Создание тканеэквивалентного дозиметрического устройства для учета радиационного воздействия на экипажи космических аппаратов

• Автор: Карцев, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Список используемых сокращений

Глава 1. Обзор основных методических подходов и конструктивных решений при проведении экспериментов по изучению воздействия ионизирующего излучения на человека в условиях космического пространства

1.1 Основные средства измерения дозы в условиях космических полетов

1.2 Моделирование воздействия ионизирующего космического излучения на организм космонавта

1.2.1 Источники ионизирующего космического излучения

1.2.2 Тканеэквивалентные материалы

1.2.3 Геометрические модели тела человека для расчета тканевой дозы

1.3 Конструкции фантомов

1.4 Критерии оценки уровней радиационного воздействия ИКИ на организм космонавтов

1.5 Промежуточные выводы

Глава 2 Обоснование основных методических подходов и конструктивных решений при создании дозиметрического устройства для оценки уровня радиационного воздействия на организм человека в условиях длительных космических полетов на борту МКС
2.1 Методика измерения ИПД внутри и на поверхности фантома при помощи ТЛД
2.1.1 Методика подготовки ТЛД
2.1.2 Методика измерения поглощенной дозы при помощи ТЛД-системы НАЯ8НАШ-3500
2.1.3 Алгоритм размещения ТЛД внутри и на поверхности фантома
2.1.4 Оценка точности измерения поглощенной дозы внутри и на поверхности
фантома
2.2 Особенности взаимодействия ионизирующего излучения с веществом на борту МКС

2.3 Создание тканеэквивалентного материала
2.3.1 Обобщенные исходные требования к тканеэквивалентному материалу фантома для применения в условиях космического полета
2.3.2 Синтез нового тканеэквивалентного материала
2.3.3 Конструктивные и технологические особенности изготовления тканеэквивалентного материала и метода его механической обработки
2.4 Создание тканеэквивалентного шарового фантома
2.5 Промежуточные выводы
Глава 3 Оценка радиационной обстановки и уровня воздействия ионизирующего излучения на организм космонавтов в каюте СМ РС

3.1. Особенности проведения эксперимента по исследованию радиационного воздействия на организм космонавтов при помощи тканеэквивалентного шарового фантома “Глобус” на СМ РС МКС
3.1.1 Особенности размещения фантома “Глобус” в СМ РС МКС
3.1.2 Этапы эксперимента
3.1.3 Гелиофизические характеристики в период проведения эксперимента
3.1.4 Параметры орбиты МКС в период проведения эксперимента
3.2 Основные результаты измерения поглощенной дозы и анализ дозового распределения внутри и на поверхности фантома “Глобус” в период полета экспедиций МКС-8, МКС
3.3 Оценка биологического воздействия ИИ на организм космонавтов (на основе данных эксперимента “Матрешка-Р”)
3.3.1 Оценка эквивалентной мощности дозы в каюте СМ РС МКС
3.3.2. Оценка эффективной дозы в каюте СМ РС МКС
3.4 Основные перспективы развития эксперимента
3.5 Промежуточные выводы
Заключение и обобщенные выводы
Список литературы
Приложения

Список используемых сокращений
ГКЛ — Галактические космические лучи ЖКТ — Желудочно - кишечный тракт ИИ - Ионизирующее излучение
ИИКИ - Источники ионизирующего космического излучения ИПД - Интегральная поглощенная доза КА — Космический аппарат КЖ
КК - Коэффициент качества
КИ — Космическое излучение
КТВ — Кривая термовысвечивания
КТС — Кроветворная система
ЛПЭ — Линейная передача энергии
МКС - Международная космическая станция
МКРЗ — Международная комиссия по радиационной защите
ОПС — Орбитальная пилотируемая станция
РПЗ — Радиационные пояса Земли
РС - Российский сегмент
СА - Солнечная активность
СКЛ — Солнечные космические лучи
СМ - Служебный модуль
СПС — Солнечные протонные события
ТЛД — Термолюминесцентный детектор
ТТД — Твердотельный трековый детектор
ХГ - Хрусталик глаза
ЦНС - Центральная нервная система
ЭД - Эффективная доза
ЮАА — Южно - Атлантическая аномалия

(см. далее). Кроме этого, метод индивидуальной калибровки детекторов, позволяет при проведении калибровочного облучения в предэкспериментальный период провести одновременную селекцию требуемой партии детекторов по разбросу показаний в партии и снизить общую трудоемкость подготовки средств измерения и обработки результатов эксперимента. Таким образом, было отобрано необходимое количество детекторов (300 штук) с разбросом показаний при облучении одинаковой дозой не более ±10%. Одновременно в данной партии была.выделена группа детекторов в количестве 108 штук с разбросом не более ±5%.
2.1.2 Методика измерения поглощенной дозы при помощи ТЛД-системы НА1*8НА¥-3500.
Реализация обозначенного способа измерения поглощенной дозы осуществлялась, как уже отмечалось выше, при помощи измерительной ТЛД - системы НА118НА¥ - 3500, алгоритм работы которой, основывается на сцинтилля-ционном детектирующем канале с фотоэлектронным умножителем. Излучение детектора вызывает появление импульсов тока на выходе фотоэлектронного умножителя, поступающих на вход зарядо-чувствительного усилителя и устройства обработки. Величина заряда определяется значением интеграла от импульсов тока и характеризуется площадью под “кривой термовысвечивания”, которая отображается на мониторе ТЛД - системы (рис.2.1).
Механизм измерения поглощенной дозы при помощи ТЛД заключается в следующем: радиационное излучение вызывает ионизацию в веществе детектора, образуя свободные носители заряда, локализующиеся на центрах захвата в дефектах решетки кристалла ЫБ (энергетических ловушках). При нагреве в диапазоне от +50 до +350°С локализованные носители заряда высвобождаются и рекомбинируют на центрах захвата носителей противоположного знака, испуская кванты света в видимой части спектра. Зависимость интенсивности термовысвечивания от времени при нагреве с постоянной скоростью отображается