Izberite jezik:English Slovenski
 
F2
homeF-2 / Organizacija / Meritve ionizirajočega sevanja / TLD - Laboratorij za termoluminiscenčno dozimetrijo
Kaj je sevanje?
Natisni stran 

"Življenje na zemlji se je razvilo z vedno in povsod prisotnim ozadjem sevanja. To ni nekaj novega, kar je s svojo bistroumnostjo odkril človek. Sevanje je že od zmeraj."

Eric J. Hall, profosor radiologije na univerzi Columbia v New York-u.

 

Sevanje je energija, ki se širi skozi vesolje. Sončni žarki so verjetno najbolj znana oblika elektromagnetnega valovanja, ki prinašajo svetlobo in toploto, brez katerih na zemlji ne bi bilo življenja. Toda preveč sončne svetlobe je lahko za človeka škodljivo.

Sončna svetloba je sestavljena iz sevanja z daljšimi valovnimi dolžinami (IR sevanje) pa preko vidne svetlobe vse do UV žarkov, ki so valovanje krajših valovnih dolžin in zato večjih energij.

Če je energija žarkov dovolj velika, lahko tak žarek v atomu izbije elektron in atom se ionizira, to pa pomeni poškodbo materiala, še posebno živega tkiva. Tako sevanje imenujemo ionizirajoče sevanje. V velikih odmerkih je torej ionizirajoče sevanje nevarno, zato je potrebno izpostavljenost sevanju nadzirati.

Viri ionizirajočega sevanja so:

  • naravno ozadje (kozmični žarki, radon v zraku, naravni izotopi v zemlji: K-40, U-238, Th-232,...)
  • rentgenski aparati, pospeševalniki
  • umetni viri sevanja žarkov alfa, beta in gama (Am-243, Sr-90, Cs-137, Co-60, ...)

Vire ionizirajočega sevanja po strukturi delimo na odprte vire in zaprte vire (zaprti vir je vir, ki je trajno obdan z neaktivnim materialom tako, da ga ni mogoče deliti in ki ohranja svojo integriteto pri normalni rabi kot tudi v primeru predvidljivih nezgod).

Po naravi pa vire ionizirajočega sevanja delimo na:

- naravne vire: radon (rudniki, jame), kozmično sevanje, zemeljsko sevanje (K-40), kozmogeni radioizotopi (Be-7);

- umetne vire: radioizotopi (Am-241, Co-60, Cs-137, Tc-99m, I-131, Ir-192), naprave (rentgenski aparati, pospeševalniki), objekti (jedrska elektrarna, raziskovalni reaktor).

Vrste sevanj

Rentgenski žarki in gama žarki so tako kot svetloba elektromagnetno valovanje. Širijo se na ta način kot se širi toplota in svetloba od sonca ali ognja. Toda v nasprotju z naravo vidne svetlobe so ti žarki zelo prodorni. Brez problema potujejo skozi človeško telo (rentgenske slike), zaustavijo jih šele debele plasti betona, svinca ali vode.

Alfa delci so pravzaprav jedra helijevega atoma (dva protona in dva nevtrona), ki pri alfa razpadu odletijo iz jeder težjih atomovo, kot so uran in radij ter nekateri drugi kot je npr. americij. Alfa delce zaustavi že povrhnjica kože ali list papirja. Posebej nevarni pa so, če vdihnemo ali zaužijemo drobne delce virov tega sevanja.

Beta delci so hitri elektroni, ki pri beta minus razpadu zapustijo jedro atoma. Ti elektroni so precej bolj prodorni, saj lahko prodrejo 1 do 2 centimetra v vodo ali človeško telo. Beta delce sevajo mnogi radioaktivni elementi (tipičen predstavnik je stroncij Sr-90), zaustavi jih lahko nekaj milimetrov debela plast aluminija.

Kozmično sevanje sestavljajo različni delci (npr. protoni) ki prihajajo iz vesolja in obsevajo Zemljo. V višjih plasteh atmosfere je gostota teh žarkov precej večja kot ob morju, ker se delci v plasteh zraka absorbirajo. Tipično so to delci višjih energij (do 50GeV), kar 92% pa je protonov.

Nevtroni so delci v jedru, ki nimajo naboja (so nevtralni). Pri razpadu težkih jeder ali zlitju lažjih pa zapustijo jedro. Ker so elektrostatično nevtralni jih je težko zaustaviti. Navadno nevtroni nastajajo v jedrskih reaktorjih, kjer potekajo omenjeni procesi. Za zaustavitev nevtronov pa večinoma uporabljajo vodo ali beton.

Pomembno je razumeti, da sevanje zaradi radioaktivnega razpada ne povzroča, da bi material postal radioaktiven.

Človeški čuti ne morejo zaznati, ali je material radioaktiven, ali ne. Toda različni instrumenti lahko zanesljivo zaznajo in natančno merijo ionizirajoče sevanje.

Enote

Doza, ki jo prejme določena snov v določenem času predstavlja količino energije, ki jo je v tem času ta snov absorbirala. To količino izrazimo v enotah gray (Gy), kar je J/kg snovi. To je velika enota, zato navadno raje uporabljamo enoto miligray (mGy) ali celo mikrogray (μGy).

Ko pa govorimo o bioloških vplivih ionizirajočega sevanja na človeško telo, je zgodba nekoliko drugačna. Različne vrste sevanja imajo na človeško telo namreč različno močne vplive. Naprimer 1 Gy sevanja alfa bo imel na človeško telo močnejši vpliv kot 1 Gy sevanja beta ali gama. Zato moramo prejeto dozo pomnožiti s faktorjem kvalitete ali relativno biološko učinkovitostjo, da dobimo enoto, s katero zaznamujemo biološki vpliv na človeka. Ta enota se imenuje sivert (Sv). En sivert povzroči enak biološki učinek neglede na vrsto sevanja.

TEHNIČNE PODROBNOSTI

Na IJS kot TL material za dozimetre uporabljamo kalcijev fluorid s primesmi mangana, CaF2:Mn. TL tablete so narejene tako, da iz TL zmesi sintramo keramiko, ki jo nato narežemo v okrogle tablete s premerom 5 mm in debelino 0,5 mm. Tako narejeni dozimetri niso občutljivi na vlago in so kemijsko zelo odporni.

Termoluminiscenčni dozimeter (TLD) tvorijo tablete, vgrajene v plastično ohišje ali plastično vrečico - priponko. Plastično ohišje nosi vgrajen filter, ki zagotavlja pravilno občutljivost dozimetra za različne energije žarkov gama in rentgenskih žarkov.

Ponovljivost meritev (reproducibilnost): 3 %

Pri ponavljanju ciklusa obsevanje-branje daje povprečna tabletka odziv s standardno deviacijo 3 %.

Meja detekcije (detection treshold): 2 μSv

Ta lastnost je na prvi pogled nezaželena, a s primernimi filtri lahko negativen učinek te lastnosti izničimo, še več, razmerje v dozah med tabletkami, ki so bile v filtru in tistimi, ki niso bile v filtru, nam kaže na energijski spekter sevanja, s katerim je bil obsevan dozimeter.

Naši dozimetri so primerni tako za meritve nizkih doz kot tudi za meritve visokih doz ionizirajočega sevanja. Zaradi svojega širokega območja uporabnosti so primerni tako za osebno kot za okoljsko dozimetrijo.

Naše dozimetre uporabljajo v:

  • osebni dozimetriji delavcev v medicinskih, upravnih, izobraževalnih in raziskovalnih ustanovah, ki delajo z viri ionizirajočega sevanja.
  • okoljski dozimetriji
  • mreža TLD v Sloveniji zajema 50 postaj enakomerno razporejenih po celi Sloveniji.
  • nadzor radioaktivnosti v okolici NEK obsega 67 postaj.
  • pri merjenju doz v objektih (stanovanjskih, poslovnih, industrijskih,...).

Izbrani material termoluminiscenčnih dozimetrov se odlikuje po zelo veliki občutljivosti za žarke gama in rentgenske žarke ter neobčutljivosti za aktivacijo z nevtroni in tudi z majhnim bledenjem zapisane doze (upadanje zapisa doze s časom). Doza pade v nekaj urah po obsevu za ca 5 %, nato se stabilizira.

Velika občutljivost dozimetrov omogoča merjenje doz ozadja, ki ga daje okolje v katerem živimo. To ozadje je potrebno poznati, kajti obsevi, ki nastopajo zaradi dodatnih izpostavljenosti umetnim virom ionizirajočega sevanja, predstavljajo dejansko le razliko med odčitano dozo in znano dozo ozadja. Najenostavneje se določi "ozadje" tako, da se v obdobju enega nadzora (npr. 1 mesec) pusti vsaj ena priponka nenehno v prostoru, kjer so shranjeni osebni dozimetri izven službenega časa (npr. v garderobi, če so dozimetri nenehno pripeti na halje). Druga možnost je ta, da oseba ne odda dozimetra in ga nosi nepretrgano 24 ur. V slednjem primeru vsebuje izmerjena osebna doza tudi prispevek sevanja iz bivalnega okolja. Pri tem velja omeniti, da le-ta lahko v nekaterih primerih znatno odstopa od povprečja (nekatere hiše, daljše zadrževanje v naravi, TV,...) in ga je zato včasih potrebno prav tako posebej izmeriti.

Zaradi občutljivosti dozimetrov je priporočljivo opraviti zamenjavo starih za nove dozimetre v čimkrajšem času in datum zamenjave posebej navesti. V kolikor pa so novi dozimetri pri uporabniku pred izdajo oziroma menjavo shranjeni dalj časa (nekaj dni), je koristno izmeriti dozo tudi v skladišču dozimetrov. To opravimo z enim ali več neuporabljenimi dozimetri, ki se jih obdrži v skladišču do naslednje menjave. Tako izmerjena kontejnerska doza se s pomočjo podatka o točnem datumu menjave ostalih dozimetrov upošteva pri izračunu osebnih doz. Kontejnerska doza je seveda v številnih primerih praktično enaka dozi ozadja - vendar je potrebno to z meritvijo ugotoviti in potrditi.

Dozimetri se nosijo na telesu na stalnem mestu - idealno mesto bi bil pas, vendar se zaradi praktičnosti raje pritrjujejo na prsne žepe. V kolikor se pričakuje večji obsev določenih delov telesa (npr. roke, oči, deli kože) je priporočljivo na takih mestih nositi dodatne dozimetre in jih seveda ustrezno označiti. Za pravilno ovrednotenje pomena izmerjene doze, je priporočljivo skupaj z dozimetri posredovati tudi vse podatke, ki so lahko povezani s spremenjeno dozo (npr. spremenjen način nošenja, dodatne dejavnosti, zdravniški rentgenski pregledi, itd.).

Splošno
Podrobneje
Kaj je sevanje?