует. Обусловлено это разнообразием нуклидов, их химических соединений, путей и условий их инкорпорации, доступностью той или иной аппаратуры и многими другими факторами. Всегда требуется конкретный подход с учетом специфики производства. Некоторые задачи, например, измерение инкорпорированного трития, прямыми методами не решаются, другие еще решены не полностью (измерение активности ²³⁹Pu) или требуют уникального оборудования (измерение ⁹⁰Sr).

Обследование работника на СИЧ может выполняться в два этапа с использованием СИЧ двух типов: контрольного и измерительного.

Контрольный СИЧ (отбраковывающий) предназначен для быстрого обследования работников с целью определения величины суммарного содержания радионуклидов в легких. В его конструкции используются сцинтилляционные детекторы. Проведенные исследования показали, что для характерных составов радионуклидов, приведенных в табл. 4.4, в качестве критического порога можно принять содержание ⁶⁰Со, равное 1000 Бк/легкие. Все работники, у которых эта величина оказывается превышенной, должны пройти второй этап − обследование на измерительном СИЧ.

Измерительный СИЧ предназначен для дифференциального определения содержания g-излучающих радионуклидов во всем теле и в отдельных органах человека для дальнейшей оценки полученной эффективной дозы. Как правило, в конструкции измерительного СИЧ используется полупроводниковый детектор, имеющий разрешение по энергии, достаточное для спектрометрического определения содержания радионуклидов в теле человека. Был разработан и широко применяется так называемый йодный СИЧ, предназначенный для определения содержания радиоактивного йода в щитовидной железе работника. На рис. 4.2 схематически изображены основные типы геометрии измерения, применяемые при спектрометрии излучения человека.

На рис. 4.2 а) изображен наиболее грубый и неточный, но в то же время самый простой способ оценки g-излучающих радионуклидов в теле человека на уровне до 1/10 допустимого содержания. Детектором служит любой чувствительный радиометр, проградуированный соответствующим образом. Этот метод может быть полезен при массовом текущем контроле, а также при обследовании персонала в аварийных ситуациях. Здесь также невозможно получение информации об изотопном составе излучения, к тому же в данном случае очень низка чувствительность детектора и велики погрешности измерения из-за отсутствия защиты и близкого расположения детектора к телу человека.

На рис. 4.2 б) представлена геометрия измерения, в которой используется сцинтилляционный одноканальный g-спектрометр. Эта геометрия, при которой человек экранирует детектор своим телом, обеспечивает высокую чувствительность (400 Бк ¹³⁷Cs) при малом размере детектора (Æ70´70 мм, кристалл NaI(Tl)) и без его внешней защиты. Таким прибором и в такой геометрии осуществляется достаточно точное измерение содержания какого-нибудь одного равномерно распределенного в организме радионуклида. Этим прибором можно измерять излучения радионуклидов ¹³¹I, ¹³⁷Cs и ⁶⁰Cо, настраивая аппаратуру на регистрацию пиков полного поглощения соответствующих g-линий. Однако при неизвестном составе загрязнения можно допустить грубую ошибку, поэтому на практике лучше применять этот прибор совместно с многоканальным анализатором. Метод является оценочным из-за достаточно большой погрешности измерений, обусловленной неравномерностью распределения радионуклида и различиями в размерах обследуемых лиц. Приборы, изображенные на рис. 4.2 а) и б) могут использоваться на производстве как отбраковывающие установки СИЧ.

На рис. 4.2 в) приведена геометрия стандартного кресла, чаще всего используемая для текущего контроля персонала. В этой геометрии достигается высокая чувствительность (20 – 40 Бк ¹³⁷Cs); установки СИЧ в виде кресла также относятся к разряду отбраковывающих.

На рис. 4.2 г) изображена многодетекторная статическая установка, при которой над и под контролируемым человеком размещаются 4 - 8 детекторов (на расстоянии 30 – 40 см) таким образом, чтобы максимально уменьшить зависимость эффективности регистрации от перераспределения активности в теле. При большом числе детекторов может быть достигнута такая же чувствительность, как при измерениях в кресле, но погрешность измерений будет значительно меньше. Погрешность за счет глубины локализации активности в теле человека уменьшается за счет одновременного измерения активности сверху и снизу над пациентом.

В последние годы находит все более широкое применение продольное сканирование детекторами вдоль тела человека, т.к. при измерении неравномерно распределенных радионуклидов невысокие погрешности и высокая чувствительность могут быть обеспечены небольшим числом детекторов (четыре). Продольную изочувствительность можно обеспечить при равномерном движении детектора с коллиматором вдоль всего тела человека, хотя при этом сильно падает суммарная эффективность регистрации за заданное время измерения.

На рис. 4.2 д) изображен сканирующий СИЧ с облегченной защитой, экранирующей только детекторы и измеряемую область тела. Масса защиты стационарных СИЧ 15 – 40 т; в транспортабельном варианте защита представляет собой полые блоки, которые засыпаются свинцовой дробью, перевозимой в отдельной таре.