Đồ án Dùng liều kế nhiệt huỳnh quang (TLD) để đánh giá liều bức xạ nghề nghiệp

ôi trường hoạt động của ống GM là chất khí nằm giữa hai điện cực, điện thế ở giữa hai điện cực hút các điện tích tạo bởi bức xạ ion hoá trong thể tích hoạt động giữa hai điện cực. Vì cường độ điện trường E=u/d với d: khoảng cách giữa hai điện cực tỷ lệ thuận với sự tăng tốc của các ion, giá trị tuyệt đối của các điện thế cung cấp có thể thay đổi phụ thuộc vào thiết kế buồng và thể tích. Khi một điện áp nhỏ được cung cấp . Thì hầu hết các ion được tái hợp trước khí chúng tới được điện cực. Dòng bão hoà đặt được (100<u<4000) .Khi tất cả các ion tạo ra tới điện cực và khoảng này dùng cho việc đo liều lượng với các buồng ion hoá. Nếu tăng điện áp hơn nữa các ion đạt đủ năng lượng trong điện trường để gây ra sự ion hoá thứ cấp. Điều này làm tăng số ion hoá ghi nhận, vì trong buồng ion hoá điện tích thu được phụ thuộc vào số ion ban đầu được tạo ra. Số bức xạ ion hoá chiếu xạ phụ thuộc vào hệ số truyền năng lượng tuyến tính (LET) và sẽ thay đổi với phẩm chất bức xạ. Vì vậy, khoảng này sử dụng trong các ống đếm tỷ lệ dùng để xác định số ion tạo bởi các hạt điện năng trong buồng. Vì vậy ống đếm tỷ lệ tiện lợi trong việc phát hiện không chỉ thông lượng của bức xạ mà còn trong việc hệ số truyền năng lượng tuyến tính (LET). ống đếm tỷ lệ dùng trong an toàn phóng xạ để phân biệt các bức xạ alpha, bêta, gama và được sử dụng trong nhiều máy đo notron. ống đếm GM chỉ đếm các sự kiện bức xạ, nó không cho phép thông tin về các loại bức xạ sử dụng. Do vậy, người vận hành cần phải biết loại bức xạ nào sẽ được dùng. 1.3.2 Các loại liều lượng kế nhiết phát quang. Khi ánh sáng phát xạ tỷ lệ thuận với bức xạ hấp thụ, hằng số tỷ lệ thay đổi với năng lượng bức xạ, tổng liều vật liệu TLD. Do vậy TLD chủ yếu được sử dụng để đo liều tương đương, ở đó liều cần xác định được so sánh với liều đã biết tương đương cho bởi liều kế TL cùng loại hoặc tương đương. Kích thước vật lý nhỏ, độ nhạy lớn, các liều kế TL được sử dụng rộng rãi cho việc kiểm tra liều lượng trong lĩnh vực y vật lý( Kiểm tra môi trường và đo liều cá nhân). Cho nên TLD là một phương tiện được lựa chọn cho nhiều ứng dụng bởi một số thuận lợi: Ưu điểm của TLD Đầu đo TLD nhỏ, không cần dây cáp nối, dễ dàng vận chuyển đặt trong các hốc nhỏ hoặc bình chứa, thuận tiện hơn cả là có thẻ gửi bằng bưu điện . TL có sẵn, độ nhạy phóng xạ cao, bao phủ một liều rộng thích hợp với việc kiểm tra phông và đo liều tai nạn. Số đầu đọc TLD độc lập với suất liều. TLD có độ rộng ổn định tốt trong thời gian dài, ít phụ thuộc vào môi trường, độ ẩm. Có thể sử dụng nhiều lần. Thích hợp với chương trình tự động hoá. Các liệu TL tương đương mô hình trất có sẵn để dùng( VD: Li2B4O7Beo) Nhược điểm Sự bất tiện chậm trễ giữa giữa sự chiếu xạ và quá trình đọc kết quả. Ba mục đích chính của phép đo liều cá nhân (Piesch 81) + Đánh giá liều kế bề mặt để định hướng cho lớp tế bào nền (ICRV 85, ICRP 91). Đặc biệt khi sự nhiễm xạ da với các hạt alpha hay bêta bị nghi ngờ. + Đo liều toàn bộ cơ thể hay liều hiệu chung (ICRP 91) + Đánh giá liều cho các bộ phận (như chân tay) Người ta phân biệt giữa D không phân biệt và D phân biệt. D không phân biệt: không cho phép bất kỳ sự đánh giá nào về phẩm chất bức xạ liềuên quan và do đó kém chính xác đo các bộ phận ở xa cơ thể như chân tay. D phân biệt: cho phép xác định đánh giá phẩm chất bức xạ (như sử dụng các bộ lọc khác nhau). Hầu hết các liều kế cá nhân dùng cho nhân viên y tế là loại phân biệt. 1.3.3 Các dụng cụ cho phép đo an toàn phóng xạ. + Dector Phim Phim X quang là phương tiện phát hiện phóng xạ dễ dàng nhất, việc sử dụng nó như là một liều kế cá nhân khi các nhân viên đeo phim đặt bên trong catset, thiết bị này được kết hợp với các bộ lọc khác nhau cho phép đánh giá chất lượng bức xạ. Detector Phim dùng để xác định rò rỉ phóng xạ, nó không thật chính xác vì vấn đề đáp ứng năng lượng + ống đếm nhấp nháy Các Detector nhấp nháy dựa trên sự phát xạ ánh sáng trong tinh thể, do sự hấp thụ bức xạ ion hoá, cường độ ánh sáng phát xạ tỷ lệ với năng lượng chuyển bởi các hạt bức xạ Detector nhấp nháy độ nhạy cao, tất cả các năng lượng của của bức xạ được hấp thụ hoàn toàn trong tinh thể. 1.3 .4 Nguy hiểm do chiếu xạ ngoài. Khi sử dụng nguồn phóng xạ người ta thường gặp phải 2 loại nguy hiểm phóng xạ là chiếu trong và chiếu ngoài nhưng ở đây chúng ta chỉ xét đến 1 loại nguy hiểm đó là nguy hiểm do chiếu ngoài gây ra. Các nguồn bức xạ có hoạt độ phóng xạ cao phát ra từ bức xạ tia X, gamma và nơtron đều được xem là nguồn gây ra mối nguy hiểm chiếu ngoài vì chúng gây liều hấp thụ cao trong mô của cơ thể. Các loại bức xạ dưới đây có khả năng gây ra nguy hiểm chiếu ngoài (Xếp theo mức độ gây ra nguy hiểm). Gamma và nơtron Bêta Alpha Các nguồn bức xạ bêta có năng lượng đủ lớn để xuyên qua lớp da bề mặt. Có 4 cách để làm giảm nguy hiểm chiếu ngoài từ nguồn phóng xạ Giảm tối đa các hoạt động sử dụng nguồn. Giảm tối đa thời gian tiếp xúc với nguồn Khoảng cách người và nguồn là lớn nhất có thể được Cần trang bị đầy đủ các phương tiện che chắn có thể được . Hai biện pháp đầu cần phải nằm trong việc lập chương trình làm việc trước khi sắp xếp và phân loaị vật liệu phóng xạ. Biện pháp 3 áp dụng qui tắc tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa liều xạ và khoảng cách. 1.3.4.1 Bảo vệ bằng thời gian Liều hấp thụ tổng cộng bằng thời gian chiếu nhân suất liều hấp thụ. Để giảm liều tổng cộng thì ta giảm suất liều và giảm tối thiểu thời gian tiếp cận với nguồn phóng xạ VD: Nếu bạn chọn làm việc trong tường chiếu 25msv/h trong thời gian 1 giờ thì bạn sẽ nhận một liều là 25msv. Nếu bạn làm việc liên tục trong 6 giờ trong trường chiếu 25msv/h thì bạn sẽ nhận được một liều là 25msv *6 = 150msv. Vậy để giảm liều chiếu bạn phải giảm thời gian chiếu xạ. Để giảm thời gian chiếu xạ thì có thể có vài biện pháp sau: + Lập kế hoạch: Thời gian chiếu trong phòng thí nghiệm (PTN) có thể được tính toán và lên kế hoạch trước khi tiến hành thí nghiệm để làm giảm thời gian chiếu xạ. + Thao diễn: Các kỹ thuật thực tập với dung dịch không phóng xạ sẽ làm cho bạn có kinh nghiệm tiến hành thí nghiệm một cachs hiệu quả và làm giảm việc sử dụng các hoá chất phóng xạ cũng như làm giảm thời gian … + Kí hiệu: Các kí hiệu cảnh báo dán ở khu vực có trường xạ vượt quá 2.5msv/h sẽ giúp người làm việc tránh xa khu vực này và nhắc nhở các nhân viên cảnh gióac khi làm việc trong khu vực đó. Nhân viên làm công tác an toàn ở các cơ sở có trách nhiệm dán kí hiệu. 1.3.4.2.Bảo vệ bằng khoảng cách Do phóng xạ phát theo mọi phương là như nhau nên cường độ phóng xạ và do đó liều hấp thụ tuân theo qui luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Qui luật này được áp dụng không chỉ cho nguồn đếm trong không khí mà còn áp dụng cho bất cứ một môi trường nào. Sử dụng qui tắc tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách ta có thể so sánh liều trên da gây ra bởi nguồn 1MBq125I. Khi cầm nguồn trực tiếp bằng tay (d1=0.1cm) và khi gắp bằng kẹp (d2=10cm) Hệ số chuyển đổi không khí của nguồn 125I ở khoảng cách 1m là 0.074 msv/h/MBq Suất liều trong không khí của 125 I Là: 10cm = 0.074 x (100/10)2 = 7.4 msv/h 0.1m = 0.074 x (100/0.1)2 = 74 msv/h. Như vậy, suất liều giảm 10.000 (104) lần nếu dùng kẹp gắp nguồn. Điều quan trọng rút ra từ qui tắc này tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách là không được cầm hộp đựng nguồn bằng tay nếu như liều các ngón tay không thể chấp nhận được( dụng cụ đựng nguồn có dạng hình ống) 1.3.4.3 Bảo vệ bằng che chắn Vật che chắn là cần thiết nếu tổ hợp hoạt độ thấp thời gian tiếp cận nguồn ngắn và khi khoảng cách thích hợp không thể làm giảm liều tới mức có thể chấp nhận. P-32 (năng lượng bêta cực đại là 1.7 Mev) có thể đi vào trong mô khoảng 1cm. Nếu lớp biểu bì dày cỡ 0.1mm thì hạt bêta của P-32 sẽ gây ra liều phóng xạ chiếu ngoài trên da. Loại nhựa ependorf che chắn có thể làm giảm suất liều xuống 70% so với không dùng che chắn. Dụng cụ che chắn thuỷ tinh dày cỡ 1mm sẽ làm giảm suất liều xuống 30% so với không dùng vật liệu che chắn. 1mmPb=85 mm bê tông=140 mm gạch 1.3.4.4 Hạn chế liều chiếu ngoài Theo tiêu chuẩn của ỷ ban bảo vệ phóng xạ quốc tế ICRP thì giới hạn liều hiệu dụng hàng năm cho toàn bộ cơ thể của người làm việc với chất phóng xạ là 20msv và giới hạn liều tương đương hàng năm cho mắt là 150msv và trên da là 500msv Chương 2 Phương pháp đo liều chuẩn và sử dụng Liều Kế cá nhân cho nhân viên tiếp xúc với Nguồn bức xạ ion hóa Trong một vài thập niên gần đây nhiều nước trên thế giới đã chuyển hướng dùng detetor nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều lượng cá nhân thay cho phương pháp đo bằng phim. Nếu so sánh với detetor phim thì TLD là nhạy hơn , có thể dùng lại được nhiều lần thường tương đương mô hơn , bao trùm một dải liền rộng hơn và hầu hết vật liệu TLD có hiệu ứng fading ( mất tín hiệu TL theo thời gian) thấp . Ngày nay một số hãng nổi tiếng như HARSHAW đã sản xuất nhiều hệ máy đọc tự động hoá, đa năng với chất lượng cao và các loại TLD ngày càng hoàn hảo . Nước ta trước đây có một số cơ sở đã triển khai phương pháp đo liều bằng phim nhưng chỉ sau một thời gian công việc không tiếp tục được nữa , một phần là do detetor nhập ngoại liên tục . Mặc dù detetor phim có nhiều ưu điểm nổi bật nhất là khả năng lưu trữ số hiệu của nó saukhi đo là lâu dài (vĩnh cửu) , nhưng với điều kiện khí hậu ở nước ta độ ẩm cao nhiệt độ thay đổi làm cho việc bảo quản phim gặp nhiều khó khăn chóng bị mốc và fading lớn . Do đó tính ưu việt của nó khó được phát huy . Ngoài ra ở nước ta trước đây một số cơ sở nhập một số pocket dosimetor ( liều kế bỏ túi) dùng buồng ion hoá để đo liều chiếu tổng cộng, dải liều của nó từ 0-200mR Ưu điểm của nó là có thể đọc được liều ngay nhưng do dải liều hẹp nên nó không đọc được dải liều lớn ở những nơi xảy ra sự cố tai nạn hạt nhân . Do đó chúng ta đã triển khai do liều lượng cá nhân bằng phương pháp detetor nhiệt huỳnh quang ( TLD ) . Đối tượng được kiểm tra là những cán bộ công nhân viên làm việc với máy phát tia X , các nguồn phóng xạ như Co-60 , Ra-226 , I-131 và ở một số khu mỏ . 2.1. Nguyên lý nhiệt huỳnh quang Liều kế huỳnh quang là các chất nhiệt huỳnh quang (TLD) như Litiflorou (LIF) , Casi sunfat(CaSO4) hoặc Cansiflourit (CAF2) 2.1.1.Hiện tượng nhiệt phát quang Trong một tinh thể hoàn hảo , lý tưởng , các electron chiếm một số các mức năng lượng gián đoạn . Tập hợp các mức năng lượng gián đoạn nhưng rất gần nhau đó tạo thành một vùng năng lượng. Các mức năng lượng của vùng dẫn và vùng hoá trị được ngăn cách nhau bởi vùng cấm . Trong một tinh thể hoàn hảo và lý tưởng, các electron không thể chiếm một mức năng lượng nào trong vùng cấm. ở nhiệt độ 0°c tuyệt đối năng lượng các electron cực tiểu, ở vùng dẫn không có electron nào còn ở vùng hoá trị thì các mức năng lương đều bị lấp đầy Hiện tượng nhiệt phát quang được minh hoạ trong sơ đồ W 2 Wc 3 5 vùng dẫn 4 e- 6 bẫyelectron vùng cấm 1 huỳnh quang + e- Wv 2’ e- 1’ + 0 0 vùng hoá trị hình1: Sơ đồ minh hoạ hiện tượng nhiệt phát quang Do tác dụng bức xạ ion hoá chẳng hạn , một electron của vùng hoá trị có thể nhận được một năng lượng . Nếu nhận được năng lượng lớn hơn bề rộng của vùng cấm (E>= Wc-Wv ) thì electron có thể nhẩy lên vùng dẫn (quá trình 1) và dịch chuyển tự do trong tinh thể . Nếu được cung cấp 1 năng lượng lớn hơn công thoát của nó thì electron này có thể thoát ra khỏi tinh thể . Trong mạng tinh thể có những sai hỏng, tạp chất, lệch mạng … thì sẽ hình thành những mức năng lượng địa phương ở trong vùng cấm. Những mức năng lượng có thể ở gần vùng hoá trị và đóng vai trò như cái bẫy đối với các lỗ trống tạo thành trong quá trình 1. Hiện tượng bắt các lỗ trống bởi các bẫy bằng các quá trình 1’và 2’. Một số mức năng lượng địa phương ở gần vùng dẫn đóng vai trò như những cái bẫy đối với các electron tự do của vùng dẫn (quá trình 3). Dưới tác dụng của nhiệt, chẳng hạn sấy nóng tinh thể, các electron có thể nhận được năng lượng và thoát ra khỏi bẫy (ở quá trình 4), chuyển động trong vùng dẫn (quá trình 5) và khi rơi vào vùng hoá trị thì kết hợp với 1 lỗ trống trong bẫy quá trình 6 này kéo theo sự sinh ra các photon ánh sáng. Gọi là quá trình nhiệt phát quang . Chiếu tinh thể một liều bức xạ càng lớn thì càng có nhiều electron nhảy đến vùng dẫn càng có nhiều cơ hội xảy ra quá trình 3 Như vậy , cường độ chùm photon toả nhiệt phát quang còn tuỳ thuộc vào nhiệt độ . Đối với mỗi loại tinh thể ( thành phần hoá học , cấu trúc , bản chất bẩy…) quá trình nhiệt phát quang sẽ xảy ra với sác xuất lớn nhất ở nhiệt độ xác định đặc trưng cho tinh thể đó. Mặt khác, phổ nhiệt phát quang cũng có tính chất khác nhau đo các loại tinh thể khác nhau CaF2 Trong hình là cường độ tương đối của các vạch phổ nhiệt phát quang của hai vật liệu khác nhau. LIF 100 200 300 hình 2: phổ nhiệt phát quang Ta thấy có hai vật liệu trên đều có phổ tương tự nhau có ba đỉnh chính , đỉnh có cường độ lớn nhất ở nhiệt độ 275°C đối với CaF2 và khoảng 200°C đối với LiF. Phân tích phổ của đường cong nhiệt phát quang của các chất nhận thấy: các bẫy nằm ở bề mặt vùng cấm thì không bền vững, đó là các bẫy ứng với các đỉnh ở nhiệt độ thấp hơn các bẫy nằm sâu hơn thì bền vững hơn và sự thoát của các electron từ bẩy này dẫn tới quá trình nhiệt phát quang sẽ tạo nên các đỉnh ở nhiệt độ cao. 2. 1.2. nguyên lý nhiệt huỳnh quang Khi có bức xạ ion hoá chiếu vào vật liệu TL thì một phần năng lượng lắng đọng trong vật liệu TL được trữ và được giải phóng ra dưới dạng ánh sáng , khi vật liệu được đốt nóng đường cong phát sáng bao gồm vài đỉnh , ở nhiệt độ phòng những đỉnh phát sóng nhiệt độ thấp là không ổn định so với những đỉnh phát sóng ở nhiệt độ cao, do đó những đỉnh phát sáng được dùng trong đo liều lượng thường xảy ra xung quanh những đỉnh nhiệt độ cao , mà ở đó fading là không đáng kể trong một thời gian dài (vài tháng) điện tích dưới những đỉnh phát sáng được chọn trong đo liều lượng toàn bộ năng lượng ánh sáng đã được tính phân dưới điều kiện đốt nóng tỷ lệ với năng lượng lắng đọng và tỷ lệ với liều hấp thụ. Vật liệu TL và những đòi hỏi cần thiết của nó: Đặc tính của detector TL phụ thuộc vào việc ủ các detector(xử lý nhiệt) , việc ủ trước khi chiếu xạ là đặc biệt quan trọng để khử tất cả tín hiệu TL dư và để thiết lập độ nhạy TL và loại trừ những điểm phát sáng nhiệt độ thấp không ổn định. TLD có một số thông số vật lý quan tâm để dùng cho các mục đích khác nhau : + Sự phụ năng lượng của các LTD + Fading (mất tín hiệu TL theo thời gian cỡ 1-10%năm) + Đòi hỏi về ngưỡng liều , tên hiệu phóng TL , phổ phát xạ ở đây chúng tôi đề cập đến vật liệu CaF2 thiên nhiên do Viên Năng Lượng Nguyên Tử Quốc Gia chế tạo đã được sử dụng làm liều kế cá nhân để đo liều cho các nhân viên tiếp xúc với bức xạ ion hoá và đề cập đến khả năng sử dụng vật liệu (LiF-Mg-Ti) những card TLD loại 2276 được chế tạo bởi hãng HARSHAW sẽ được đưa vào sử dụng đo liều cá nhân trong thời gian tới . 2.2. sử dụng liều kế LTD(CaF2 ) vào đo liều cá nhân 2.2.1. Tính chất của hợp chất CaF2 Liều kế TLD-VINATOM dựa trên hợp chất CaF2 thiên nhiên dạng bột là loại liều kế có hằng số nguyên tử hiệu dụng lớn (Zeff=16,3) và có một số tính chất nổi bật như sau : Có thể đo được liều hấp thụ cỡ 10mRad - Dải chiếu khá rộng : 10¯³-10 rad - Hiệu ứng fading thấp - Độ bền hoá học tốt và giá thành thấp Nhưng nhược điểm tiêu biểu của những liều kế TLD có (Zeff)lớn là độ nhạy của detector rất phụ thuộc vào năng lượng , đặc biệt ở vùng năng lượng thấp E<100Kev để khắc phục nhược điểm này phòng thí nghiệm đã nghiên cứu và áp dụng kỹ thuật phin lọc bù với độ dày của phin chì là 0,5mm và diện tích lỗ trên phin là 10% . Qua kết qủa thực nghiệm cho thấy việc sử dụng CaF2 thiên nhiên với phin lọc chì 10% có thể áp dụng tốt để hiệu chỉnh việc đo liều cá nhân đối với các đối tượng làm việc với máy phát tia X và các nguồn phóng xạ Gamma(g) 2.2.1.1 Thiết bị đọc kết quả Những tín hiệu TL được đo bởi máy TOLEDO sai số đọc nguồn sáng chuẩn là ±0,5% chế độ như sau : - preheating : 130° C, time 25/sec. (nhiệt độ 130° được giữ trong 25 giây) - reading : 260º C , time 16 sec ( nhiệt độ 260° được giữ trong 16 giây) - heating rate : 160° C/sec (tốc độ quét nhiệt độ là 160độ/giây) Bột CaF2 thiên nhiên có kích thước hạt là 100-125mk được chứa trong( capsle polyetylen) với độ dày là 1mm cả 2 capsule ( có và không có phin lọc bù trừ ) được đặt trong một cassette . Bột CaF2 thiên nhiên được ủ ở 400° C trong 3 giờ trước khi sử dụng 2.2.1.2 Thủ tục chuẩn và đánh giá liều Các detector TL được chuẩn trên nguồn Cs-137 OB6/20 Buchle có hoạt động 20Ci Những phép đo suất liều bức xạ thực hiên bởi buồng ion hoá NE 256/600cc và hệ thống FARMER DOSIMETER 2570/1A của IAEA và VINATOM . Sai số của mức liều ở các khoảng cách khác nhau là ±02%. 2.2.1.2.1 phương pháp chuẩn liều chiếu trong không khí TLD được chiếu bởi chùm tia xạ ở khoảng cách là 1,5m từ nguồn đến TLD. Suất liều của nguồn Cs-137 ở những khoảng cách cố định biết trực tiếp từ số liệu đo bằng hệ đo liều chuẩn (Farmer-dosimeter) Dưới dạng liều chiếu , đơn vị là R . Hệ số chuẩn của electron TL được đánh giá bởi công thức Y=A*X+B (1) Y: liều chiếu ra đơn vị [mR] X: tín hiệu TL B: hằng số làm khối[mR] A: hệ số chuẩn [mR/dig] Hệ số A đánh giá bằng phương pháp bình phương tối thiểu để khớp với số hiệu thực nghiệm(1) .Để tìm được 2 giá trị A với detector có phin và không có phin lọc . .2.2.1.2.2 phương pháp đánh giá liều tương đương Hp(10) Chiếu detector TL trên phantom nước có kích thước 30*30*30 cm³ của IAEA và liều tương đương được xác định theo phương trình sau: Hp(10) = K air (E)*Cp Kair(E) = Kair(662Kev) * C(E) Hp(10) = Kair(662Kev)* C(E)* Cp Hp : liều lượng tương đương ở độ sâu 10mm Kair : Kerma ở trong không khí Cp : hệ số chuyển đổi liều lượng tương đương khi chiếu electron TL trên plantom 30*30*30 cm³ C(E) : hệ số hiệu chỉnh năng lượng Thuật toán xác định liều Hp(10) xác định năng lượng hiệu dụng của E0 của bức xạ liều lập tỷ số giữa hai tín hiệu R = TLD1/TLD2 R = 40,0*exp(-3,67.10-2*E(..))+1,248 –>E 2 . xác định hệ số hiệu chỉnh năng lượng CE hình nộm biết E, hệ số F hình nộm bằng biểu thức 10-70 Kev F hính nộm (E) = -7,0 + 0,7*E - 0,006*E 70-1250 Kev F hình nộm (E) = 1,5 + 101,0exp(-0,04*E) CE hình nộm =1/F hình nộm 3 . Xác định hệ số chuyển đổi liều tương đương Cp(10) Biết E, xác định Cp(10) bằng công thức sau : 15-80 Kev: Cp(10) = -1,0 + 0,1*E - 1,121*E² + 7,0.10 – 2,2.10*E 80-600Kev : Cp(10) = -2,3 - 7,010*E + 1,5 10 * E² - 1,1 10*E³ 4 . Xác định hế số chuyển đổi liều tương đương bề mặt da Cs(0,07) Cs(0,07) : 1-10 Kev : Cs = 0,07 ln(E) - 0,5 10-30 Kev Cs = 0,906 - 3,825 10*E + 3.42 10 *E² 30- 120 Kev : Cs = 0,35 + 7,7 10* E –1,0 10* E² + 5,5 10* E³ 120-600 Kev : Cs = 2,8 - 1,1 10* E +4,7 10* E² –8,6 10 *E³ +5,6 10 *E 5 . Xác định liều tương đương thuỷ tinh thể Cp(3) 8-25 Kw : Cp(3) = 0,944 ln(E) - 1,92 25- 150 Kw : Cp(3) = - 0,02 + 0,051* E² 150-600 Kev : Cp(3) = 2,66 - 0,013* E + 5,010* E² - 9,010* E³+ 5,6 10 *E 6 . Xác định liềuchiếu trong không khí Trường hợp kế đeo trên người hoặc hình nộm Kair=TLD1*CFhình nộm(E)=TLD1*CFhình nộm(662)*CEhình nộm(E) CE=1/F b. Trong trường chiếu trong không khí K air=TLD air+CF air(E) = TLD air * CF air (662)*CE air(E) 2.2.1.3.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp TLD dùng hợp chất CaF2 Ưu điểm: Vật liệu TLD Có thể chế tạo trong nước với số lượng lớn giá thành rẻ hơn so với nhập của nước ngoài , độ chính xác đạt được ở mức độ trung bình . Trong hoàn cảnh hiện nay việc sử dụng (CaF2 ) là tương đối phù hợp Nhược điểm: Do CaF2 phụ thuộc vào nhiều năng lượng nên việc xác định năng lượng còn chưa được chính xác năng lượng còn chưa được xác định đến kết quả Hp(10) kém chính xác nhất là đối với các nhân viên sử dụng máy Xquang do việc chiếu, chụp tia X-quang đối với các bệnh nhân không phải là ở chế độ điện cao áp cố định mà là một dải năng lượng phức tạp , chứ không phải đơn năng. 2.3 sử dụng TLD Lif và máy HARSHAW cho việc đo liều cá nhân Năm 1994 phòng thí nghiệm viện khoa học kỹ thuật hạt nhân nhận thêm được hệ máy HARSHAW-4000và 2000 casset của hãng HARSHAW của Mỹ dựa trên vật liệu LiF-Mg-Ti đang được dùng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới . Vật liệu LiF có số nguyên tử hiệu dụng Zeff= 8.14 gần tương đương với mô (7.42) - Vật liệu LiF-Mg-Ti ít phụ thuộc vào năng lượng( vài Mev) - Dải liều rộng từ vài mR đến 2.105 R - Fading không đáng kể cỡ 5% trên năm. Đường cong phát sáng của card TLD được mô tả ở nó gồm 5 đỉnh : đỉnh 1(60°C), half life(10 phút) ; đỉnh 2(120 C,1 ngày), đỉnh 3 (170°C ,3 tháng) , đỉnh 4(190°C;8,5 năm ), đỉnh 5(210°C,80 năm) Thiết lập chế độ xử lí nhiết để lấy đỉnh 4 và đỉnh 5 dùng cho đo liều cá nhân 2.3.1 Cấu hình casset TLD là loại card 2276 và card holder 8814 được chế tạo bởi hãng HARSHAW nó gồm 4 chip , kích thước của từng chip là (3.1*3.1*0.89)mm (cỡ 28mg) có phủ teflon. + Vị trí 1 : TLD-600 và card holder có phin Cu(91 mg/cm) dùng để phân biệt ngưỡng năng lượng photon thấp +Vị trí 2 : TLD-700 và card holder có PTPF(1000mg/cm) dùng để đo liều sâu Hp(10) +Vị trí 3 : TLD-700 và card holder cửa sổ mở (có mylar 17 mg/cm) dùng để đo liều nông Hs(0.7mm) +Vị trí 4 : TLD-600 và card holder(ABS 300mg/cm) tương đương thuỷ tinh thể của mắt dùng đo liều photon eye dose 2.3.2 Hệ thống tín hiệu TL Tín hiệu TL được đo bằng hệ máy HARSHAW-4000 và được truyền và lưu trữ số liệu trên máy tính PC/AT(bằng chương trình file manager ver.2.5.1) đo lần lượt 4 chip của 1 card Chế độ hoạt động như sau: high voltage=695V preheat tempreratime=160° , time preheat:10 sec. Max temperatime : 270°, time acquire=20sec Aneal temperatime : 3000 C, time aneal = 5 sec Temperatime rate:160° C/sec 2.3.3 Thủ tục chuẩn card-2276 trên nguồn Cs-137 và phương pháp đánh giá liều tương đương TLD được chiếu tại khoảng cách 1,5m trong không khí trên nguồn Cs-137. Liếu chiếu chuẩn là 100mR với 20 card được chiếu cho số đọc trung bình của từng chip( chế độ đo trên reader-4000) như sau: Chip 1:10.34 nc Chip 2:10.965 nc Chip 3:11.53 nc Chip 4:10.58 nc Hệ số chuẩn độ nhạy của các chip nằm từ 0.9- 1.1 cho thấy sự khá đồng đều của các chip (mới thứ 20 card trong số 200) . Như vậy sơ bộ có thể sử dụng chúng vào đo liếu cá nhân với sai số cho phép đo (cỡ 20%không hiệu chỉnh hệ số độ nhạy) còn muốn phép đo được chính xác hơn thì cần hiệu chỉnh hệ số độ nhạy. hệ số chuẩn liều của từng chip với card holder họ 8814 được xác định như sau Sj-Bj Xj= j =i =1- 4 X Sj : tín hiệu đọc TL chuẩn ( đơn vị nc ) Bj : tín hiệu TL phòng X : xuất liều chiếu. 2.3.4 Tính liều tương đương bằng chương trình DOELAP Cho phép sử dụng với card hobler 8814 và card 2276(4 chip) Sj-Bj Xj= j =i =1- 4 Ki Sj : tín hiệu TL cá nhân (đo được ) Bj : tín hiệu TL phòng Kj : hệ số chuẩn liều của từng chip. Xj : liều cần tính để đưa vào DOELAP và chương trình DOELAP sẽ tính ra kết quả liều tương đương Hd(Hp(10)) và Hs(Hs(0,07)) đơn vị [rem]và Ep Kết luận: Số liều đo liều cá nhân đều được lưu trữ vào máy tính để kiểm soát liều mà nhân viên được nhân hàng tháng , hàng năm , trong suốt thời gian tiếp xúc với phóng xạ ,giá trị liều cho phép đưa ra ở TCVN 43-97-98 . Như vậy ,nếu nhân viên bị nhiễm liều vượt mức cho phép sẽ được phát hiên ngay Mục tiêu chính của việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân cho những người tiếp xúc với bức xạ là để đánh giá và giới hạn liều bức xạ cho những người tiếp xúc với bức xạ Ngoài ra việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân còn cung cấp thêm thông tin và về những điều kiện ở nơi làm việc và thông tin trong trường hợp mất an toàn(tai nạn). Bảng 1 kết quả tính toán độ nhảy chuẩn F Năng lượng Mev CaF2 11,28 LiF 1,31 0,01 0,015 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,01 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 12,28 13,37 13,59 12,56 10,59 8,31 4,81 2,92 1,53 1,21 1,06 1,03 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,03 1,06 1,08 1,12 1,18 1,22 1,28 1,28 1,27 1,23 1,19 1,14 1,06 1,03 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 Chương 3 Các Hiệu ứng sinh học của bức xạ khi tiếp xúc với vật chất ở việt nam , việc sử dụng các nguồn phóng xạ đang ngày càng phát triển rộng rãi. Hiện nay Viện KH & KTHN có nhiệm vụ theo dõi liều cá nhân của các nhân viên làm cộng việc trong các khoa X quang và xạ trị . Do đó , vấn đề đặt ra cho phòng ATBX là phải theo dõi , đánh giá mức giới hạn liều hàng năm hiện nay đối với nhân viên bức xạ (như giới hạn liều hiệu dụng , giới hạn liều tương đương đối với da và mắt )và đối với các thành viên khác trong cộng đồng . Phải đưa ra được liều hiệu dụng tương đương ứng với từng loài công việc và tường thành phần . Đưa ra được giới hạn liều hàng năm đối với nhân viên bức xạ và các thành viên khác trong công chúng . Các hiệu ứng sinh học của bức xạ ion hoá khi Tương tác của bức xạ đối với tế bào sống. 3.1 Sự truyền năng lượng tuyến tính : Năng lượng bị hấp thụ của bức xạ trong vật chất chưa đủ để đặc trưng cho hiệu ứng sinh học xảy ra trong vật chất đó là vì thực nghiệm cho thấy hiệu ứng sinh học phụ thuộc vào sự phân bố của năng lượng trên đường đi của bức xạ trong vật chất . Một đại lượng có tên gọi là hệ số truyền năng lượng tuyến tính LET(linear energy trasfer) Được tính bằng tỉ số giữa năng lượng dE mà bức xạ bị hấp thụ trên quãng đường dl của bức xạ đi được trong vật chất Biểu thức định nghĩa của LET: L=dE/dl Sự phân bố năng lượng bị hấp thụ của bức xạ trong vật chất lại tuỳ thuộc vào bản chất của mỗi loại bức xạ . Những bức xạ có LET thấp là tia X , tia gamma, và hạt bêta. Những bức xạ có LET cao là các hạt alpha(a) , và các hạt proton. Bảng số 2: Giá trị LET trung bình của các bức xạ khác nhau Bức xạ Hạt gây tác dụng ion hoá LET(Kev/mm) Mật độ các ion/1mm Tia X 20-30Mev Electron thứ cấp 0,28 8,5 Gamma(Ra,Co) Electron thứ cấp 0,36 11 Tia X 30-180 Kw Electron thứ cấp 3,2 100 Tia X 8Kev Electron thứ cấp 4,7 145 Tia a 5,5 Mev Ion hoá trực tiếp 120 3,700 Nơtron 12 Mev Proton 3,5 290 3.2 Liều chiếu Để đình lượng một bức xạ nào đó nhiều hay ít , người ta dùng khái niệm liều .Và dựa vào tác dụng ion hoá của bức xạ gây ra trong không khí . Đơn vị đầu tiên là Rơnghen (R): 1Rơnghen (R) là một lượng bức xạ gamma (tia X hoặc tia gamma) . Khi đi qua 1cm³) không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn (0° C,760mmHg) thì tạo thành một đơn vị điện tích của mỗi loại ion. Trong hệ đơn vị cũ điện tích của electron được tính bằng 4,8.10 đơn vị điện tích .Trong hệ đơn vị SI điện tích tính bằng Culong(C) thì một đơn vị điện tích có giá trị bằng 1,6.10 (C) 1/4,8.10 =3,3.10 (C) . Như vậy 1R là một lượng bức xạ gamma khi đi qua một cm³ không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn thì gây tác dụng ion hoá và tạo thành một điện tích là 3,3.10 (C). Tính cho một đơn vị khối lượng 1R=3,3.10 (C) /0,001293(g) = 2,58.10 (C/kg)=2,58.10(C/g) 3.3 Liều hấp thụ : Đo liều bức xạ bằng Rơnghen hạn chế việc áp dụng cho các loại bức xạ khác gamma. Người ta dùng đơn vị khác có tên là: 1Rad=100erg/g 1Rad là một lượng bức xạ khi đi qua vật chất truyền năng lượng 100erg cho 1g vật chất . Trong hệ SI dùng đơn vị có tên Gray(Gy) 1Gy=1J/kg 1Gy=100Rad 3.4 Hiệu ứng tất định: Sự chết đi của tế bào do tổn thương không thể phục hồi tế bào có tốc độ phân chia sinh sản cao trong vòng vài giờ hoặc vài ngày sau khi bị chiếu xạ ở liều đủ lớn . Mức độ giết chết tế bào tăng theo sự tăng của liều xạ . Nếu một số đủ lớn các tế bào bị giết chết thì chức năng của các cơ quan hoặc tổ chức của các tế bào đó dần bị yếu đi và sẽ gây nguy hiểm cho sức khoẻ con người .Những hiệu ứng này gọi là hiệu ứng tất định. Nếu cá nhân nào đang bị chiếu có sức khoẻ yếu sẽ bị nhiễm bệnh .Còn đối với những cá nhân khoẻ mạnh thì xác suất bị tổn thương gần như bằng không , tại mức liều xạ cao ?/ hàng trăm, hàng nghìn mSv phụ thuộc vào từng bộ phận tổ chức tế bào . Ví Dụ: Mức liều ngưỡng để gây vô sinh tạm thời tinh hoàn ở đàn ông cỡ 150mGy trong trường hợp chiếu một lần và khoảng 400 mGy/năm . Giá trị ngưỡng liều xạ tương ứng để gây bất dục vĩnh viễn là 3,5-6 Gy/1lần và khoảng 2 Gy/1năm.Với phụ nữ chiếu xạ trực tiếp lên buồng trứng là 2,5- 6 Gy và gây vô sinh vĩnh viễn là khoảng 200 mSv/năm Mức ngưỡng liều gây lên đục thuỷ tinh thể làm giảm thị lực từ 2-10 Gy/1lần Với bức xạ LET thấp còn đối với bức xạ LET cao mức liều ngưỡng đục nhân mắt là 2 hoặc 3 thấp hơn. Mức liều ngưỡng gây nên triệu trứng đình trệ quá trình hình thành máu là khoảng 500mGy trong trường hợp chiếu xạ một lần trên toàn bộ phần tuỷ . Hiệu ứng ngẫu nhiên: Là hiệu ứng gây ra bởi những thay đổi trong các tế bào bình thường gây bởi sự tác dụng của bức xạ ion hoá được coi là xác suất nhỏ xảy ra ở mức liều xạ thấp . Xác suất của những thay đổi như vậy trong một tập hợp số đông các tế bào tỉ lệ thuận với liều xạ trong khoảng liều rất thấp gọi là dải liều micro.Mức liều để xảy ra hiệu ứng ngẫu nhiên phụ thuộc vào kích thước của bia tế bào và phụ thuộc vào hệ số truyền năng lượng tuyến tính (LET)của bức xạ . Liều hấp thụ 1Gy bức xạ alpha nguy hiểm hơn 1Gy của bức xạ gamma khoảng 20 lần . Những liều xạ nhỏ có thể gây tổn thương các phần tử trong các tế bào đơn độc , nhưng các tế bào đơn độc không có ảnh hưởng gì đến sức khoẻ . DNA , thành phần cơ bản của gen, điều khiển việc sinh sản ra các nhân tế bào cùng loại .Con đường duy nhất mà liều xạ thấp có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ là gây ra tổn thương nghiêm trong cho các phần tử DNA . Nếu một tế bào có DNA bị tổn thương tiếp tục sản sinh ra các tế bào khác , thì tổn thương đó có thể tiếp tục nhân mãi lên . Kết quả có thể là các tế bào không bình thường được hình thành.Về lâu dài việc đó có thể ảnh hưởng tới cơ thể . Có hai loại hiệu ứng ngẫu nhiên chung nhất đã được biết đến rất rõ . Loại thứ nhất xảy ra trong các tế bào của cơ thể có thể dẫn đến gây ung thư cho người bị chiếu xạ . Loại thứ 2 xảy ra trong tế bào tổ chức tạo phôi và có thể dẫn đến dị dạng di truyền trong thế hệ con cháu của người bị nhiễm xạ . Theo thống kê, cứ bốn ca thì có ít hơn một ca chết do ung thư và phóng xạ chỉ liên quan đến một phần rất nhỏ trong số các ca chết do ung thư . Rõ ràng là qúa trình đi từ việc sinh ra một cặp ion trong DNA đến việc phát triển thành căn bệnh ung thư là hoàn toàn hiếm hoi. Trong tổng số 3350 ca chết do ung thư đựơc ghi nhận ở Nhật Bản thì chỉ có 350 ca có thể qui do nhiễm xạ từ vụ ném bom nguyên tử . Trong số cộng đồng dân cư bình thường chỉ có 4% những ca chết do ung thư là có qui là do phóng xạ mà hầu hết các số đó là các bức xạ đến từ nguồn tự nhiên chung ta không thể kiểm soát nổi (UNSCAER 1993 REPORT). Các trọng số Xác suất của các hiệu ứng ngẫu nhiên không chỉ phụ thuộc vào liều hấp thụ màcòn phụ thuộc vào loại và năng lượng bức xạ và phụ thuộc vào từng tổ chức tế bào cụ thể trên cơ thể con người .Bởi vậy liều hấp thụ cần phải được nhân với hai hệ số được gọi là trọng số . Các trọng số liên quan đến loại và năng lượng được gọi là trọng số bức xạ kí hiệu là Wt giá trị của nó phụ thuộc vào loại và năng lượng của bức xạ chiếu lên cơ thể hoặc trong trường hợp nguồn phóng xạ xâm nhập vào bên trong của cơ thể và phát ra bức xạ . Giá trị Wr có liên quan mật thiết đến hệ số truyền năng lượng tuyến tính(LET) của bức xạ Bảng 3. Liệt kê các giá trị của trọng số bức xạ Wr Loại bức xạ và giải nănglượng Trọng số bức xạWr Bức xạ photon với bức xạ bất kỳ 1 Các điện tử và các bụi phóng xạ với mọi năng lượng 1 Các nơtron .năng lượng <10Kev .năng lưọng từ 10Kev-100Kev .năng lưọng từ 100Kev-2Mev .năng lưọng từ 2Mev-20Mev .năng lưọng từ >20Mev 5 10 20 10 5 Các proton hay nói khác hơn là các proton giật lùi có năng lượng lớn hơn 2Mev 5 Các hạt alpha,các sản phẩm phân hạch và các hạt nhân nặng 20 Liều tương đương: Liều tương đương H là liều hấp thụ trong tổ chức mô tế bào được nhân với trọng số bức xạ và năng lượng tương ứng . Liều tương đương H trong tổ chức T được xác định Ht= ồ Wt .Dtr Dtr : liều hấp thụ tính trung bình trên tổ chức hoặc cơ quan T do bức xạ R gây nên đơn vị là J/kg=1Sv 3.8 liều hiệu dụng(E) Liều tương đương trong các tổ chức hoặc các cơ quan T nhân với trọng số mô Wt để thu được nhiều hiệu dụng E Liều hiệu dụng E chính là tổng của các liều tương đương đã được nhân với trọng số mô Ht trong tất cả các tổ chức mô hoặc cơ quan E=ồ Wt .Ht Ht : Liều tương đương trong tổ chức mô Bảng 4: Các giá trị trọng số mô Wt của các tổ chức , cơ quan trong cơ thể Tổ chức cơ quan trong cơ thể Trọng số tổ chức mô Wt Tuyến sinh dục Tuỷ đỏ xương Ruột già Phổi Dạ dày Bàng quang Ngực Gan Thực quản Tuyến giáp trạng Xương Bề mặt của xương Các phần còn lại của cơ thể 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,05 Tổng cộng 1,0 3.9 Sự xâm nhập của các chất phóng xạ vào cơ thể . Sự xâm nhập của một lượng chất phóng xạ vào cơ thể trong khoảng một thời gian nó tồn tại trong cơ thể nó sẽ gây ra một liều tương đương ở các tổ chức cơ quan với suất liều biến đổi liên tục . Tích phân theo thời gian của suất liều tương đương gọi là liều tương đương uỷ thác . Sơ đồ tóm tắt về loại liều bức xạ trong an toàn Liều hấp thụ Là năng lượng bức xạ truyền cho một đơn vị khối lương chất hấp thụ ¯ Liều tương đương Là liều hấp thụ có tính đến các hiệu ứng sinh học của các loại khác nhau và năng lượng của bức xạ ¯ Liều hiệu dụng Là liều tương đương có tính đến tính mẫm cảm dễ mắc bệnh của các tổ chức mô và cơ quan khác nhau. Những biểu hiện của bệnh nhiễm xạ Đối với hầu hết các loại bệnh ung thư gây tử vong do phóng xạ . Sau một thời gian đầu , gọi là giai đoạn ủ bệnh tối thiểu thì đều có chung một tiến trình dẫn đến tử vong giống như lá các ca ung thư tự nhiên khác . Sau một thời gian ủ bệnh tối thiểu tốc độ phát triển bệnh sẽ tăng lên trong một số năm sau khi bị chiếu xạ và sau đó gần như giữ không đổi Khả năng tử vong do liều xạ vượt trội độc lập hoàn toàn với khả năng tử vong tự nhiên Bảng 5 : Hệ số thống kê vượt trội đối với các hiệu ứng ngẫu nhiên . Mức độ tổn hại (10` ² per Sv) Nhóm người Bị ung thư Ung thư gây Tử vong Ung thư không Gây tử vong Các hiệu ứng Di truyền Tổng cộng Nhân viên bức xạ 4,0 0,8 0,8 5,6 Toàn bộ dân Chúng 5,0 1,0 1,3 7,3 3.11 Những ảnh hưởng của bức xạ với bào thai Sự chiếu xạ phôi thai trong thời gian 3 tuần đầu sau khi thụ tinh dường như không gây ra các hiệu ứng tất định hay hiệu ứng ngẫu nhiên đối với đứa trẻ được sinh ra, mặc dù hệ thần kinh trung ương và tim đã bắt đầu phát triển ngay tử tuần thứ 3 .Trong khoảng thời gian hình thành các cơ quan còn lại nếu bị chiếu xạ có thể chiếu đến các dị tật bẩm sinh khi đứa trẻ được sinh ra . Đối với đứa trẻ bị chiếu xạ toàn thân ở Hirosima và Nagasaki (Nhật Bản) người ta phát hiện được hai số liệu quan trọng : Giảm trị số thông minh(IQ) khoảng 30 điểm tính cho 1Sv đối với những đứa trẻ bịnh chiếu xạ khi đang ở thời kì khoảng 8-15 tuần sau khi thụ tinh . Số trẻ em mắc trứng bệnh chậm phát triển nặng tăng theo mức liều xạ 3.12 Hệ thống các qui tắc của ICRP về an toàn bức xạ Mong muốn của ICRP là ngăn ngừa việc xảy ra các hiệu ứng tất định bằng cách duy trì mức liều ngưỡng cho phép và bảo đảm rằng các biệm pháp cần thiết phải được thực hiện để giảm nhỏ các hiệu ứng ngẫu nhiên Qui tắc an toàn phóng xạ do ICRP khuyến cáo dựa vào những nguyên lý sau: + Không một công việc nào có liên quan đến nguy cơ bị nhiễm xạ được chấp nhận trừ khi trừ khi công việc đó sinh lợi cho cá nhân bị chiếu nhiều hơn là tổn hại do nó gây ra + Khi làm việc với một nguồn phóng xạ cụ thể nào đó thì độ lớn liều cá nhân,số người bị chiếu và những người làm lân cận tất cả cần phải bảo đảm càng thấp càng tốt + Phải luôn đặt mục đích bảo đảm rằng không có cá nhân nào bị nhiễm xạ một cách không cần thiết trong các trường hợp thực hành bảo đảm bình thường. Không phải tất cả các nguồn đều dễ dàng kiểm soát được bằng biệm pháp tác động trực tiếp lên nguồn và cần phải xác định rõ nguồn nào có thể làm việc được trước khi chọn mức liều giới hạn Mức liều giới hạn về liều qui định bởi qui chế của ICRP , NHMRC, WA Liều xạ nghề nghiệp - Mức giới hạn đối với các nhân viên bức xạ -mức liều hiệu dụng 20mSv/năm (tính trung bình 5 năm ) và không quá 50mSv/năm Giới hạn liều đối với thuỷ tinh thể của mắt (liều tương đương ) 150mSv/năm Giới hạn liều đối với da là 500mSv/năm Giới hạn liều trong khi mang thai là 2mSv Giới hạn đối với cộng đồng - Là 1mSv/năm ( tính trung bình cho 5 năm ) chương 4 Số liệu thực nghiệm Thực nghiệm: 4.1 Mô tả phòng chuẩn: Nguồn bức xạ chuẩn Cs-137,OB6/Buchler,hoạt độ:20Ci Hệ thông gia đỡ Chuẩn định vị : Cố địnhbàn định vị ở vị trí cần thiết (cách nguồn 1,5 m)bằng cách sử dụng hệ thống laser định vị Hệ đo chuẩn cấp 2 quốc tế của Tổ Chức Nguyên Tử Năng Quốc tế với các thiết bị. + Máy đo điện tích chuẩn FARMER NE 2570/A. + Buồng ion hoá chuẩn NE 2575,600cc. Hình nộm tấm có kích thước (30x30x15)cm³ làm bằng vật liệu tương đương mô ,thành phần gồm 76,2% ôxi ; 11,1% Carbon; 10,1% hyđro; và 1,6%Nitơ. Bàn điều khiển đặt bên ngoài phòng chuẩn có chức năng đIều khiển đóng mở nguồn , điều khiển , camera theo dõi quá trình chiếu chuẩn 4.2 Phòng đo -Máy HARSAW : +Bộ phận nung bằng hơi gas +Hai detector +Hệthốngcungcấpđiệncôngtắc Máy nung do Vinten intrument Ltd sản xuất - Cách đo Nung (Lif) 300°C /1 giờ ,ủ 80°C trong 1giờ Quá trình nâng nhiệt theo bậc thang cụ thể *Bậc thang thứ nhất : 160°c được giữ trong 10 giây *Bậc thang thứ hai :270°c được giữ trong 20 giây *nhiệt độ ủ là 300°C trong 5 giây * Tốc độ nung là :16°C /giây Xử lí số liệu TL được đo bằng hệ máy Harshaw-4500 Và được truyền và luu trữ trên máy tính PC/AT(bằng chương trình File Mannager Ver 2.51) . Đo lầnlượt 4 chíp của card.tính liều bằng (mR) và (mSv) 7 2 7 1 4 3 33 8 6 5 Hình 3:sơ đồ hệ chiếu chuẩn 1:nguồn Cs 2:buông ion hoá 3:camera 4:bàn định vị 5:máy đo đIện tích 6:bàn điềukhiển 7:laser định vị 8:phòng chuẩn 4.3 Cấu tạo của liều kế TLD –Lif Hộp của liều kế làm bằng nhựa plastic 5cm*7cm ,chiều dày 0.5cm Để đảm bảo đIều kiện cân bằng điện tích , bên trong có chứa 4 lỗ tròn để chứa 4 chíp làm bằng vật liệu Lif , kích thước của từng chíp là (3.1*3.1*0.89)mm (cỡ 28 mg) có phủ Telfon +vị trí chíp 1 : TLD-600 và card holder Cu (91mg/cm² dùng để pghân biệt ngưỡng năng lượng photon thấp + Vị trí chíp 2 : TLD –700 và card holder có PTPF(1000mg/cm²) dùng để đo liều sâu Hp(10) + Vị trí chíp 3 : TLD –700 và card holder cửa sổ mở (có myfar 17mg/cm) dùng để đo liều nông Hs(0.07) Hộp của Liều kế + Vị trí chíp 4 : TLD và card holder (ABS 300mg/cm²) tương đương thuỷ tinh thể của mắt dùng để đo liều phôtôn mắt 5 1:chip 1. 6 2:chip 2 3:chip 3. 4:chip 4. 5:lắp trên của hộpliều kế 6:lắp dưới của hộp liều kế hình 4: cấu tạo của liều kế LTD – LIF Bảng 6: Kết quả đo trên máy Harshaw(dùng TLD-LIF ) củabệnh viện ở Hải Phòng Date Time Card Id (i) (ii) (iii) (iv) Units 5/10/02 13:16:13 PMT noise .0532 .0391 .0316 .0266 NC 5/10/02 13:17:16 178.4 178.4 188.6 188.4 NC 5/10/02 13:18:04 15021 251.6 239.7 mSv 5/10/02 13:28:18 15018 338.8 376.2 mSv 5/10/02 13:29:22 13748 244.8 258.4 mSv 5/10/02 13:30:20 15026 262.1 273.0 mSv 5/10/02 13:31:21 14463 863.1 924.5 mSv 5/10/02 13:32:23 15034 296.5 299.6 mSv 5/10/02 13:33:22 15467 351.6 397.5 mSv 5/10/02 13:34:52 15235 343.6 296.7 mSv 5/10/02 13:35:53 13347 362.9 284.8 mSv 5/10/02 13:36:57 15010 360.4 306.8 mSv 5/10/02 13:38:02 12467 307.3 302.7 mSv 5/10/02 13:39:09 12755 291.6 266.8 mSv 5/10/02 13:40:13 15035 287.7 306.7 mSv 5/10/02 13:41:19 16053 285.7 303.5 mSv 5/10/02 13:42:33 13708 286.8 320.8 mSv 5/10/02 13:43:49 14977 255.6 259.3 mSv 5/10/02 13:44:56 15890 238.7 236.3 mSv 5/10/02 13:46:15 12942 249.0 260.9 mSv 5/10/02 13:47:36 13775 332.3 147.7 mSv 5/10/02 13:48:39 13775 816.3 380.2 mSv 5/10/02 13:49:45 15047 257.8 314.8 mSv 5/10/02 13:52:15 14978 318.6 326.5 mSv 3/25/02 14:04:48 PMT noise .0384 .0355 .0176 .0313 NC 3/25/02 14:05:48 177.5 178.1 189.5 188.1 NC 3/25/02 14:07:10 13840 170.2 201.1 mSv 3/25/02 14:09:21 15993 171.3 295.4 mSv 3/25/02 14:10:29 14451 211.3 229.3 mSv 3/25/02 14:11:25 13506 201.7 304.5 mSv 3/25/02 14:12:26 13256 183.3 223.0 mSv 3/25/02 14:13:26 15843 166.0 231.7 mSv 3/25/02 14:15:51 15814 228.3 257.8 mSv 3/25/02 14:16:52 15978 212.0 340.1 mSv 3/25/02 14:17:54 14592 226.1 375.8 mSv 3/25/02 14:18:57 14662 171.8 377.7 mSv 3/25/02 14:20:01 14892 204.9 240.4 mSv 3/25/02 14:21:04 16016 209.3 231.1 mSv 3/25/02 14:22:06 13300 180.3 238.5 mSv 3/25/02 14:23:10 12726 172.6 230.6 mSv 3/25/02 14:24:14 13512 182.7 248.4 mSv 3/25/02 14:25:22 14949 190.1 255.6 mSv 3/25/02 14:26:24 15689 193.4 224.1 mSv 3/25/02 14:27:29 15162 211.2 289.1 mSv 3/25/02 14:28:35 15921 193.7 232.0 mSv 3/25/02 14:29:39 13021 198.9 202.8 mSv 3/25/02 14:30:45 14347 212.8 226.5 mSv 3/25/02 14:31:49 15562 1.512 1.549 mSv 3/25/02 14:32:55 14856 195.4 209.4 mSv Bảng 7 : Hp , Hs thực sau khi trừ phông môi trường Bệnh viện Hà nội Tt Code CN Số card Họ và tên Hp(10) mSv Hs mSv Ghi chú Khoa máy –KT phóng xạ 1 0054 13748 Nguyên Thanh Hùng <0.08 <0.08 2 0002 15467 Lê minh Thái 0.10 0.15 3 0003 14351 Nguyễn anh Tuấn <0.08 <0.08 4 0004 15047 Nguyễn thế Hưng <0.08 <0.08 5 0049 13775 Lê văn Tinh 332.0 147.0 6 0055 12943 Nguyễn manh Hùng <0.08 <0.08 Khoa X -quang 1 0005 13977 đỗ doãn Thuận <0.08 <0.08 2 0010 12467 Nguyễn quang Sinh <0.08 <0.08 3 0035 15232 Nguyễn quang Hải <0.08 <0.08 4 0046 12019 Nguyễn văn Thi <0.08 <0.08 5 0036 15916 Chu thu Hà 0.10 <0.08 6 0050 12755 Trần văn Kiểm <0.08 <0.08 7 0047 15012 Lương văn Thực 0.17 0.13 8 0042 15035 Phạm thị Yên <0.08 <0.08 9 0043 15235 Nguyễn văn Hùng <0.08 <0.08 10 0056 14994 Doãn xuân Hồng <0.08 0.09 11 0044 13055 Lê trọng Tố <0.08 <0.08 12 0058 13347 Nguyễn ngọc Toàn <0.08 <0.08 13 0006 15010 Nguyễn đăng Hà <0.08 <0.08 14 0009 15932 đào thanh Lâm <0.08 <0.08 15 0008 15026 Lê nguyễn Hách <0.08 <0.08 Khoa xạ 1 1 0015 13708 Nguyễn hữu Hợi <0.08 <0.08 2 0057 14977 Lê chính Đại <0.08 <0.08 3 0017 13754 Trần minh Tâm <0.08 <0.08 4 0018 15018 Vương quang Tuấn 0.09 0.12 5 0019 16053 đặng đức Thịnh <0.08 <0.08 6 0045 14978 Nguyễn đình Thịnh <0.08 <0.08 7 0059 15890 Nguyễn văn Tuyền <0.08 <0.08 Khoa xạ 2 1 0048 15034 Tô anh Dũng <0.08 <0.08 2 0053 15044 đặng Bắc <0.08 <0.08 3 0038 12958 Bùi Quang 0.11 0.11 4 0041 15505 Phạm tất Vinh <0.08 <0.08 5 0052 14463 đặng thị Thanh 0.51 0.67 6 0039 12045 Hoàng thanh Tùng <0.08 <0.08 7 0040 12593 Trương thị Thoa <0.08 <0.08 Bảng 8 : Hp , Hs thực sau khi trừ phông môi trường Của viện KTHN Code CN Số CARD Họ và tên Hp(10s MSv Hs mSv Ghi chu Khoa X-quang 0003 15921 TháI khắc Châu <0.08 <0.08 0035 12716 Phạm anh Tuấn <0.08 <0.08 0004 12997 Trần hữu Toàn <0.08 <0.08 0020 14956 Nguyễn Duy <0.08 <0.08 0059 13300 Nguyễn văn Hậu <0.08 <0.08 0009 15095 Phạm Khánh <0.08 <0.08 0007 14949 Nguyễn đình Khả <0.08 <0.08 0037 15162 Trần an Dương <0.08 <0.08 0059 12464 Nguyễn Khang <0.08 <0.08 0002 15839 Nguyễn Quang <0.08 <0.08 0018 16016 đỗ duy Thứ <0.08 <0.08 0008 15562 Nguyễn Mạnh <0.08 <0.08 0057 14662 Phạm Cương <0.08 <0.08 0060 12704 Hoàng Khánh <0.08 <0.08 0015 14892 Tiến Thành <0.08 <0.08 0012 14670 đỗ thị Phức <0.08 <0.08 0014 13519 Nguyễn Sâm <0.08 <0.08 0005 13512 Lê Hùng <0.08 <0.08 0055 12473 Trạch văn Đoành 1.51 2.20 0061 15689 Bùi duy Khi <0.08 <0.08 0062 13021 Thạch bảo Kha 1.33 1.30 Khoa xạ trị 0026 15978 Nguyễn thanh Bình <0.08 0.13 0052 13506 Nguyễn thanh Danh <0.08 <0.08 0030 13256 Lê thị Hân <0.08 <0.08 0043 15814 Lê thị Phương <0.08 <0.08 0044 15993 Phạm ngọc Tiến <0.13 <0.08 0045 15844 Nguyễn thị Vang <0.08 <0.08 0046 14451 Phạm đức Lộc <0.08 <0.08 0031 14592 Nguyễn thanh Hoa <0.08 <0.08 Khoa trang bị 0050 12820 Nguyễn trường Sơn <0.08 <0.08 0051 14719 Nguyễn phương Bảo <0.08 <0.08 Kho <0.08 <0.08 Kho <0.08 <0.08 Ghi chú: Hp(10)là liều tương đương dưới da 10mm Hs là liều tương đương dưới da 0.07mm Hp(10),Hs trên bảng là giá trị đo thực sau khi trừ không môi trường(0.08mSv/tháng). Giới hạn liều nghề nghiệp cho phép 1.67 mSv/tháng chương 5 kết luận và kiến nghị 5.1 kết luận: Việc phát minh ra tia X và các chất phóng xạ đã ứng dụng rất nhiều vào các lĩnh vực khoa học kỹ thuật ,y học ,công nghệ thực phẩm …. đã kéo theo sự ảnh hưởng đến sức khoẻ của những người tiếp xúc với phóng xạ . Cộng đồng thế giới đã thông qua các tổ chức như ICRP hội đồng khoa học của liên hiệp quốc ,về những ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử và cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA)đã xây dựng tiêu chuẩn rất chặt chẽ với giới hạn liều lượng (đối với công chúng : 1-2 mSv/năm và với công nhân trong nghề bức xạ : 20 mSv/năm). Để kiểm soát liều bức xạ cá nhân thường xuyên thì mỗi người phải đeo một liều kế cá nhân . Dụng cụ đo liều kế truyền thống dựa trên cơ sở phim được đựng trong một hộp kín sáng . Bức xạ qua phim đó tạo nên hình ảnh . Bằng cách rửa phim và đo độ tối trên phim hàng tháng thì sẽ tính được liều bức xạ mà người mang liều kế đó nhận được . Sau mỗi lần kiểm tra phải thay phim mới . Ngày nay nhiều nước trên thế giới đã chuyển hướng dùng detector nhiệt huỳnh quang (TLD) ể đo liều lượng cá nhân thay cho phương pháp bằng phim .Loại này nhạy hơn và sử dụng lại nhiều lần , bao trùm một giải liều rộng và hầu hết vật liệu TLD có hiệu ứng Fading thấp. Mục tiêu chính của việc kiểm tra liều lượng bức xạ cho người tiếp xúc với bức xạ , ngoài việc kiểm tra còn cung cấp cho họ những thông tin về điều kiện làm việc và thông tin cảnh báo trong trường hợp mất an toàn . So sánh kết quả của hai đơn vị sử dụng liều kế (TLD - LiF) bệnh viện ở Hà Nội loại Dosimeter : Harshaw-Mỹ nguồn tiếp xúc là Co-60 và Bệnh Viện Quân Đội loại Dosimeter : Harshaw- Mỹ với nguồn tiếp xúc là máy phát tia X . Như đã trình bày ở phần số liệu và thực nghiệm cho thấy : Nhân viên tiếp xúc với nguồn bức xạ ion hoá ở bệnh viện lớn hơn và có một trường hợp được báo động là vì liều chiếu quá cao gấp 16 lần giới hạn tối đa cho phép và một trường hợp ở Bệnh Viện Quân Đội –là nhận liều cao gấp 9 lần phông môi trường . Nhưng nhìn chung liều bức xạ /1năm của các cán bộ làm việc bức xạ ion hoá là thấp . Qua số liệu trên cho thấy việc cần và nhất thiết đối với các nhân viên tiếp xúc với nguồn bức xạ là phải đeo liều kế thường xuyên để bảo vệ cho mình và gia đình mình 5.2 Kiến nghị: Để việc đánh giá liều được chính xác và phản ánh đúng liều bị chiếu đề nghị các cán bộ làm việc với bức xạ ion hoá cần phải tuân thủ nội qui đeo liều kế một cách nghiêm túc Đề nghị các cơ quan nhà nước sớm ra văn bản để tất cả các cán bộ làm việc với nguồn ion hoá đều được kiểm tra liều bức xạ và chế độ đãi ngộ cho các nhân viên này và đầu tư hơn nữa cho viện KH-KTHN và đặc biệt là phòng an toàn bức xạ của trung tâm mục lục trang Mở đầu 1 Chương 1 Tiêu chuẩn an toàn bức xạ cho nghề nghiệp 3 1.1 Đối tượng Đo kiểm tra phóng xạ ,môi trường ,nhân viên Các kỹ thuật liều lượng Chương 2 Phương pháp đo liều , chuẩn và sử dụng liều kế cá 8 nhân cho nhân viên tiếp xúc với nguồn bức xạ ion hoá 2.1 Nguyên lý của liều kế TLD 2.1.1 Hiện tượng nhiệt phát quang 2.1.2 Nguyên lý của liều kế TLD 2.2 Sử dụng liều kế TLD CAF2 vào đo liều cá nhân 2.2.1 Tính chất hợp chất CAF2 2.2.2 Thiết bị đọc kết quả 2.2.3 Thủ tục chuẩn và phương pháp đánh giá liều 2.2.3. 1 Phương pháp chuẩn liều trong không khí 2.2.3.2 .Phương pháp đánh giá liều tương đương Hp(10) 2.2.3.3. Ưu ,nhược điểm của phương pháp dùng TLD hợp chất của CaF2 2.3. Sử dụng TLD LIF và máy HARSHAW cho việc đo liều cá nhân 2.3.1 Cấu hình casset 2.3.2 Hệ thống đo tín hiệu TLD 2.3.3 Thủ tục chuẩn card –2276 trên nguồn Cs-137 và phương pháp đánh giá liều tương đương 2.3.4 Tính liều tương đương bằg chương trình DOELAP Chương 3 các hiệu ứng sinh học của bức xạ khi 19 tiếp xúc với vật chất 3.1 Sự truyền năng lượng tuyến tính 3.2 Liều chiếu 3.3 Liều hấp thụ 3.4 Hiệu ứng tất định 3.5 Hiệu ứng ngẫu nhiên Các trọng số Liều tương đương Liều hiệu dụng Sự xâm nhạp của các chất phóng xạ vào cơ thể Những biểu hiện của bệnh nhiễm xạ Những ảnh hưởng của bức xạ với bào thai Hệ thống các qui tắc của ICRP về việc an toàn bức xạ Chương 4 số liệu thực nghiệm 28 4.1 Mô tả phòng chuẩn Thiết bị đo Số liệu thực nghiệm Chương 5 kết luận và kiến nghị 36 5.1 Kết luận Kiến nghị Lời cám ơn Em xin chân thành cám ơn thầy Trần Thanh Minh và thầy Nguyễn Mạnh Hùng , cùng toàn thể các cán bộ thuộc phòng thí nghiệm đo liều thuộc Trung Tâm An Toàn Bức Xạ đã tận tình hướng dẫn , chỉ bảo , giúp đỡ em hoàn thành bản luận văn này. Đồng thời , qua đây em cũng xin bầy tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo trong khoa Vật Lý và tổ bộ môn Vật Lý Hạt Nhân Trường đại học Khoa Học Tự Nhiên đã dạy dỗ em và các bạn giúp đỡ rất nhiều trong suốt những năm học vừa qua Hà Nội tháng 5 năm 2002 Sinh Viên Chu Thị Xuân Thơi