Машинное охлаждение детекторов гамма излучения. Оценка хирургических гамма-детекторов для локализации сигнального лимфоузла при раке шейки матки и влагалища. Процедура проведения измерений

Вот сегодня пока спали в 5.20 на Ростовской АЭС бац и реакторы стали) хорошо что от блокировки электроинергии.

Радиографический источник иридий-192 активностью 25 Ки был утерян при транспортировке. Две девочки - трех и семи лет - нашли его и отдали своей бабушке, которая положила эту находку в кухонный стол, подвергнув таким образом облучению семью из семи человек. Бабушка впоследствии умерла от радиационного поражения. У ее родственницы, проживавшей вместе с ней, произошел спонтанный аборт, две другие получили серьезные радиационные ожоги, которые привели позднее одну из них к раковому заболеванию. Дети получили общие дозы облучения 100 - 140 бэр и более высокие локальные на конечности, в результате у них были ампутированы пальцы и трансплантирована часть кожных покровов (Cosset, 2002; IAEA, 1988; Ortiz et al, 2000: Weaver 1995).

1980 год. Украина, город Краматорск

Утеряна радиоактивная ампула излучающая 200 рентген в час. Ампула, использовавшаяся в уровнемере предприятия добывающего щебень, в результате попала в стену панельного дома №7 по улице Гвардейцев-Кантемировцев города Краматорск. В результате за 9 лет проживания в радиоактивной квартире погибли 4 ребенка, 2 взрослых, еще 17 человек были признаны инвалидами. («Чернобыль в стене панельного дома»/Восточный проект 28.04.2003)

Во дворе дома № 40 корп. 19 по улице Новаторов на площади 70 тыс. квадратных метров выявлено 244 очага радиоактивного загрязнения радионуклидом цезий-137. Глубина загрязнения составляла 40 сантиметров. Мощность дозы - 1,9 Р/ч. При дезактивации участка было удалено 39,4 т радиоактивно загрязненного грунта. Об облучении населения сведений нет В дальнейшем при повторных обследованиях в 1988-м. 1990-м и 1994 году здесь же был обнаружен ряд локальных очагов с уровнем радиации до 1 мР/ч (Ежегодник Росгидромета, 1996)

1996 года. Россия, Росгидромет

Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в своем ежегоднике «Радиационная обстановка на территории России в 1995 году» впервые опубликовал кадастр участков радиоактивного загрязнения, уровень радиации на которых превышал 1 Р/ч. Они были выявлены организациями концерна «Геологоразведка». Причинами основного числа аномалий стали бесхозные источники ионизирующего излучения, радиоактивные отходы, приборы и предметы с радиевым светосоставом постоянного действия, радиоактивные стройматериалы, удобрения и шлаки. Всего за время обследования в 227 населенных пунктах было обнаружено 13634 участка радиоактивного загрязнения. Более половины из них находились в жилой части городских территорий. Это дает право предположить, что радиоактивному облучению в течение длительного времени подвергались сотни и тысячи ничего не подозревавших граждан (Ежегодник Росгидромета, 1996)

Неадекватные соседи

Девид Хан - Ядерный бойскаут

Американский подросток Девид Хан, прозванный в последствии Ядерным бойскаутом, прославился тем, что пытался создать ядерный реактор бидерного типа в сарае рядом со своим домом на окраине Детройта. В качестве топлива он использовал радиоизотопные противопожарных датчики и некоторые другие радиоактивные предметы, которые смог достать.

Всё закончилось вмешательством ФБР и Комиссией по ядерному регулированию. Сарай Дэвида разобрали и вместе с содержимым вывезли в 39 бочках, которые закопали в могильнике для слаборадиоактивных отходов в штате Юта, окружающая местность рядом с сараем к счастью не пострадала.

История с Девидом произошла в США, в далеком 1994-м, и кто-то может сказать, что подобное невозможно в России в наши дни, что же…

2013 г. В Москве преподаватель колледжа облучал радиацией своего друга, как вы думаете для чего?

Чтобы сделать его бессмертным. «Сумасшедший ученый» заинтересовал полицию, которая завела уголовное дело.

Оказалось, что, стремясь достичь бессмертия, исследователь и его подопытный хранили дома около четырнадцати килограммов радиоактивных веществ, которые использовали в опытах.

Радиоактивные ювелирные украшения

Дрезденский зеленый бриллиант - грушевидный алмаз естественного яблочно-зелёного цвета. Единственный крупный (41 карат.) образец бриллианта данной разновидности. Своим уникальным цветом обязан природной радиоактивности. С XVIII века хранится в дрезденской сокровищнице Грюнес Гевёльбе.

Драгоценные камни, которые приобретаются в магазинах и салонах, как правило, далеки от своего первородного вида – только после некоторой обработки (облагораживания) поступают конечному потребителю. Кроме механической огранки и полировки драгоценные камни подвергаются химическому, термическому и радиоизотопному облагораживанию.

Радиоактивному облучению могут подвергаться агаты, сердолики, топазы, алмазы, турмалины, группа бериллов и другие ценные и дорогие минералы. Признаком произведенного облучения может служить необычный, слишком яркий или нехарактерный цвет минерала, необычный ярко выраженный рисунок, но не всегда.

В большинстве случаев сам процесс облучения драгоценных камней происходит практически бесконтрольно в атомных реакторах третьих стран. Облагораживание производится с использованием технологических отверстий и входов, конструктивно для этого не предназначенных.

При этом никто не контролирует, остаются ли радиоактивные элементы или нестабильные элементарные частицы на минерале, в каком количестве они были захвачены и находятся внутри или на поверхности облученных минеральных образцов.

Но бывает, что продаются откровенно радиоактивные предметы бижутерии под видом целебных амулетов.

Предпосылки: Сцинтиграфическое исследование сигнальных (сторожевых) лимфоузлов (СУ) при раке шейки матки и влагалища позволяет онкологу-гинекологу находить метастатические лимфоузлы в процессе лимфаденэктомии. Роль хирургических гамма-детекторов в концепции СУ в гинекологической онкологии состоит в локализации СУ как в процессе операции (интраоперационно), так и через кожу (транскутанно). Интраоперационные ручные коллимирующие гамма-детекторы всё больше используются для распознавания сигнальных лимфоузлов.
Материалы и методы: Сравнительная оценка ручных гамма-детекторов: Neoprobe 1500, Europrobe, Gamma Finder ® , Gamma Ray Prospector GRP1 и GRP2 была выполнена с использованием различных методов обнаружения. Были выполнены лабораторные испытания, проведены оценки сенситивности (чувствительности), пространственного разрешения и ангулярной (угловой) сенситивности.
Результаты: Результаты каждой гамма-пробы обобщались и обсуждались.
Заключение: Информация о возможностях и недостатках гамма-проб должна рассматриваться в связи с выбором подходящего устройства.
Ключевые слова: Интраоперационные гамма-детекторы, гамма-детекторы, сигнальный лимфоузел.

Введение

Лимфоузлы при раке шейки матки и влагалища могут быть идентифицированы с помощью радиоизотопов с синькой или комбинации обоих изотопов . Технология использования ручных детекторов для локализации препарированной ткани была впервые описана Майерсом (Myers) в 1960 г. , и в то же время термин «сигнальный лимфоузел» был впервые использован Ernest Gould и другими . В 1977 году Ramon Cabanas был первым, кто объединил два элемента этого приближения: лимфатическое картирование и идентификацию СУ . С тех пор оказался доступным широкий спектр ручных гамма-детекторов с различными материалами, различными размерами детекторов и коллиматоров. Гамма-детекторы для хирургического применения состоят из двух основных компонентов: ручного датчика, содержащего гамма-чувствительный кристалл с усилителем, и считывающего устройства. Отношение между количеством гамма-фотонов, входящих в детектор, и количеством обнаруженных фотонов отражает эффективность детектора в пробе. Это зависит от материала кристалла, его размеров и гамма-энергии. Базовая работоспособность пробы определяется пространственным разрешением, сенситивностью, линейностью скорости счёта и ангулярной сенситивностью.

Целью настоящего исследования является сравнение имеющихся гамма-детектоов и их ранжирование по способности локализации лимфоузлов.

Материал и методы

Измерения по сравнению нижеперечисленных ручных детекторов проводились в медицинской ядерной лаборатории:

Neoprobe 1500 (Neoprobe Corporation, Dublin, Ohio, США)
Europrobe (Eurorad, Sevres, Франция)
Gamma Finder ® (W.O.M., Ludwigsstadt, Германия)
Gamma Ray Prospector GRP1 (Технический университет Гданьска, Польша)
Gamma Ray Prospector GRP2 (Технический университет Гданьска, Польша)

Ниже приводится краткое описание этих имеющихся на рынке устройств, включающее подробности их конструкции, методы обнаружения, имеющие значение для максимизации вероятности обнаружения:

Neoprobe 1500, детектор 19 мм (Рис. 1)
- тип детектора – кристалл CdTe
- диапазон по энергопотреблению: от 20 до 150 кэВ
- экранирование: вольфрамовый коллиматор с диаметром отверстия 9 мм
- длина: 170 мм, диаметр 19 мм (25 мм – с внешним коллиматором)
Europrobe, Детектор 1 (Рис. 2)
- тип детектора – кристалл CSl(Tl) с лавинным фотодиодом (APD)
- диапазон по энергопотреблению: от 110 кэВ до 1 МэВ
- экранирование: вольфрамовый коллиматор с диаметром отверстия 6 мм
- длина: 174 мм, диаметр 16 мм (19 мм – с внешним коллиматором)
Europrobe, Детектор 2 (Рис. 2)
- тип детектора – кристалл CdTe
- диапазон по энергопотреблению: от 20 до 364 кэВ
- экранирование: вольфрамовый коллиматор с диаметром отверстия 4 мм
Gamma Finder ® (Рис. 3)
- тип детектора – кристалл CdTe
- диапазон по энергопотреблению: от 40 до 150 кэВ
- экранирование: отсутствует, диаметр пробы 10 мм
- длина: 165 мм, диаметр 11 мм (14 мм – с внешним коллиматором)
Gamma Ray Prospector GRP1 и GRP2 (Рис. 4)
- тип детектора – Nal(Tl) с фотоувеличителем (PMT)
- диапазон по энергопотреблению: от 20 кэВ до 1 МэВ
- экранирование: свинцовый коллиматор, диаметр отверстия 10 мм
- проба GRP1 (ранняя версия)
- длина: 170 мм, диаметр 25 мм
- проба GRP2 (поздняя версия)
- длина: 150 мм, диаметр 19 мм (25 мм – с внешним коллиматором)

Процедура проведения измерений

Все замеры производились с использованием различной активности technetium-99m в диапазоне от 0,185 до 18,5 МБк. Измерялись характеристики сенситивности, ангулярной сенситивности и пространственного разрешения. В Таблице 1 обобщены базовые характеристики типов детекторов, которые были использованы в гамма-пробах.

Таблица 1. Основные параметры детекторов различного типа

Испытание оборудования проводилось на technetium-99m с активностью 0,185 МБк и 18,5 МБк. Испытания включали три группы измерений:

Испытание на сенситивность (чувствительность) – определение числа отсчётов по отношению к расстоянию между пробой и источником. Измерения проводились на трёх расстояниях: 30, 50 и 100 мм при времени собирания 1 с и активности источника 18,5 МБк. Расстояние 30 мм представляется наиболее типичным во время хирургической идентификации СУ в случаях рака влагалища, а расстояние 100 мм – в случаях парааортального обследования.
Испытание на ангулярную сенситивность - определение числа отсчётов по отношению к степени отклонения от оси пробы при постоянном расстоянии от источника. Замеры проводились в диапазоне углов от -90° до +90° при времени собирания 1 с и активности источника 18,5 МБк.
Измерение пространственного разрешения – определение способности пробы различать два близко друг к другу расположенных радиоактивных источника. Измерения проводились с использованием двух радиоактивных меток на стекле на расстоянии 15 мм, 20 мм и 25 мм от радиоактивного источника (0,185 МБк) при времени собирания 1 с. Схему проведённых измерений иллюстрируют Рис. 5-7.

Результаты

Измерения проводились в соответствии со схемами, приведёнными на Рис. 5-7. Результаты испытаний вне организма представлены в Таблице 2 и на Рис. 5-7. Таблица 2 показывает результаты сравнения чувствительности испытанных проб.

Наибольшая чувствительность получена на устройствах GRP, средняя - на Gamma Finder ® и Europrobe и наименьшая – на системе Neoprobe 19 мм.

Хотя GRP имеют наибольшую скорость счёта, максимальное ангулярное разрешение было показано на Europrobe 1, затем среднее разрешение продемонстрировали GRP1, GRP2 и Europrobe 2, минимальное было получено на Gamma Finder ® и Neoprobe 1500.

Для уточнения анализа пространственного разрешения использовался коэффициент качества (до самого низкого уровня), который представляет собой соотношение между числом отсчётов по фантомам к числу отсчётов между ними (Рис. 8-11). На расстоянии 15 мм Europrobe 1 продемонстрировала лучшие результаты, затем Europrobe 2, Gamma Finder ® и GRP2 (Рис. 9).

Для 20 мм аналогичные хорошие результаты были показаны Europrobe 1 и GRP2, затем Europrobe 2 и Gamma Finder ® (Рис. 10).

Для 25 мм лучшие результаты показаны GRP2, затем Europrobe 1, Europrobe 2 и Gamma Finder ® (Рис. 11).

Обсуждение

Распознавание СУ во время операции основано не только на визуальном осмотре лимфатического коллектора для обнаружения узлов с синькой, но и для оценки радиоактивного коллоида в СУ при использовании гамма-пробы . Проба с гамма-детектором стала стандартной при осуществлении лимфатического картирования. Такая процедура в настоящее время применяется при раке молочной железы и меланоме. Несколько групп исследователей оценивали эту технику также при раке щитовидной железы и гинекологических и нейроэндокринных опухолях . Это стало ценным инструментарием ядерной медицины и хирургии с идентификацией любого лимфоузла, получающего непосредственный лимфатический дренаж со стороны очага повреждения .

В соответствии с хирург и дозиметрист должны вместе работать над выбором операционной гамма-пробы, и необходимые для операции требования должны согласовываться с показателями имеющихся в продаже проб. Большинство испытанных проб удовлетворительно работали при лабораторных испытаниях. В рамках нашего исследования, в соответствии с оценкой врачей, Europrobe показала наилучшие эргономические качества. При анализе сенситивности лучший результат показала GRP2. Сенситивность является важным фактором при распознавании лимфатических узлов с низким накоплением или при глубоком размещении и для снижения активности вводимых радионуклидов, уменьшения дозы радиации, поглощаемой пациентами и персоналом, участвующими на всех стадиях в процедурах СУ-технологии. Безопасность является ключевым фактором в процессе выбора оборудования.

Различие результатов оценки сенситивности объясняется различными типами датчиков, применяемых в детекторах. Наибольшую сенситивность показала детекторы с сцинтилляционным счётчиком Nal(Tl) с фотоэлектронным умножителем (PMT), затем следовали детекторы с использованием Csl(Tl) с усовершенствованным фотоприёмником (APD) и датчиками c кристаллом CdTe (Таблица 2). Несмотря на хорошую сенситивность датчика, Csl(Tl) + APD Europrobe показала немного более низкую степень распознаваемости, чем Gamma Finder ® . Это скорее всего связано с конструкцией коллиматора Europrobe. Neoprobe 1500 дала самое низкое число отсчётов. Это могло быть связано с его ранним внедрением и, по сути дела, это – наиболее старая модель в проводимом сравнении.

Те же исследователи предлагают считать, что для достижения пространственного разрешения требуется угловое (ангулярное) разрешение. Несмотря на то, что в нашем исследовании Gamma Finder ® давала хорошее пространственное разрешение, сравнимое с Europrobe 2 (Рис. 9), её угловое разрешение было самым низким (Рис. 8). Несмотря на отсутствие информации о подробностях конструкции датчика, по результатам можно рекомендовать малый кристалл CdTe, размещаемый близко к активной поверхности детекторы с простым экранированием по краю.

Эта особенность может особенно хорошо использоваться для распознавания малых радиоактивных источников (горячие узлы) при близком контакте. Поэтому Gamma Finder ® предполагается к использованию для оценки состояния СУ при раке щитовидной железы, женских половых органов, молочной железы или при меланомах. Её размеры могут привести в процессе идентификации СУ к осложнениям внутри брюшной полости, особенно в области таза, при наличии рака шейки матки или прямой кишки. Хорошее угловое разрешение было получено с помощью технологически усовершенствованных вольфрамовых коллиматоров в Europrobe 1, при использовании высокочувствительных датчиков и качественном экранировании. Наиболее низкие показатели были отмечены у Gamma Finder ® с неуточнённым типом коллиматора (возможно, простой конструкции).

Детекторы с хорошим экранированием и усовершенствованным коллиматором обеспечивали наилучшую угловую чувствительность. Это необходимо при глубокой локализации СУ, парааортальных СУ, или в случаях, когла СУ расположен вблизи емкости с инжектируемым веществом. Максимальное пространственное и угловое разрешение было продемонстрировано Europrobe 2 (детектора 16 мм), затем GRP2 (Рис. 7-11). Результаты по пространственному разрешению были непосредственно связаны с конструкцией коллиматора в детекторах. На расстоянии 15 мм видны преимущества усовершенствованного коллиматора, использованного в Europrobe 1; на расстоянии более 20 мм подходят дешёвые свинцовые коллиматоры. Плохие результаты GRP2 объясняются относительно большим (10 мм) диаметром отверстия коллиматора. Использование коллиматора с диаметром отверстия 5 мм даёт результаты, сопоставимые с Europrobe. Недостатком является низкая сенситивность, хотя она всё же выше, чем у Europrobe 1.

При дальнейшем рассмотрении и принятии решения в гинекологии о выборе ручных детектор для обнаружения СУ важным параметром может стать ценовая эффективность. Можно с лёгкостью показать, что выбор GRP2 является интересным решением при анализе её хороших показателей в сочетании с низкой стоимостью.

После проведения лабораторного исследования мы можем заключить, что успешное обнаружение СУ в хирургии может зависеть от качества работы ручной гамма-детекторы. В области гинекологической онкологии особенно важно иметь детектору с оптимальными рабочими характеристиками – такими как угловое разрешение, чувствительность и соответствующие эргономические параметры. Перед выбором детекторы следует оценить информацию о возможностях гамма-детекторы и внутриоперативных ограничениях.

Перечень иллюстраций

Рис. 1. Детектор с датчиком Neoprobe, диаметр 19 мм с коллиматорами
Рис. 2. Детектор с датчиком Europrobe, диаметр 16 мм – на фото справа, диаметр 14 мм – на фото слева
Рис. 3. Беспроводной Gamma Finder ®
Рис. 4. Детектор с гаммалучевым датчиком для исследований, GRP1, объединённый с коллиматором (на фото сверху); GRP2 и коллиматор (на фото снизу)
Рис. 5. Геометрические параметры при проведении измерений чувствительности
Рис. 6. Геометрические параметры при проведении измерений угловой чувствительности
Рис. 7. Геометрические параметры при проведении измерений пространственного разрешения
Рис. 8. Угловое разрешение для испытанных детектор
Рис. 9. Пространственное разрешение с воображаемыми горячими узлами на расстоянии 15 мм
Рис. 10. Пространственное разрешение с воображаемыми горячими узлами на расстоянии 20 мм
Рис. 11. Пространственное разрешение с воображаемыми горячими узлами на расстоянии 25 мм

Детектор гамма-излучения «Gamma Sapiens» Детектор гамма-излучения интеллектуальный УДКГ-01А “Gamma Sapiens” (далее - детектор) предназначен для измерения амбиентного эквивалента дозы (ЭД) и мощности амбиентного эквивалента дозы (МЭД) гамма-излучения и передачи измеренных значений по радиоинтерфейсу Bluetooth на смартфон или планшетный персональный компьютер. Детектор чувствителен к жесткому рентгеновскому излучению. Детектор радиоактивности Gamma Sapiens сделан в России (сертификат соответствия №РОСС UA.АЕ68.В13862) и имеет положительные отзывы отечественных специалистов.

Персональный детектор Gamma Sapiens – это миниатюрный недорогой прибор для индивидуального ношения, который используется: для контроля личной радиационной безопасности, для оценки радиационной чистоты жилых помещений, зданий и сооружений, предметов быта, одежды, поверхности грунта на приусадебных участках, транспортных средств. Детектор “Gamma Sapiens не является средством для официальных (профессиональных) измерений, не предусмотрено использование детектора на объектах атомной энергетики. Детектор радиоактивности Gamma Sapiens изготавливаются в соответствии с требованиями ТУ У 33.2-22362867-029:2012.

Особенности детектора радиоактивностиов Gamma Sapiens

Детектор Gamma Sapiens работает только в комплексе со смартфоном или планшетным персональным компьютером, что обеспечивает хранение результатов измерений и их обработку в базе данных и отображение радиационной обстановки на местности с помощью GPS-навигатора. Отсутствие собственного жидкокристаллического индикатора дает возможность работать при низких температурах до -18°С.
Детектор имеет радиоинтерфейс Bluetooth для обмена информацией со смартфоном или планшетом, который обеспечивает обмен информацией радиоканалом на расстоянии не менее 5 м.
Измерение МЭД гамма-излучения (далее – γ) осуществляется до достижения величины заданной статистической погрешности, и в зависимости от интенсивности облучения, время измерения может составлять от 1 до 100 секунд. Величина статистической погрешности постоянно отображается на экране смартфона.
Энергетическая зависимость показаний детектора радиоактивности при измерении МЭД и ЭД гамма-излучения в энергетическом диапазоне от 0,05 до 1,25 МэВ (относительно энергии 0,661 МэВ) – не более 25 %.
В детекторе радиоактивности Gamma Sapiens реализована система пороговой сигнализации о превышении уровня МЭД. Значения нескольких пороговых уровней излучения программируется на смартфоне или планщете с дискретностью в единицу цифрового разряда шкалы во всем рабочем диапазоне измерения.
Время установления рабочего режима и время измерения детектора не более 3 мин.
Детектор гамма-излучения выдерживает кратковременное (в течение 5 минут) действие ионизирующего гамма-излучения МЭД до 1 Зв/ч, устойчив к вибрациям и к воздействию постоянного или переменного магнитного поля до 400 А/м.
Степень защиты оболочки детектора ІР30 согласно ГОСТ 14254-96. Конструкция детектора предусматривает его дезактивацию.
Эксплуатационные ограничения: при работе в среде, содержащей пыль, или во время атмосферных осадков детектор гамма-излучения следует помещать в полиэтиленовый пакет или кожаный футляр.

Конструкция и режимы работы детектор радиоактивностиов Gamma Sapiens

Детектор выполнен в малогабаритном плоском прямоугольном пластмассовом корпусе. На лицевой панели находится двухцветный светодиодный индикатор и кнопка выключения питания. Светодиодный индикатор сигнализирует о степени разряда батареи питания и наличии связи с планшетом или смартфоном.

Для отображения, сохранения и обработки результатов измерений, а также управления режимами работы детектора необходим смартфон или планшетный персональный компьютер с установленным специализированным программным обеспечением "GS Ecotest" . Загрузить и установить ПО на смартфон можно со специальных интернет-ресурсов соответствующих изготовителей смартфонов. Детектором ионизирующего гамма-излучения служит газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера .

Включение детектора радиоактивности. При включении детектора цвет светодиодного индикатора указывает на состояние элементов питания: зеленый (в норме) – остаточная емкость элементов питания более 25 %; красный (при разрядке) – остаточная емкость элементов питания менее 25 %. Частота мигания светодиодного индикатора отображает наличие информационной связи между детектором и смартфоном:

высокая частота означает, что информационная связь отсутствует, и детектор старается установить информационную связь;
низкая частота – информационная связь установлена, детектор работает под управлением специализированного программного обеспечения, запущенного на смартфоне.

Установление информационной связи со смартфоном. Сразу после включения детектор начинает устанавливать информационную связь с тем смартфоном, с которым уже предварительно успешно проводился информационный обмен. На смартфоне в это время должно быть запущено специализированное программное обеспечение. Если с этим смартфоном не удается установить связь (например, этот смартфон находится вне зоны действия радио-интерфейса Bluetooth детектора), то детектор ищет смартфон, Bluetooth-имя которого начинается символами „CHECKPOINT”. Если такой смартфон найден, то выполняется попытка установить с ним связь. В случае успешного установления связи, светодиодный индикатор детектора начинает мигать с низкой частотой. В случае неудачной попытки установления связи детектор начинает искать следующий смартфон, Bluetooth-имя которого начинается символами „CHECKPOINT”.

Поиск и попытки соединения длятся около 1,5мин. После этого, если связь не установлена, детектор автоматически выключается.

Программа "GS Ecotest" обеспечивает:

непрерывное получение информации об уровне радиации и накопленной дозе от детектора "Gamma Sapiens" на смартфон по Bluetooth-интерфейсу в реальном времени;
отображение полученной дозиметрической информации в одном из 4-х разных графических изображений;
отображение полученной дозиметрической информации с GPS-координатами на карте местности;
автоматическое формирование треков дозиметрических измерений по различным критериям, которые задаются пользователем;
установку одного или нескольких пороговых значений по мощности дозы и дозе, при превышении которых срабатывает световая, звуковая и вибрационная сигнализации на смартфоне;
сохранение в реляционной Базе Данных нужной дозиметрической информации (мощности дозы и дозы);
просмотр сохраненной в Базе Данных дозиметрической информации (мощности дозы и дозы) за произвольный период времени;
экспорт дозиметрических измерений в kmz-файлы для просмотра в Google Earth и Google Maps, с возможностью пересылки по Интернету и размещения в социальных сетях;
управление детектором со смартфона;
использование смартфона в обычном режиме - осуществления и приема звонков, отправления и приема SMS, запуска и работы других программ и т.п. без прерывания процесса дозиметрического измерения и без потери дозиметрических данных;
работу с другими известными дозиметрами торговой марки "ECOTEST" – МКС-05 "ТЕРРА" и РКС-01 "СТОРА-ТУ".

Измерение мощности ионизирующего гамма-излучения начинается при включении детектора радиоактивности и установлении связи со смартфоном или планшетом. Поскольку в детекторе радиоактивности предусмотрено постоянное усреднение результатов измерений, то с каждым следующим возобновлением значения на индикаторе происходит процесс его уточнения. Таким образом, приблизительно через полторы минуты после начала измерений на индикаторе можно получить результат с точностью в границах паспортной погрешности. Время, необходимое для получения достоверного результата, зависит от интенсивности излучения и не превышает 100 с для уровня естественного фона.

Для измерения МЭД детектор гамма-излучения необходимо сориентировать в направлении исследуемого объекта так, чтобы основная ось его была параллельна обследуемому объекту. Сравнение результатов измерения МЭД гамма-излучения с несколькими запрограммированными пороговыми уровнями световой, звуковой и вибро-сигнализации происходят постоянно с момента включения детектора и установлении связи со смартфоном или планшетом. При включении детектора в нем автоматически устанавливается значение порогового уровня МЭД гамма-излучения - 0,30 мкЗв/ч, что соответствует максимально допустимому уровню для помещений согласно Нормам радиационной безопасности (НРБ-99) СП 2.6.1.758-99.

На экране смартфона постоянно отображаются:

значение МЭД
пороговое значение по МЭД (при превышении порога меняет цвет на красный)
статистическая погрешность измерения МЭД
накопленная доза
время накопления дозы
пороговое значение по ЭД (при превышении порога меняет цвет на красный)

Технические характеристики, заявленные производителем детектора радиоактивности Gamma Sapiens приведены в следующей таблице:

Модель Дозиметра
Фотография дозиметра
Диапазон измерения:
мощности эквивалента дозы МЭД	0,1÷9999 мкЗв/ч	0,1÷999,9 мкЗв/ч	0,1 мкЗв/ч ÷ 2 Зв/ч	0,1÷1000 мкЗв/ч	0,1 мкЗв/ч ÷ 3 Зв/ч	0,1÷999 мкЗв/ч	0,1 мкЗв/ч ÷ 5 мЗв/ч
эквивалента дозы ЭД	0,001÷9999 мЗв	0,001÷9999 мЗв	1 мкЗв ÷10 Зв	0,001÷200 мЗв	1 мкЗв÷100 Зв	1 мкЗв÷10 Зв	1 мкЗв÷10 Зв
плотности потока бета-частиц (по Sr-90+Y-90)	10÷10 5 см -2 · мин -1	10÷10 5 см -2 · мин -1	10÷10 5 см -2 · мин -1	–	–	–	–
диапазон энергий регистрируемого гамма- и жесткого рентгеновского излучения	0,05÷3,0 МэВ	0,05÷3,0 МэВ	0,05÷3,0 МэВ	0,05÷3,0 МэВ	0,05÷3,0 МэВ	0,05÷3,0 МэВ	0,05÷3,0 МэВ
диапазон энергий регистрируемого бета-излучения	0,1÷3,0 МэВ	0,5÷3,0 МэВ	0,1÷3,0 МэВ	–	–	–	–
Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений при доверительной вероятности 0,95 (Cs-137):
МЭД (N – безразмерная величина, численно равная измеренному значению МЭД в мкЗв/ч)	±(15+2/N) %	±(25+2/N) %	±(15+2/N) %	±(15+2,5/N) %	±(15+3/N) %	±(25+2/N) %	±(25+2/N) %
ЭД	±15 %	±25 %	±15 %	±15 %	±(15+3/N) %	±15 %	±25 %
плотности потока бета-частиц (B – безразмерная величина, численно равная измеренному значению плотности потока бета-частиц в см-2·мин-1)	±(20+200/B) %	–	±(20+200/B) %	–	–	–	–
Детекторы	счетчик Гейгера-Мюллера	счетчик Гейгера-Мюллера	счетчик Гейгера-Мюллера	счетчик Гейгера-Мюллера	два счетчика Гейгера-Мюллера	счетчик Гейгера-Мюллера	счетчик Гейгера-Мюллера
индикация общего эквивалента дозы Н*(10), накопленного прибором с момента ввода в эксплуатацию	нет	нет	нет	нет	есть	нет	нет
Вывод информации		ЖКИ с подсветкой экрана и звуковая сигнализация	ЖКИ с подсветкой экрана и звуковая сигнализация	ЖКИ с подсветкой экрана и звуковая сигнализация	ЖКИ с подсветкой экрана и звуковая сигнализация	ЖКИ и звуковая сигнализация	смартфон, планшет
Программирования порога МЭД гамма-излучения	есть	есть	есть	есть	есть	есть	есть
Программирования порога ЭД гамма-излучения	нет	нет	нет	нет	есть	нет	есть
Программирование порога бета-излучения	есть	нет	есть	–	–	–	–
Режим будильника и часы	нет	есть	нет	нет	нет	есть	–
Сохранение результатов измерений в энергонезависимой памяти	нет	нет	нет	нет	до 99 записей	нет	база данных в смартфоне или планшете
Временные интервалы измерений (уменьшается с ростом мощности дозы)	1 ÷ 70 секунд	5 ÷ 70 секунд	1 ÷ 60 секунд	1 ÷ 36 секунд	1 ÷ 35 секунд	1 ÷ 100 секунд	1 ÷ 100 секунд
Определение и индикация погрешности измерения	нет	нет	есть	есть	есть	нет	есть
Автоматическое вычитание гамма-фона	нет	нет	есть	–	–	–	–
Графическое отображение результата измерения	нет	нет	нет	нет	нет	нет	есть
Средний срок службы детектора						6 лет	6 лет
Средняя наработка до отказа						не менее 6000 ч	не менее 6000 ч
Диапазон рабочих температур	-20 + 50 °С	-10 + 50 °С	-20 + 50 °С	-20 + 50 °С	-20 + 50 °С	-10 + 50 °С	-18 + 50 °С
Предельное значение относительной влажности		98 % при 35°С	95 % при 35°С	90 % при 25°С	90 % при 25°С	95 % при 35°С	95 % при 35°С
Атмосферное давление в диапазоне		от 84,0 до 106,7 кПа	от 84,0 до 106,7 кПа	от 84,0 до 106,7 кПа	от 84,0 до 106,7 кПа	от 84,0 до 106,7 кПа	от 84,0 до 106,7 кПа
Питание	2 элемента типа ААА	2 элемента типа ААА	2 элемента типа АА	2 элемента типа АА	2 элемента типа АА	2 элемента АААА емкостью 620 мА·ч	2 элемента типа ААА
Среднее время непрерывной работы с одним комплектом элементов (в условиях естественного фона)	не менее 2000 ч	не менее 6000 ч	не менее 400 ч	не менее 200 ч	не менее 200 ч	2500 ч	60 ч
Габаритные размеры, масса	120×55×26 мм	120×55×26 мм	124×72×35 мм	74×29×122 мм	74×29×122 мм	33×15×137 мм	19×40×95 мм
Масса с элементами питания, г	200	200	350	250	250	60	50

Резюме	Дозиметр-радиометр МКС-05 «ТЕРРА» - профессиональный дозиметр с возможностью программирования пороговых уровней γ и β-излучения	Дозиметр-радиометр МКС-05 «ТЕРРА-П» - бытовой дозиметр с возможностью программирования пороговых уровней γ-излучения	Дозиметр-радиометр МКС-15Д «СНЕГИРЬ» - переносной профессиональный дозиметр с возможностью измерения γ, β-излучения и их совместного воздействия, а также с возможностью программирования пороговых уровней γ и β-излучения	Дозиметр ДКГ-07Д «ДРОЗД» - переносной малогабаритный быстродействующий дозиметр γ-излучения с возможностью независимого одновременного измерения МЭД и ЭД излучения	Дозиметр ДКГ-02У «АРБИТР» - малогабаритный дозиметр γ-излучения с возможностью измерения МЭД и ЭД излучения от минимальных значений естественного фона до аварийных уровней.	Детектор радиоактивности «EcotestVIP» - миниатюрный прибор для постоянного ношения не предназначенный для официальных измерений с возможностью измерения γ-излучения и программирования пороговых уровней	Gamma Sapiens - миниатюрный прибор для постоянного ношения, все функции управления которого осуществляются со смартфона или планшета. Обеспечивает хранение результатов измерений в базе данных, отображение обстановки на карте местности с помощью GPS-навигатора.

Базовый комплект поставки Детектор гамма-излучения Gamma Sapiens:

Детектор гамма-излучения «Gamma Sapiens»;
Элемент гальванический типоразмера ААА 1,5 V - 2 шт.;
футляр;
руководство по эксплуатации.

Детектор гамма-излучения интеллектуальный “Gamma Sapiens” проходит калибровку на по 137Cs на эталонных источниках ионизирующего излучения при производстве и поверке не подлежит.

Видео-презентация дозиметра Gamma Sapiens

Подпишитесь на наш канал You Tube

Купить детектор радиоактивности «Gamma Sapiens» можно по официальной цене производителя указанной на данной странице и в прайс-листе . Цена детектора радиоактивности «Gamma Sapiens» указана с учетом НДС. Смотрите так же раздел – Дозиметры

Детектор гамма-излучения УДКГ-01 "Gamma Sapiens" можно купить с доставкой до двери или до терминалов транспортной компании в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Рис.7. Блок-схемы спектрометрических детекторов

1) Сцинтилляционные. 2) Полупроводниковые.

Сцинтилляционные детекторы представляют собой кристалл-сцинтиллятор, оптически связанный с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). Чаще всего в качестве сцинтиллятора используется монокристалл иодида натрия, активированный таллием NaI(Tl); применяют также кристаллы CsI(Tl) и Bi 4 Ge 3 O 12 . Электроны (позитроны), появляющиеся при прохождении потока γ-квантов через кристалл, ионизируют и/или возбуждают большое число атомов. Максимальный пробег этих частиц, как правило, заведомо меньше размеров кристалла и практически вся кинетическая энергия передается сцинтиллятору. Основная часть энергии возбуждения трансформируется в тепловую, часть – высвечивается: число световых фотонов составляет в среднем 10÷100 на 1 кэВ поглощенной энергии γ-излучения. При этом доля энергии возбуждения, преобразуемой в световые импульсы, – величина постоянная для данного кристалла. Поэтому число фотонов, составляющих отдельную сцинтилляцию, пропорционально кинетической энергии заряженных частиц, т.е. доле энергии γ-кванта, переданной кристаллу. Вспышки света, попадая на фотокатод ФЭУ, вызывают эмиссию электронов, которые в электрическом поле ускоряются и попадают на первый динод. Поток электронов, проходя систему динодов, увеличивается лавинообразно примерно в 10 5 ÷10 7 раз, и электрический импульс с анода ФЭУ поступает в регистрирующую аппаратуру. Количество электронов в лавине пришедших на анод, пропорционально числу электронов, выбитых с фотокатода, что, в свою очередь, определяется интенсивностью световых вспышек. Таким образом, амплитуды сигналов (импульсов) на выходе ФЭУ пропорциональны энергии, передаваемой γ-квантами атомам сцинтиллятора в первичных процессах. Развитие электронной лавины и формирование сигнала на аноде ФЭУ занимает 10 − 9 ÷10 − 8 с. Этот период меньше времени высвечивания фотонов неорганическими кристаллами (в случае NaI(Tl) ~2·10 − 7 с), которое определяет разрешающее время сцинтилляционных детекторов.

Действие полупроводниковых детекторов основано на ионизации рабочего вещества детектора (монокристалл кремния или сверхчистого германия) заряженными частицами, появляющимися при его γ-облучении. Средняя энергия, затрачиваемая на образование одной пары электрон-вакансия, составляет 2,9 и 3,8 эВ для германия и кремния, соответственно. Электроны (позитроны) при торможении внутри рабочего объема детектора создают большое число свободных носителей заряда (пар электрон – вакансия), которые под действием приложенного напряжения движутся к электродам. В результате во внешней цепи детектора возникает электрический импульс, пропорциональный поглощенной энергии γ-кванта. Этот сигнал затем усиливается и регистрируется. Большая подвижность носителей заряда в Ge и Si позволяет собрать заряд за время примерно 10 − 8 −10 − 7 с, что обеспечивает высокое временное разрешение полупроводниковых детекторов. Эти детекторы (как и сцинтилляционные) позволяют регистрировать высокие скорости счета без поправки на разрешающее время.

Исходя из выше изложенного при взаимодействии γ - квантов с веществом детектора происходят следующие эффекты:

Фотоэффект: γ- квант выбивает электрон с электронной оболочки атома и передает ему всю энергию.

Комптоновское рассеивание: γ- квант выбивает электрон и передает ему часть энергии. В результате образуется электрон и вторичный γ-квант, который может вылететь из детектора.

Образование пары электрон – позитрон: образуется пара е + и е - , при этом энергия γ-кванта уменьшается на 511 х 2 = 1022 кэВ.

Таким образом при попадании γ-кванта в детектор он может:

1) Полностью поглотиться в детекторе. При этом амплитуда электрического импульса будет пропорциональна энергии γ-кванта.

2) Потерять часть энергии в детекторе (комптоновское рассеивание или образование пары) и вылететь из детектора. Амплитуда электрического импульса пропорциональна той части энергии, которую γ-квант оставил в детекторе.

Позиция пика полного поглощения энергии (ППП) пропорциональна энергии γ-квантов. Можно построить зависимость позиции от энергии. Как правило, она линейна. Число импульсов, аккумулированных в каждом канале за время измерения t, подсчитывается и в результате получается аппаратурный спектр. Он представляет собой дискретное распределение, по оси абсцисс которого отложены номера каналов (амплитуды сигналов, энергия Е γ), а по оси ординат – число накопленных в каналах импульсов (рис.8).

Рис.8. Спектры 60 Co, полученные с помощью полупроводникового (HPGe) и сцинтилляционного (NaI) детекторов

Таким образов, амплитуды сигналов, поступающих на вход АЦП, измеряются, и в каждый канал попадают соответствующие ему импульсы с амплитудой v 1 ±Δv 1 , v 2 ±Δv 2 ,...v n ±Δv n , которая зависит от поглощенной детектором энергии E 1 ±ΔЕ 1 , E 2 ±ΔЕ 2 , … E n ±ΔЕ n . В дальнейшем эта гистограмма аппроксимируется плавной кривой с использованием той или иной математической модели, например, функции Гаусса.

Для того чтобы соотнести номера каналов значениям энергии γ-квантов, проводят калибровку спектрометра по энергии. С этой целью набирают спектры нескольких стандартных источников и в каждом спектре определяют номера каналов, отвечающие центрам пиков полного поглощения. Этим каналам присваивают соответствующие табличные значения Еγ (или Е Х) и проводят линейную аппроксимацию зависимости энергии от номера канала спектрометра n:

E γ = a +b⋅n (1)

Важной характеристикой детекторов, применяемых для спектрометрии излучений, является их относительное энергетическое (амплитудное) разрешение - отношение ширины фотопика на его полувысоте (W) к энергии кванта Е γ , соответствующей этому пику. Чем меньше значение W/Е γ , тем лучше разрешены линии аппаратурного спектра (рис.9).

Рис. 9. Относительное энергетическое (амплитудное) разрешение детектора

Ширина пика W отражает флуктуацию амплитуд сигналов на выходе детектора, обусловленную, главным образом, статистическим разбросом числа носителей заряда (n e). Чем больше образуется носителей заряда, тем меньше (по закону Пуассона) относительное среднеквадратичное отклонение δ=1/(n e) ½ и лучше амплитудное разрешение Статистические колебания амплитуд выходного импульса сцинтилляционного детектора обусловлены флуктуациями весьма небольшого числа электронов, выбитых с фотокатода и приходящих на первый динод ФЭУ, а полупроводникового – большого числа пар электрон-вакансия. Например, при поглощении в кристалле NaI энергии Е γ =600 кэВ на первый динод попадает менее 200 электронов, что дает ~7% разброс в величине выходного импульса. При поглощении γ-кванта такой же энергии в кристалле германия образуется ~ 20000 носителей заряда, что в конечном счете предопределяет значительно лучшее относительное энергетическое разрешение полупроводниковых детекторов (W/Е γ =0,003÷0,009 в диапазоне 1000÷100 кэВ) по сравнению со сцинтилляционными (0,06÷0,1).

Некоторые радионуклиды на один акт распада излучают несколько γ-квантов. Например, при распаде Tl-208 могут одновременно образоваться два γ-кванта с энергиями 583 и 2614 кэВ. Если они оба попадут в детектор, то будут там зафиксированы как один γ-квант с энергией 583 + 2614 = 3197кэВ. Вероятность одновременного попадания γ-квантов в детектор особенно велика, когда проба размещается внутри детектора – в "колодце". В результате этого явления на спектрограмме появится пик с энергией равной сумме энергий двух γ-квантов. Этот пик называется пиком суммирования (рис.10).