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

iểm tra liều lượng cá nhân để cảnh báo cho người làm việc trong trường bức xạ hạt nhân là hết sức cần thiết và không thể thiếu được. Từ năm 1990 Uỷ ban An Toàn Bức Xạ Quốc Tế ( ICRP ) đã ban hành khuyến cáo liên quan tới các qui định mới về liều giới hạn nhằm nâng cao mức an toàn cho dân chúng . Từ mức 50 mSv/năm giảm xuống còn 20mSv/năm lấy trung bình cho 5 năm đối với con người . Việt Nam , việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân dựa trên khuyến cáo của ICRP và được theo luật an toàn bức xạ của nước ta. Hiện nay có khoảng 10 máy xạ trị tập trung ở các bệnh viện lớn Hà Nội , TP Hồ Chí Minh , Hải Phòng…, khoảng 1000 máy X quang có ở hầu hết các bệnh viện lớn nhỏ trong cả nước , Ngoài ra các chất phóng xạ dùng trong nghiên cứu công nghiệp … Người làm việc ở những nơi này cần được kiểm tra độ nhiễm xạ bằng các loại liều kế nào đó. Mục tiêu chính của việc kiểm tra an toàn cá nhân là để kiểm soát một giá trị về liều hiệu dụng trung bình , liều lượng …ở những tổ chức quan trọng bị nhiễm xạ và giới hạn liều chiếu cho ngưòi tiếp xúc với bức xạ . Ngoài việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân còn cung cấp những thông tin trong trường hợp có sự cố hoặc tai nạn liên quan tới những vẫn đề an toàn bức xạ Bản luận văn có đề tài : ”Dùng liều kế nhiệt huỳnh quang (TLD) để đánh giá liều bức xạ nghề nghiệp” Cấu trúc luận văn bao gồm : Chương 1 : tiêu chuẩn an toàn cho bức xạ nghề nghiệp Chương 2 : phương pháp chuẩn , sử dụng liều kế cá nhân cho nhân viên tiếp xúc với nguồn bức xạ ion hoá Chương 3 : các hiệu ứng sinh hoá với bức xạ Chương 4 : số liệu thực nghiệm Chương 5 : kết luận và kiến nghị CHƯƠNG 1 : Tiêu chuẩn qui định về an toàn phóng xạ Việc ứng dụng bức xạ ion hoá vào tất cả các ngành đều đòi hỏi liều bức xạ đối với những người sử dụng và khu vực lân cận xung quanh phải được giữ thấp nhất có thể chấp chận được. Cơ quan quốc tế về an toàn phóng xạ ICRP (International commission of radiation protection) đã khuyến cáo các tiêu chuẩn an toàn phóng xạ cho toàn thân và cho từng bộ phận cơ thể. Cho nên việc xác định, đánh giá kiểm soát mối nguy hiểm của bức xạ ion hoá để làm giảm đến mức thấp nhất của liều bức xạ mà cơ thể con người hấp thụ được. Đối tượng. Các đối tượng tiếp xúc với phóng xạ ( nhân viên chuyên nghiệp) được chia làm hai nhóm: Nhóm 1: Gồm những nhân viên có nguy cơ chiếu xạ cao. Làm việc trong vận hành lò phẩn ứng, cơ khí lò, sản xuất đồng vị phóng xạ cao, vận hành nguồn Co-60, 16000 Ci, vận chuyển chất phóng xạ... Nhóm 2: Nhân viên làm trong các phòng vật lý lò phản ứng vật lý hạt nhân, an toàn phóng xạ, hoá bức xạ, máy gia tốc tuyến tính dùng nguồn Co –60, y học hạt nhân ,điện tử hạt nhân. 1.2 Đo kiểm tra phóng xạ, môi trường, nhân viên + Đo kiểm tra phóng xạ : Việc kiểm tra phóng xạ bao quát phải tiến hành trong quá trình chạy thử thiết bị đòi hỏi máy đo phải được chuẩn + Đo môi trường: Việc kiểm tra bức xạ dùng Detector đánh giá được liều bức xạ ngay lập tức ở điều kiện thí nghiệm nhất định. Mức độ chiếu bức xạ không chỉ phụ thuộc vào các vấn đề che chắn được sử dụng mà còn phụ thuộc vào cách sử dụng và khối lượng công việc.Ngoài ra, người ta còn dùng phương pháp sử dụng liều kế phân tích (Liều kế nhiệt huỳnh quang TLD). + Đo liều nhân viên: Nhân viên làm việc trong khoa xạ trị cần phải được kiểm tra liệu bức xạ cá nhân. Việc soát liều nhân viên cho các cơ sở dữ liệu quốc gia hoặc quốc tế là bắt buộc Các liều kế cá nhân liều kế phim, liều kế TLD, nhưng các thiết bị chủ động như ống đèn Geiger có nhỏ và các đầu đo bán dẫn . Chúng cho phép đọc kết quả lối ra một cách trực tiếp ở bất cứ thời gian nào. Chẳng hạn như ở phòng điều trị áp sát hoặc phòng thí nghiệm bị nhiễm xạ cao. 1.3 Các kỹ thuật liều lượng. 1.3.1 ống đếm Geiger –Muler ống đếm GM sử dụng hiệu ứng ion hoá các chất khí khi đo số tương tác bức xạ. Nguyên lý cơ bản Môi 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 n._.