7.4. Фотографический метод дозиметрии

Одним из первых эффектов воздействия ионизирующего излучения, ставшим известным вскоре после открытия рентгеновских лучей, было почернение эмульсии светочувствительной пленки. И по сей день фотопленка является крайне важным радиационным детектором в медицинской рентгеновской диагностике и технологической радиографии. В основе использования пленки как дозиметра лежит связь между оптической плотностью и приложенной дозой . Оптическая плотность (применительно к фотопленке чаще говорят «оптическая плотность почернения» или просто «почернение») определяется как логарифм отношения интенсивностей параллельного пучка света до пленки и после прохождения ее:

(7.3).

Зависимость , называемая сенситометрической характеристикой фотоматериала, имеет вид, показанный на рис 7.1. Ее можно разделить на следующие участки: области инерции фотопленки (начало из , начальная плотность почернения у неосвещенной пленки, вуаль), область недодержек, область нормальной экспозиции (прямолинейный участок кривой), область передержек и область соляризации. Тангенс угла наклона — «контрастность» фотоэмульсии, – ширина фотоэмульсии, характеризующая область экспозиции.

Рис. 7.1. Сенситометрическая характеристика фотографической пленки

Плотность почернения пленки может изменяться от 0 до ∞. С помощью простых средств радиационного мониторинга практически возможно измерять почернения в диапазоне до 4,5. Приборы, предназначенные для измерения почернения называются денситометрами.

Широкое использование фотографического метода дозиметрии обусловлено рядом преимуществ, характерных для этого метода. Это существование линейной зависимости в определенных пределах между оптической плотностью и поглощенной дозой. Пленочный дозиметр дешев, не сильно подвержен внешним возмущениям и в любое время готов к снятию показаний. Он не требует источника питания и может с легкостью и удобством носиться человеком. Обработанная пленка является документом, который можно хранить сколь угодно долго.

Однако у метода есть и существенные недостатки, наиболее значимые из которых состоят в сильной энергетической зависимости чувствительности, особенно в диапазоне ниже 200 кэВ, и ограниченном диапазоне измерения. Для преодоления этого недостатка используются различные комбинации фотопленки с поглощающими материалами в специальных кассетах.

Другими недостатками фотопленки является возможность потускнения при отсутствии облучения, а также фэйдинг облученного участка пленки, несущего информацию о дозе облучения. Обоим эффектам благоприятствуют влажность воздуха и повышенная температура.

При облучении чувствительного слоя пленки фотонным излучением воздействие оказывают вторичные электроны, образующиеся при поглощении γ-излучения в среде, окружающем фотоэмульсию, в частности в кассете и в самом слое фотоэмульсии, что приводит к почернению пленки. При облучении энергетическими нейтронами происходит их замедление в результате упругого взаимодействия, при этом образующиеся при столкновениях с ядрами водорода протоны отдачи обладают высокой ионизирующей способностью и образуют треки в эмульсии пленки. Таким образом, для фотонного излучения доза может быть определена по измерению оптической плотности, а для нейтронного – по подсчету треков. Медленные нейтроны могут быть зарегистрированы по плотности почернения пленки, находящейся под кадмиевым фильтром. В этом случае эффект будет обусловлен γ-излучением, возникающим в результате радиационного захвата медленных нейтронов ядрами кадмия.