Способ измерения интегральной поглощенной дозы

 

Изобретение относится к способам измерения дозы облучения биообъектов электромагнитными полями. Для повышения точности определяют коэффициент теплорассеяния посредством изменения кинетики охлаждения естественного фантома животного (ЕФЖ). Интегральную поглощенную дозу определяют по формуле D ftt Q/d-e / ) + -t-uTgracJ, где Q - поглощенная доза; 1 - коэффициент теплорассеяния ЕФЖ; t - время облучения ЕФЖ; дТрразность температур ЕФЖ и окружающей среды в момент начала облучения; m - масса ЕФЖ; с - средняя удельная теплоемкость тканей ЕФЖ. 3 ил. с (Л

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 С 01 N 22/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4098159/24-09 (22) 02.06 ° 86 (46) 07.02.88. Бюл. И 5 (71) Институт медицинской радиологии

АМН СССР (72) М.Ф. Рожков (53) 621.317.341(088.8) (56) Ann.N. ° Acad. Sci., 1975, v.247, р.494-498.

Вioelectromagnetics, 1984, N 5, р.389-398. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ

ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ (57) Изобретение относится к способам измерения дозы облучения биообьектов электромагнитными полями. Для повышения точности определяют коэффициент теплорассеяния посредством изменения кинетики охлаждения естественного фантома животного (ЕФЖ).

Интегральную поглощенную дозу определяют по формуле D= f3t Г)/(1-е " )+

+6T mcJ, где Q — - поглощенная доза, — коэффициент теплорассеяния ЕФЖ; — время облучения ЕФЖ, А Т - раз" ность температур ЕФЖ и окружающей среды в момент начала облучения;

m " масса ЕФЖ; с — средняя удельная теплоемкость тканей ЕФЖ. 3 ил.

1372224

Изобретение относится к псследо— ванию или анализу материалов с использованием микроволн, а именно к способам измерения дозы облучения биообъектов электромагнитными полями, и может быть использовано в биофизике, радиобиологии и сангигиене.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг.1-3 представлены кривые, поясняющие способ измерения интегральной поглощенной дозы.

Способ измерения интегральной поглощенной дозы осуществляют следующим образом.

Животных с равными массами одновременно умерщвляют (например, усыплением в атмосфере, насыщенной эфиром) и помещают раздельно в идентичные радиопрозрачные теплоизолирующие контейнеры с целью обеспечения одинаковых кинетик снижения их темпера10

20 где P — коэффициент теплорассеяния;

nT(t> ) — разность температур естественного фантома животного и окружающей среды в момент времени

dT(t ) — разность температур естественного фантома животного и окружающей среды в момент времени время между измерениями.

После окончания регистрации кине- 45 тики снижения температуры естественный фантом животного и контрольный помещают в термостат и выдерживают в нем до установления теплового равновесия, после чего естественный фантом 50 животного удаляют из термостата и облучают в контейнере фиксированное время t. С целью сокращения времени исследования разность температур термостата и окружающей среды должна как можно меньше отличаться от hT(t )

После прекращения облучения естественный и контрольный фантомы животных помещают в дифференциальный калотуры, которая регистрируется термометром у естественного фантома живот- 25 ного.

Регистрируют кинетику снижения температуры естественного фантома животного, используя которую, устанавливают коэффициент его теплорас- 30 сеяния в соответствии с формулой: риметр и измеряют величину поглощенной дозы (Q) по разности энергий, рассеиваемых облученным и необлученным (контрольным) фантомами в калориметре.

Определяют значение интегральной поглощенной дозы Э (D)

D= (t ° (----э---- +hT mc). (2)

1 — 1

Экспериментально полученные кинетически снижения разности температур естественных фантомов и окружающей среды от времени остывания в радиопрозрачных теплоизолирующих контейнерах, представлены на фиг.1; кривая 1мышь, m=20 r, кривая 2 — крыса, m=

=200 г, кривая 3 — кролик, m=2500 г, кривая 4 — собака, m=-7000 г.

Кривые (фиг.1) иллюстрируют независимость коэффициента Р от времени остывания естественного фантома животного и разности температур естественного фантома животного и окружающей среды. Это позволяет получить соотношение

1 gT(t< ) — — — 1п

ДТ(12)

В данном случае значения коэффициента теплорассеяния для Мыши (t), крысы (2), кролика (3) и собаки (4) составляют, соответственно: J -% =2,0"

« "0 с ; (3<=3,5>)0 с

Поскольку величина 3 постоянна дгя естественного фантома животного фиксированной массы, приращение средней температуры этого фантома при облучении электромагнитным полем описыва тся соотношением >Ч (t)= (------- - Т ) (1 — е ) (3) с ППЭ -pt р, о

У где Т(г) — приращение средней температуры естественного фантома животного при облучении;

ППЭ вЂ” плотность потока энергии;

sL — коэффициент поглощения фантомами микроволновой энергии, b,Т О вЂ” начальная разность температур естественного фантома животного и окружающей среды, — коэффициент теплорассеяния естественного фантома животного — время облучения.

1372224

РассчитанНые зависимости приращения средней температуры фантома крысы при облучении электромагнитным полем для разных условий показаны на фиг.2, .масса фантома m=200 r, коэффициент поглощения М. =0,06 см к/Дж, коэффи-ф циент теплорассеяния Р =1,010 с плотность потока энергии ППЭ

30 мВт/см . 10

Кривая 1 соответствует случаю, когда коэффициент теплорассеяния )3 =

=0 т.е. теплорассеяние в процессе облучения отсутствует, а соотношение (3) преобразуется к виду 15 дТ(Т) =g ППЭ (4) Кривые 2-4 реализуются при условии о а о дТ = 0 С,hT = 4 С; дТ =9 С соот- 20 ветственно.

Значками отмечены значения приращения средней температуры фантома, измеренные экспериментально (после облучения фантома при ATО= 4 С) при 25 помощи дифференциального калориметра с использованием соотношения

ДТ

) P m c дО дТ,(с) — A T(t)

ДТ(С) 55

oL ППЭ

1 (6) к ППЭ, -р (------- — дТ ) (1-е ) р о где Q — величина поглощенной дозы, 30 накопленная объектом к моменту окончания облучения и измеренная дифференциальным калориметром;

m — масса фантома (200 г); 35 с — удельная теплоемкость (3,34 Дж/кг) .

Величину энергии AQ рассеиваемой фантомом за время облучения (фиг.2), можно записать в виде

AQ=m с (дТ, (t) — AT(t)) = m с (о ППЭ» о ППЭ -М (-- — — — — A T (t) ) (1-е ) (5) р о t где m H с — масса H удельная теплоем- 45 кость исследуемого фантома.

Отношение доли рассеиваемой энергии (дО) к величине регистрируемой дифференциальным калориметром (Q) при заданном времени облучения t составляет:

Подставляя значение (AT(t) из формулы (3) в виде о ППЭ pt

ZT(t) = (--- — -- — AТ ) (1-е )=

Р

О (7)

=Q/шс, находят выражение для м ППЭ:

Q ППЭ = — — — — — — +дт,11. (8)

I тс(1-е )

Подставляя полученное выражение (8) для К ППЭ в формулу (6), находят отношение nQ/ö

О+дТ тпс(1-е )

aQio = p — - .- )-I (9)

Q(1-е" )

Следовательно, или Q+Q9(t 9-- + дТ шс (11)

1-р 5м

Выражение (11) соответствует соотношению (2). Оно же приведено в формуле изобретения.

Зависимость отношения д Q/Q от массы фантомов и времени облучения для случая дТО =О показана на фиг.3.

Кривые 1 — 4 получены с помощью соотношения

ЬО

О (12)

1— которое следует из формулы (9) при дТ=О.

Кривые (фиг.3) иллюстрируют, что как при уменьшении массы фантомов, так и при увеличении времени облучения величина A Q/Q увеличивается . Для случая дТр О величина рассматриваемого отношения еще более возрастает.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ измерения интегральной поглощенной дозы, заключающийся в приведении в состояние теплового равновесия естественного фантома живот"ного с контрольным фантомом животного облучения электромагнитным полем, измерении поглощенной дозы и определении интегральной поглощенной дозы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно определяют коэффициент теплорассеяния посредством изменения кине5

1372224 тики охлаждения естественного фантома животного, а интегральную поглощенную дозу определяют по формуле где Q — поглощенная доза;

P — коэффициент теплорассеяния естественного фантома животного, время облучения естественного фантбма животного;

hT — разность температур естест5 венного фантома животного и окружающей среды в момент начала облучения, m — масса естественного фантома животного; с — средняя удельная теплоемкость тканей естественного фантома животного.

1372224

150 270

67ыг.Z

1372224

0$

100

120 z, ча г.

Редактор Н. Тупица

Заказ 476/36 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ag/à

Составитель Е. Адамова

Техред М.Ходанич Корректор В ° Вутяга