• сравнение;
• заместване;
• преки измервания;
• едновременното измерване;
• абсолютното измерване.

Въведение

Като цяло, референтните инструменти не измерват пряко подходящите еквивалентни величини за калибриране или изпитване. Вместо това, най-често референтните инструменти се използват за характеризиране на радиационни полета чрез други измервателни величини като въздушна керма за фотонно лъчение. Величината еквивалентна доза се получава от основни радиационни величини с подходящи коефициенти за преобразуване.

Трябва да се направи разграничение между четири метода на калибриране, които могат да бъдат използвани. Ако се използва референтен инструмент (обозначен с долно R по-надолу), калибрационния фактор, N_R, даден в сертификата за калибриране, може да се използва, за да се определи истинската стойност на еквивалентната доза H с помощта на конверсионния коефициент h за еквивалентната доза H и измерената M_R стойност на референтния инструмент (коригирани за референтни условия):

(а) където референтния инструмент отчита една и съща измервана величина, както инструмента, подлежащ на калибриране:

 h = 1

(б) когато референтния инструмент показва величина, различна от тази на инструмента, подлежащ на калибриране. Тук трябва да се прилага подходящ конверсионнен коефициент h.

Четири метода за калибриране.  Метод 1:  Калибриране с референтен инструмент без монитор; Метод 2: Калибриране с референтен инструмент с монитор; Метод 3: Калибриране чрез заместване; Метод 4: Калибриране в познато радиационно поле.

Измервания без монитор на изхода на източника (Метод на калибриране 1)

Тази процедура е подходяща, ако стойността на физична величина, характеризираща радиационното поле (напр. мощност на въздушната керма) е стабилна в продължение на период от време, съответстваща на продължителността на калибрирането, до степента, до която са постигнати резултатите от желаната точност. Калибрирането се извършва при стандартни тестови условия, близки до референтните условия. Референтните точки на референтния инструмент и инструмента, подлежащ на калибриране впоследствие се позиционират на мястото на теста на радиационното поле за калибриране по отношение на величината еквивалентна доза H.

За референтните инструмент (долен R), се получава (1):

и за инструмента подлежащ на калибриране (долен I), чиято индикация е пряко свързана с величината еквивалентна доза H, получаваме (2):

Комбинацията от двете формули (1) и (2) по-горе ни дават калибрационния фактор N_I:

където:

N_R е калибрационния фактор на референтния инструмент (при референтни условия);

N_I е калибрационния фактор на инструмента подлежащ на калибриране (при референтни условия);

M_R е измерената стойност от референтния инструмент, коригирана за референтни условия, т.е. умножена с приложимите фактори за корекция (например за разликите за температура и налягане);

М_I е измерената стойност от инструмента подлежащ на калибриране, коригирана за референтни условия, т.е. умножена с приложимите фактори за корекция (например за разликите за температура и налягане);

h е конверсионния коефициент.

Измервания с монитор на изхода на източника (Метод на калибриране 2)

Умерените вариации във физическите величини, които характеризират дозиметричените свойства на радиационно поле (например мощност на въздушната керма) с течение на времето могат да бъдат коригирани последователно с помощта на монитор и от облъчването на референтния инструмент и инструмента, подлежащ на калибриране. Тази техника често се използва в рентгеновата област с цел да се коригира вариацията на мощността на въздушната керма, когато последователно референтния инструмент и инструмента, подлежащ на калибриране се поставят на мястото на измерване.

Величината еквивалентна доза H в точката на измерване е свързана с калибрационния фактор на камерата на монитора, N_M, и измерените стойности m чрез (3)

Съответните уравнения за референтния инструмент и инструмента, подлежащ на калибриране са  (4) и (5):    

Величината H може да бъде елиминирана в уравнения (4) и (5) с помощта на уравнение (3), като получаваме (6) и (7):

Разделяйки уравнение (7) на уравнение (6) се довежда до премахване на калибрационния фактор N_M и получаваме за N_I:    

където

N_R е калибрационния фактор на референтния инструмент (при референтни условия);

N_I е калибрационния фактор на инструмента подлежащ на калибриране (при референтни условия);

M_R е измерената стойност от референтния инструмент, коригирана за референтни условия, т.е. умножена с приложимите фактори за корекция (например за разликите за температура и налягане);

М_I е измерената стойност от инструмента подлежащ на калибриране, коригирана за референтни условия, т.е. умножена с приложимите фактори за корекция (например за разликите за температура и налягане);

m_R е измерената стойност на монитора за облъчването на референтния инструмент, коригирана за референтни условия;

m_I е измерената стойност на монитора за облъчването на инструмента, подлежащ на калибриране, коригирана за референтни условия;

h е конверсионния коефициент.

Калибриране чрез едновременно облъчване на двата дозиметъра (Метод на калибриране 3)

В някои случаи калибрирането може да се извършва чрез едновременно облъчване на детекторите на референтния инструмент и инструмент подлежащ на калибриране, като се поставят симетрично на оста на радиационно поле, на едно и също разстояние от източника. Разстоянието между двата детектора трябва да бъде достатъчно голямо, за да не  бъде повлияна от присъствието на другия инструмент.

На първо място, тази процедура ще се прилага за тези случаи, когато не е необходимо да има фантом. Тази техника се използва особено за референтни радиационни процедури от ускорители или при използване на неколимирани източници.

Мощността на еквивалентната доза H при две симетрични точки на калибриране е свързана с калибрационния фактор на референтния инструмент в точката на калибриране №1, (8):

 както и в точка на калибриране № 2 на инструмента подлежащ на калибриране (9),

За да се премахне влиянието на асиметрия на радиационното поле, измерванията се повтарят след размяна на позициите на двата инструмента, ние получаваме (10) и  (11)

H₁ и H₂ могат да бъдат елиминирани чрез комбиниране на уравненията (8) и (11), и уравненията (9) и (10), съответно (12) и (13):

Умножаването на уравненията (12) и (13) води до

където

N_R е калибрационния фактор на референтния инструмент (при референтни условия);

N_I е калибрационния фактор на инструмента подлежащ на калибриране (при референтни условия);

(M_R/M_I)₁ е измерената стойност на референтния инструмент, разделена на съответната стойност на инструмента, подлежащ на калибриране в точка за калибриране № 1, коригирани за референтни условия;

(M_R/M_I)₂ е измерената стойност на референтния инструмент, разделена на съответната стойност на инструмента, подлежащ на калибриране в точка за калибриране № 2, коригирани за референтни условия;

h е конверсионния коефициент.

Калибриране в познато радиационно поле (Метод на калибриране 4)

За радиационното поле, за което е известно стойността на еквивалентната доза H в точката на калибриране, калибрирационния фактор на инструмента N_I, се получава чрез

N_I = H / M_I                     (14)

където

N_I е калибрационния фактор на инструмента подлежащ на калибриране (при референтни условия);

М_I е измерената стойност от инструмента, подлежащ на калибриране, коригирана за референтни условия, т.е. умножена с приложимите фактори за корекция (например за разликите за температура и налягане);

H е истинската стойност на еквивалентната доза, която се измерва.

Автор: Росен Иванов

Състав на националния еталон

Дозиметър „UNIDOS” с комплект от три йонизационни камери с различни номинални обеми. Енергийния обхват на камерите е от 60 kеV до 3000 кеV.

Еталонът може да възпроизвежда величините  екпозиция, въздушна керма и еквивалентна доза от гама-лъчение.

Спомагателно оборудване

Еталонна уредба ЕИУ-2 с характеристики:

Градуировъчна линия с дължина 250 сm и стойност на скалното деление по надлъжната ос 1 mm с устройство за закрепване и преместване на три взаимно перпендикулярни направления на еталонните йонизационни камери.

Защитно колимиращо устройство с оловен коничен колиматор, формиращ на разстояние 1000 mm от геометричния център на радиоактивния източник хомогенно лъчево поле с диаметър 150 mm.

Източник на гама лъчение ⁶⁰Со.

Еталонна уредба IM8/P с характеристики:

Градуировъчна линия 350 cm и стойност на скалното деление по надлъжната ос 1 mm с устройство за закрепване и преместване на три взаимно перпендикулярни направления на СИ.

Защитно колимиращо устройство с два волфрамови конични колиматора, формиращ на разстояние 1000 mm от геометричния център на радиоактивния източник хомогенно лъчево поле с диаметър съответно 100 mm и 200 mm;

Осем източника на гама лъчение: 4 източника ⁶⁰Со и 4 източника ¹³⁷Cs;

Пълно компютърно управление на еталонната уредба.

Автор: Росен Иванов 

Измерването изисква обширно познание

Метрологията представлява наука, с които са запознати малцина, но с които боравят повечето хора – убедени, че споделят общо разбиране за това, какво означават думи като метър, килограм, литър, ват и т.н. Доверието е от жизнена важност поради възможността на метрологията да свързва човешката дейност без оглед на географските и професионални граници.

Това доверие се повишава с акредитацията и взаимното признаване на калибриранията на еталони и на лаборатории в различните страни. Човечеството притежава вековен опит, потвърждаващ че животът наистина става по-лесен, когато хората си сътрудничат в метрологията.

Метрологията е наука за измерванията

Метрологията обхваща три основни дейности:

1. Определението на международно признати единици за измерване.

2. Реализирането на единици за измерване чрез научни методи.

3. Изграждането на верига за проследимост чрез определяне и документиране на стойността и точността на измерване и разпространението на това знание.

Метрологията има съществено значение за научните изследвания, а научните изследвания са в основата на нейното развитие. Науката непрекъснато разширява границите на възможното, а фундаменталната метрология следва метрологичните аспекти на новите открития. Това предоставя на разположение на изследователите по-добри метрологични похвати за продължаване на изследователската им дейност – само онези области на метрологията, които наистина се развиват, могат да продължат да бъдат партньор за индустрията и научно-изследвателската работа.

Научната, индустриалната и законовата метрология трябва също да се развиват, за да остават полезни, адекватни и да вървят в крак с нуждите на индустрията и обществото.

Категории в метрологията

Метрологията се подразделя на три категории с различни нива на сложност и точност:

• Научната метрология има за цел организацията и  развитието на националните еталони и тяхното поддържане (на най-високо ниво);

За фундаменталната метрология няма международно определение, но като цяло означава най-високото ниво на точност в определена област. Следователно, фундаменталната метрология може да бъде описана и като онази част от научната метрология, която е на най-високото ниво.

• Индустриалната метрология трябва да осигури правилното функциониране на средствата за измерване, използвани в индустрията, в производствените процеси и при изпитване, за осигуряване на качеството на живота на гражданите и за научните изследвания;
• Законовата метрология се занимава с измервания, в случаите когато те влияят върху прозрачността на икономическите сделки, в частност когато има нормативни изисквания за проверка на средствата за измерване. 

Метрология на йонизиращите лъчения

Мерологията (измерванията) на йонизиращите лъчения обхващат две основни области: дозиметрия и радионуклидна метрология.

Дозиметрията се отнася до измерванията на тези величини характеризиращи йонизиращите лъчения и тяхното взаимодействие с веществото, от които зависят радиационните ефекти. На първо място това е количеството енергия, придадено от лъчението на веществото (погълната доза или мощност на дозата).

В по-широк смисъл тя се отнася до принципите и методите за определяне (т.е. чрез измерване или изчисление) на тези величини, както и на други свързани величини, като експозиция, керма, флуенс, еквивалентна доза, линейно предаване на енергията (специфичната плътност на йонизация), и т.н.

Радионуклидната  метрология  се отнася до еталоните, методите и инструменти (СИ) за измерване на величината активност. Тя съдържа 2 направления:

• Радиометрията обхваща съвкупността от методи за измерване на активността на радионуклидите.
• Спектрометрията се занимава с изучаване на спектрите на йонизиращите лъчения, т.е. разпределението на енергията в поток частици или фотони.

Дозиметрията  и Радионуклидната  метрология са тясно свързани и застъпващи се области както по отношение на целите и приложението си (медицинско облъчване, радиационна защита, екология, анализ на безопасността на различни продукти, и т.н.), така и по отношение методите и средствата за измерване.

Автор: Росен Иванов