CC BY
5
а также на основе полиизобутиленового каучука и сополимера фтористого винилидена с гексафторпропиленом было выделено 2 характеристических интервала изменений суммарного газовыделения. Исходя из границ 2 специфичных интервалов и учитывая погрешности измерений, можно установить так называемые допустимые и запредельные уровни суммарного газовыделения. При этом под допустимым уровнем суммарного газовыделения мы понимаем такую величину, которая по санитарно-токсикологиче-ской оценке компонентов газовыделения может быть использована в гер-мообъеме в течение 90 сут при температуре до 40°. Запредельным уровнем является вершчнна суммарного газовыделения материала, который по са-нитарно-токЬикологической оценке компонентов не рекомендуется для использования в гермообъеме в течение 90 сут при температуре до 40°. Для исследованной группы резин допустимое суммарное содержание летучих органических веществ и суммарная концентрация составляют соответственно 361 мг/кг и 0,3 мг/м3, запредельные уровни — 565 мг/кг и 0,5 мг/м3.
Таким образом, для предварительной оценки газовыделения полимерных материалов рекомендуется сократить время термостатирования с 10 сут до 2 ч при одновременном повышении температуры до 85±5° и использовать метод определения суммарного содержания летучих органических соединений, рассчитанного по углероду.
ЛИТЕРАТУРА. Г е н е с В. С. Некоторые простые методы кибернетической обработки данных диагностических и физиологических исследований. М., 1976, с. 24. — Костери на Е. И., Г а з и е в Г. И. — «Лакокрасочные материалы и их применение», 1973, № 5, с. 78.—Перегуд Е. А. Санитарная химия полимеров. Л., 1967, с. 32. — Попов А. М., Горшунова А. И. — «Каучук и резина», 1969, № 5, с. 22. — С о п и к о в Н. Ф., Я б л о ч к и н В. Д., Ш и р с к а я В. А. и др. — В кн.: Авиационная и космическая медицина. Т. 3. М, 1969, с. 31.—Made г P.P., Mills Е. S. — «Aerospace Med.», 1967, v. 38, p. 822.
Поступила 15/XII 1975 r.
УДК 614.73-07 + 615.849.2.015.3.07+614.87в-#7
В. М. Малыхин, Н. И. Иванова
МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ УСЛОВИЙ РАДИОМЕТРИИ И Т-СПЕКТРОМЕТРИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБ С МАЛЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АКТИВНОСТИ
Научно-исследовательский институт гигиены морского транспорта, Ленинград
/
В прикладных задачах радиационной гигиены, медицинской радиологии, дозиметрии инкорпорированных радиоизотопов и смесей продуктов деления большое место занимает радиометрия малых количеств активности. Приборно-методическая специфика здесь состоит в том, что основным показателем используемой радиометрической методики является чувствительность или минимально детектируемая активность (МДА). Оба эти понятия достаточно емки и связаны с рядом физических характеристик методики — с эффективностью, фоном, временем измерения (фона и препарата), точностью и достоверностью; первые две из этих характеристик в конечном счете определяют качество установки или методики.
При измерении активности в биологических объектах на уровнях, близких к естественному содержанию, а также при анализе низких уровней радиоизотопной загрязненности организма или выделений, связанных с гигиеническим обследованием рабочих, т. е. при измерениях, как правило, длительных и трудоемких, особую роль приобретают оптимизация режима и выбор наиболее чувствительной установки или методики. В то же время в литературе по вопросу об оптимизации соотношения эффективности и фона датчика или радиометрической установки в целом нет достаточно четких количественных рекомендаций. Интуитивные соображения относи-
ю'
-г ю
тельно улучшения режима измерения зачастую оказываются ложными, а вошедшие в практику критерии, берущие свое начало от работ Freed-шал и Anderson,— критерии максимальной скорости счета от препарата и максимального отношения квадрата скорости счета препарата к скорости счета фона (п'/Лф) ориентируют не всегда правильно. В работах, посвященных качеству режима (В. М. Малыхин, 1967), показано, что приведенные 2 критерия удовлетворительно обслуживают сравнительно узкий диапазон активности препарата. В шкале отношения препарат/фон (По/Пф) первый критерий справедлив для Ло>Пф, а второй —для слабых препаратов ПоОф. Для отношения препарат/фон от 0,1 до 10 показателем режима служит величина параметра качества более сложной конструкции (Н. И. Истратова и соавт.; В. М. Малыхин, 1966), который является универсальным критерием и позволяет осуществлять сравнение как различных радиометрических датчиков, так и режимов одного датчика. Использование его дает возможность оценить предпочтительность той или иной установки, определить диапазон детектируемых датчиком активностей, целесообразность введения защиты, судящей заданное снижение фона.
По физическим соображениям за критерий радиометрического качества (КРК) принята комбинация, равная обратной величине произведения времени измерения и квадрата относительной ошибки — Т-1 Е-2, причем
оптимальная радиометрия реализует наряду с максимизацией КРК оптимальное распределение полного времени измерения на измерение препарата и фона. Более полный математический анализ на основе информационной теории измерений показывает, что КРК такого вида непосредственно связан с величиной информации, которую доставляет радиометрическое измерение за единицу времени. Матрица |КРК)ет Для желаемых диапазона и дискретизации параметров Е, Т или указанное ее графическое представление позволяет проводить квалификацию трудоемкости радиометрии. Частный случай такой квалификации (В. М. Малыхин, 1967), принятой для анализа аппаратурных возможностей косвенного метода дозиметрии, разделяет измерения на быстрые, обычные, повышенной и большой длительности. Им соответствует точность Е = 10% за время Т = 1 мин, 10% при 15 мин, 20% — за 1 ч, 30% при 4 ч, а также пограничные значения КРК 100, 6,5, 0,42 и 0,05 мин-1.
Для оценки целесообразности различных изменений режима измерения (при настройке датчика, выборе защиты, уровней дискриминации при инте-
ю'
10'
ю'
ю'
Г г с □ \<ш TP 'jrj
\о(мим.'') 1 TD
_ 1 Ш/
_ МУ/ 2 EJ
f
ш/ /
У ш/ > 7_
J еъ_J 4 К 7 Z
н /8ч /Я // А
□ 1—1 Г
1 ш / А.
шш Г Y
ffn Ъ) J
Iii IZ
_
Hs
^ 5
Ю
-/г
10
-1!
10
-Ю
10 /0 еA {KU)
Рис. I. Соотношение критерия! качества и активности Бг80 в биопробе для измерения с помощью различных методик.
I — проточны!) 4 П-счетчик объемом 50 см1 с наполнением смесью гелия н паров спирта. Проба в виде капли раствора на коллоидисвоЛ пленке диаметром 5 — 7 мм. Регистрация по Бг** и Ум: 2— счетчик БФЛ-25 в свинцовоЛ защите толщиноЛ 3,5 см. Оголенные пробы со Бг" и У"; 3 — три счетчика СТС-6 в свинцовой защите толщиноЛ 4 см. Измерение проб почвы, растительности и пр. в оголенном и сыром виде. Регистрация вг" и У": 4—два счетчика СТС-5 в чугунноЛ защите толщиноЛ 10 см и защите на антнеовпадения типа «ковра» из 12 счетчиков СТС-6. Измерение|вы-деленных радиохимических проб по Бг"; 5 — то же. что 4. Измерение V"; 6 — два счетчика СТС-5 в свинцовой защите толщиноЛ 10 см и чугунноЛ защите толщиноЛ 7.5 см совместно с защитоЛ на антисовпадени-ях по типу «ковра» из 25 счетчиков СТС-6: 7 — то же. что 6. Измерение У"; 8 — 2л-проточныЛ счетчик (наполнение Не + пары спирта) в комбинированной защите из 5 см свинца, 10 см чугуна и защиты на антисовпадениях типа «ковра» из 25 счетчиков ВС-9. Измерение биопроб после радиохимического выделения изотопа с Ермаке. >0,2 Мэв; 9 — сравни, тельные данные по радиометрическому качеству дли методики 8 при измерении СгБ1".
тральном счете) полезны кривые равного качества в координатах П02/П01. Пф^Пфх, дающие связь кратности изменений фона Лф8/Пф1 с кратностью изменения эффективности л02/п01. Они указывают допустимую кратность увеличения фона или необходимую кратность снижения фона соответственно при увеличении и уменьшении эффективности В П0г/П01 Раз-
По описанной методике проанализировано соотношение критерия качества и активности пробы для измерения Бг90 с помощью 8 установок различной сложности (рис. 1). Для каждой из рассмотренных методик диапазоны значений КРК, отвечающие быстрому, обычному, повышенной и большой длительности измерениям, выделяют на оси х соответствующий диапазон активности проб. Значения же КРК для фиксированной активности указывают степень преимущества одного метода перед другим по длительности измерения.
В аналогичной форме получены соотношения КРК от геометрии измерения (расстояния от окна детектора), уровней активности в пробе и энергии р-излучения для типовых лабораторных детекторов: на счетчике МСТ-17 в свинцовой защите толщиной 5 см, на счетчике СБТ-13 в облегченной свинцовой защите толщиной 2 см и на счетчике СБТ-13 в свинцовой защите 5 см (см. первый, второй и третий блоки рис. 2 соответственно). Указанные на вертикальной шкале рис. 2 диапазоны I—IV соответствуют интервалам величины КРК, отвечающим 4 градациям трудоемкости измерений. Зависимости даны как от расстояния до окна счетчика (левое поле рисунка), так и для зависимости от энергии (правое поле).
Сравнительные данные о величине КРК для сцинтилляционных спектрометрических установок, полученные для различного размера детектора с кристаллом йодистого натрия энергии у-излучения и активности пробы (рис. 3), показывают, в частности, слабую зависимость КРК от объема кристалла при переходе от размера 70x70 к 150Х 100 мм, намечают энергетический ход зависимости чувствительности датчика и трудоемкости спектрометрии от уровня измеряемой активности.
Энергетическая зависимость КРК близка к обратной пропорциональности в диапазоне Еу=0,3—0,6 Мэв, для диапазона А=10-12—5« Ю-11 имеет плоский минимум в области Еу =0,7—0,8 Мэв с нарастанием при
5 с/(см)
<г £р(мзв)
Рис. 2. Зависимости критерия качества методик измерения ^-активности биопроб от геометрии измерения (от расстояния пробы от окна детектора—«I) для различных уровней активности А и энергии Р-нзлучения Ер(Мэв)(левое поле рисунка) и от энергии ^-излучения при различных значениях А и (1 (правое поле).
Блоки рисунка сверху вниз дают зависимости для методик: I — детектор на счетчике МСТ-17 в свинцовой защите 5 си; 2 — детектор на счетчике СБТ-13 в облегченной защите — 2 см свинца; 3—детектор на счетчике СБТ-13 в защите 5 см свинца.
Ю'
10'
10'
ю1
и——Ц—1_1_1— /о1-—_1-и— ,о'
/о" Ю-'° /О 3 Ли Ю'п 10 40 ГО'9/(и
III 1 О га
0(мин") О.
/о
(г- 11
Ол
150'150
Г мм
Ю-"
ю '° /О*Ни
Рис. 3. Сравнительные данные о соотношении критерия радиометрического качества <5, уровня активности (Ки по оси X) и энергии "у-излучения препарата (£т = 0,2—1,5 Мэв) для сцинтилляционного спектрометра с кри. сталлом йодистого натрия размером 40X40, 70X70 и 150X100 мм.
Еу = 1 Мэв, существенным при А=5-10-,2Ки и меньших активностях. При А=5- Ю-11—1 • Ю-9 КРК продолжает уменьшаться до области 1,5 Мэв. При переходе к режиму 10+1 КРК снижается в 5—8 раз, снижение меньше для проб малой активности.
В диапазоне энергии у-излучения 0,06—2,5 Мэв КРК меняется в 25 раз для спектрометра с кристаллом 40x40 мм и в 10 раз для спектрометра с кристаллом 70x 70 мм. Отличие КРК от упрощенного параметра качества режима По/пф достигает 15—30 уже при активности проб Ю-10—10~® Ки.
В силу наличия большого количества факторов, ухудшающих точность и снижающих достоверность результатов при радиометрии низких уровней активности в биопробах, особую роль приобретают различные методические усовершенствования, направленные на оптимизацию анализа уровней загрязнения и улучшение его процедуры. Большой интерес представляет предварительная априорная оценка аппаратурных возможностей радиометрии тех или иных уровней радиоизотопов осколочного происхождения и выбор оптимальных параметров детектора по фоновым, «геометрическим» и спектрометрическим характеристикам. Расчеты проведены применительно к детектору с кристаллом йодистого натрия размером 70x70 мм в чугунной защите толщиной 10 см. Влияние формы и размера пробы на точ-
1
! 1
ю
6-10мл
гоомл
1)00МЛ
ЮООМЛ
гооомл
^ЛГЛАЛУУТУ Г/Л/А Л'ЛУ/Л'/Л УУУЛ/ '////» УУ/У/У/У/У ГУУУЛ 'УУУУУУУУУ/УУУУЛ
г 1.0
0.8 0.5 02
Ор 8
йог оог 001
»»с*; 8МИИ8ГеЗ З&К ¡ККК ЗКЗ* КучК^О^К^
«да':..» ч\\\\\ тестоксччх г .«гшкч« \\\\\ ю\\\\\»ч\ .\\\\\ »ччч««».»*'
//////'люкжV/ «\\vmw—:—л .чччччО
. ... 1
и ич и О IX и ич и О 1.С и и.ч со /с и ич ир /с и и.ч ир г,с
о,г'о,в'(О /ь аг'0,6 1,0 о.г о,6 (О о.г о.б 1,0 ц о.г об 1,0
Энергияр-излучения (Мэв)
Рис. 4. Номограмма для оценки трудоемкости спектрометрии биологических препаратов различного объема и активности при диапазоне энергии у-нзлучения 0,2—1,5 Мэв. Приведены уровни, измеримые на сцинтиляционном детекторе с кристаллом йодистого натрия размером 70X70 мм при объеме проб 5—10, 200, 400, 1000 и 2000 мл. Заштрихованные зоны 1—IV соответствуют: / — быстрой радиометрии (точность 10% за время Т = 1 мин); // — обычной радиометрии (точность 10% за время Т = 15 мин); /// — радиометрии повышенной длительности (20%, Т = 1 ч); IV — радиометрии большой длительности (30%, Т = 4 ч).
ность измеренияТ|проанализи-ровано на вариантах геометрии, принятых в практике радиометрии: измерение точечной пробы, пробы обычной формы до 200 мл и пробы в форме стакана с кристаллом детектора, помещаемым в полости, — для объема пробы в диапазоне 400—2000 мл.
По этим данным на основании известных соотношений между величиной критерия радиометрического качества, точностью и длительностью измерения, а также эффективностью и уровнем активности пробы были рассчитаны номограммы (рис. 4) для определения трудоемкости измерения различных уровней активности в пробе при энергии у-излучения 0,1 — 1,5 Мэв. Зонами I — IV отмечены диапазоны активности пробы, которая при данной энергии у-излучения регистрируется путем быстрого или обычного измерения, измерения повышенной и большой длительности.
Развитая методика сопоставления чувствительности и трудоемкости применима к анализу уровней содержания в организме человека отдельных изотопов и смеси продуктов деления. В качестве примера такого приложения методики приведем характеристику одного из детекторов для экспресс-радиометрии тела человека на основе кассеты счетчиков СТС-5. Зависимость КРК от энергии ^-излучения и положение 4 диапазонов трудоемкости, отмеченное цифрой в кружке на рис. 5 для кривых заданного уровня активности в человеке — 0,1, 0,5, 1 и 5 мкКи, показывает, в частности, что рассматриваемым портативным детектором могут быть быстро измерены активности более 1 мкКи при Ev 1,2 Мэв, обычным измерением определяются активности выше 0,5 мкКи при энергии более 0,8 Мэв, а измерением повышенной длительности при очень жестком излучении могут определяться уровни до 0,1 мкКи на организм.
Та же схема анализа, дополненная расчетом дозиметрических характеристик внутреннего облучения, применима для других экспресс-методов анализа; в частности она позволила нам оценить уровни поступления в организм продуктов ядерного деления, которые можно детектировать в ближайшие после ингаляции сроки с помощью экспресс-метода на основе сцинтилляционного детектора с кристаллом йодистого натрия (40x40 мл). Разработанная схема восстановления доз (В. М. Малыхин и соавт.) дает при этом количественную оценку уровней облучения, которые можно восстанавливать и прогнозировать по материалам радиометрического обследования, проводимого в различные сроки после ингаляции продуктов деления.
ЛИТЕРАТУРА. Истратова Н. И., Малыхин В. М., Мороз Г. Л.—В кн.: Спектрометрические методы анализа радиоактивного загрязнения почв и аэрозолей. М., 1974, с. 8—11. —Малыхин В. М. — «Измерительная техника», 1967, № 12, с. 84—85. — Он же. — «Приборы и техника эксперимента», 1966, № 1, с. 98—99. — М а л ы х и н В. М., Белле Ю. С., Мороз Г. Л. — «Мед. радиол.», 1974, №11, с. 43—49. — F г е е d ш a n A., Andersen Е.—«Nucleonics». 1952, № 10, р. 8-10.
Поступила 3/1X 1975 г.
ГО'
/,О'
ю-
/о-
1СГ3 ге^мзв) о
q(c)
smhk
7
У os
✓ к
/
/ л
* т'ю
гщмзв]
Рис. 5. Величина критерия качества для измерения различных уровней активности в теле человека (уровни в мкКи, параметром около кривых) с помощью кассетного детектора на счетчиках СТС-5. Стрелки — уровни КРК, соответствующие измерениям—быстрому, обычному, повышенной и большой длительности.
