Измерение радиационного выхода рентгеновского аппарата.
Радиационные характеристики рентгеновских аппаратов нужно определять для контроля технического состояния и радиационной безопасности во время работы. После длительной эксплуатации, ремонта, замены рентгеновской трубки, изменения конфигурации расположения и в других случаях (например, при лицензировании деятельности) может потребоваться проверка параметров радиационных источников. Радиационный выход (лучевая отдача) - это мощность экспозиционной дозы X или мощность поглощенной в воздушной среде дозы D, измеренные в центре поля облучения по оси первичного луча на расстоянии 1 м от фокуса рентгеновской трубки, при анодном токе 1 мА. Радиационный выход измеряют во всем диапазоне анодных напряжений рентгеновского аппарата. Величина радиационного выхода необходима для определении эффективных доз облучения персонала во время рентгенодиагностических процедур (МУК 2.6.1.177-03) и при расчетах стационарной защиты от ионизирующего излучения (СанПиН 2.6.1.1192-03) В МР № 0100/12883-07-34 от 12.12.2007 приведены методики измерений радиационного выхода для разных типов рентгеновских аппаратов.
Формулы для расчета радиационных параметров. Все значения мощности экспозиционной дозы X здесь получены в мкР/с, для перехода в мкЗв/ч можно использовать выражение:
Расчет мощности поглощенной дозы D в воздухе проводили по формуле (1). Расчет радиационного выхода Rx и Rп из измеренных значений мощности экспозиционной дозы X и мощности поглощенной дозы D определяют по формулам (2) и (3):
(1)
(2)
(3)
r – расстояние от фокуса рентгеновской трубки до дозиметра; I – анодный ток. В наших измерениях r=1 м, I=1 мА, поэтому Rx=X, Rп =D.
Радиационный выход при анодном токе 1 мА. В Таблице 1 приведены результаты измерений радиационных параметров X, D, Rx, и Rп для стационарно установленного аппарата РУП 120-5-1.
Таблица 1. Данные измерений мощностей экспозиционной дозы X, поглощенной дозы D и радиационного выхода рентгеновского аппарата РУП 120-5-1 при различных анодных напряжениях U. Анодный ток - 1 мА, расстояние до фокуса рентгеновской трубки – 1 м.
U, кВ
X, мР/с
D, мГр/мин
Rx мР×кв.м /мА×с
Rп, мГр×кв.м /мА×мин
20
0,0012 ± 0,0003
0,0023 ± 0,0006
0,0012 ± 0,0003
0,0023 ± 0,0006
40
0,54 ± 0,07
1,02 ± 0,13
0,54 ± 0,07
1,02 ± 0,13
60
1,96 ± 0,08
3,70 ± 0,15
1,96 ± 0,08
3,70 ± 0,15
80
3,88 ± 0,15
7,33 ± 0,28
3,88 ± 0,15
7,33 ± 0,28
100
6,22 ± 0,21
11,76 ± 0,40
6,22 ± 0,21
11,76 ± 0,40
120
8,62 ± 0,27
16,30 ± 0,51
8,62 ± 0,27
16,30 ± 0,51
Как видно из таблицы, радиационный выход численно равен мощностям измеренных доз облучения. График зависимости мощности экспозиционной дозы X от анодного напряжения показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Изменение X от анодного напряжения. Расстояние от фокуса трубки до дозиметра 1 м, анодный ток 1 мА.
В таблице 1 и на рисунке 1 для каждой точки показаны средние значения от 80 измерений (8 включений аппарата по 10 отсчетов). Погрешность измерений была рассчитана с использованием программы статистических расчетов.
Радиационный выход при минимальном анодном токе. После включения высокого напряжения при минимальном, крайнем левом по регулятору, анодном токе рентгеновская трубка аппарата излучала рентгеновские лучи. На рисунке 2 видно изменение экспозиционной дозы X при «нулевом» анодном токе. Показаны значения трех рядов измерений 1. 2, и 3, которые получены при одном режиме, но различаются между собой разным временем работы рентгеновской трубки.
Рисунок 2. Изменение X при "нулевом" анодном токе от анодного напряжения. Расстояние от фокуса трубки до дозиметра 1 м, анодный ток 1 мА.
1 - при включении аппарата; 2 - через 10 мин. работы; 3 - через 20 мин работы.
Величина экспозиционной дозы была в пределах от нескольких мкР/с при 20 кВ, до 55 мкР/с при 120 кВ. Мощность поглощенной дозы достигала величин 0,1 мГр/мин. при 120 кВ и 0,4 мГр/ч при 20 кВ. Все эти дозы опасны для персонала, работающего на рентгеновском аппарате.
Зависимость радиационных параметров от анодного тока. На рисунках 3 (а, б, в, и г) показаны результаты измерений мощности экспозиционной дозы X в зависимости от анодного тока для анодных напряжений 20 кВ, 30 кВ , 40 кВ, и 120 кВ соответственно. Расстояние от дозиметра до фокуса рентгеновской трубки здесь также было равно 1 м.
Рисунок 3а. Изменение X лт анодного тока при анодном напряжении 20 кВ.
1 - при включении аппарата; 2 - через 10 мин. работы; 3 - через 20 мин работы.
При 20 кВ мощность экспозиционной дозы начинала возрастать лишь при анодном токе 0,5 мА. и достигала величины 1,5 -3,5 мкР/с при 1,5 мА. Анодный ток 1,5 мА был предельным (выше нельзя установить) при анодном напряжении 20 кВ.
Рисунок 3б. Изменение X лт анодного тока при анодном напряжении 30 кВ.
При 30 кВ мощность экспозиционной дозы увеличивалась почти линейно от 0
до 230 мкР/с при повышении анодного тока до 2,5 мА. Анодный ток 2,5 мА
был предельным при анодном напряжении 30 кВ.
Рисунок 3в. Изменение X лт анодного тока при анодном напряжении 40 кВ.
В случае установки анодного напряжения на рентгеновской трубке,
равного 40 кВ, предел регулировки анодного напряжения достигал значения 5
мА. Экспозиционная доза росла линейно при увеличении анодного тока.
Соответствующее значение мощности экспозиционной дозы возрастало
до величины 2500 мкР/с.
Рисунок 3г. Изменение X лт анодного тока при анодном напряжении 120 кВ.
При 120 кВ график зависимости экспозиционной дозы от анодного тока был получен измерениями через экран – лист железа размерами 500×500×1,6 мм. Причина: дозиметр излучения не измерял мощности доз более 10 мР/с. Коэффициент ослабления экрана при 120 кВ был равен 8.
Сравнение с паспортными данными на рентгеновскую трубку. В паспорте на рентгеновскую трубку 0,4БПМ2-120 указывают экспозиционную дозу на расстоянии 0,5 м от фокуса рентгеновской трубки при номинальных значениях анодного напряжения 120 кВ и анодного тока 5 мА. Из таблицы 1 следует, что на расстоянии 1 м от фокуса рентгеновской трубки экспозиционная доза равна 517 мР/мин при 120 кВ. На расстоянии 0,5 м от фокуса трубки – 2,07 Р/мин. При токе 5 мА – 10,3 Р/мин. Полученное нами значение лежит в пределах погрешности измерений и согласуется с паспортными данными на рентгеновскую трубку 0,4 БПМ2-120, где указано 10 Р/мин.
Оборудование и приборы при испытаниях. 1. Параметры использованного дозиметра излучения ДРГ-0,5М: - энергетический диапазон: от 15 кэВ до 3000 кэВ, - пределы измерений мощности экспозиционной дозы от 0,01 до 10000 мкР/с, - погрешность измерений до ± 15%. 2. Аппарат для рентгеновской дефектоскории РУП 120-5-1, установленный стационарно.
Автор публикации: Николаев Владимир Сергеевич ЗАО "ИЭЦ ВНИИЭТО" 14.09.2012
