اطلاعات جامع درباره دوزیمتر؛ سپر نامرئی شما در برابر خطرات تابش تشعشعات

دوزیمتر؛ محافظ شما در برابر تشعشعات یونیزان 

در دنیای مدرن، بشر با دستاوردهای شگفت‌انگیزی در زمینه‌های مختلف از جمله علم هسته‌ای روبرو شده است. در کنار این پیشرفت‌ها، خطرات بالقوه‌ای نیز به وجود آمده‌اند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، تابش یونیزان است. تابش یونیزان نوعی انرژی است که می‌تواند به سلول‌های بدن آسیب برساند و منجر به بیماری‌های مختلفی از جمله سرطان شود.

دوزیمتر ابزاری حیاتی برای محافظت از انسان در برابر خطرات تابش یونیزان است. این وسیله به عنوان سپر نامرئی عمل می‌کند و با اندازه‌گیری میزان تشعشعی که فرد یا محیط در معرض آن قرار گرفته است، به افراد کمک می‌کند تا در معرض دوزهای بیش از حد قرار نگیرند.

در این مقاله، به بررسی دوزیمتر، کاربردها و نحوه استفاده از آن می‌پردازیم. همچنین، اطلاعاتی در مورد انواع دوزیمترها و اهمیت استفاده از آن‌ها ارائه خواهیم داد. 

دوزیمتر چیست و چرا مهم است؟

دوزیمتر وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری میزان مواجهه با تابش یونیزان (از طریق ذرات آلفا یا بتا، نوترون‌ها، اشعه گاما یا اشعه ایکس) استفاده می‌شود. این اندازه‌گیری در علمی به نام دوزیمتری انجام می‌گیرد. دوزیمتر ابزاری ضروری برای افرادی است که در محیط‌هایی کار می‌کنند که در معرض تابش قرار دارند.

دوزیمترها برای اطمینان از عدم دریافت دوز مضر تشعشع در یک دوره زمانی مشخص استفاده می‌شوند. سازمان‌های ناظر، استانداردهایی را برای حفاظت و کنترل تشعشع شغلی وضع کرده‌اند. هدف اصلی دوزیمتر حفظ دوز شغلی در پایین‌ترین سطح قابل دستیابی معقول (ALARA) است.

تابش برای انسان‌ها بسیار مضر است و می‌تواند در صورت مواجهه با دوزهای بالا کشنده باشد. دوزیمترها با آگاه کردن افراد و هشدار در زمان بالا بودن بیش از حد سطح تشعشع، به آن‌ها کمک می‌کنند تا منطقه آلوده را ترک کرده و از مسمومیت ناشی از تشعشع جلوگیری کنند.

انواع دوزیمتر تشعشع 

دوزیمترهای تشعشع بسته به کاربرد و نوع استفاده آن‌ها انواع مختلفی دارند. برخی از دوزیمترها برای ثبت مجموع کل تشعشعی که فرد در معرض آن قرار گرفته در طول زمان استفاده می‌شوند، در حالی که برخی دیگر با رسیدن به دوزهای مضر تشعشع، آژیر هشدار را به صدا درمی‌آورند. در ادامه برخی از انواع رایج دوزیمتر تشعشع را معرفی کرده ایم.

شمارنده گایگر-مولر (GM)

شمارنده‌های گایگر-مولر (GM) دوزیمترهای بسیار حساسی هستند که از یک محفظه گاز برای تشخیص تشعشع استفاده می‌کنند. یک ذره تشعشع از طریق محفظه گاز قابل تشخیص است که سپس صدای کلیک مانندی را در بلندگوی الکترونیکی ایجاد می‌کند. کلیک‌ها بر حسب تعداد در ثانیه یا دقیقه اندازه‌گیری می‌شوند و هر کلیک نشان‌دهنده فروپاشی تشعشع است.

دستگاه اندازه‌گیری تشعشع آلفا

دستگاه‌های اندازه‌گیری تشعشع آلفا با استفاده از یک کاوشگر و برپایه پدیده‌های تابش یا لومینسانس، تشعشع آلفا را تشخیص می‌دهند.

دستگاه اندازه‌گیری نرخ دز

دستگاه‌های اندازه‌گیری نرخ دز برای تشخیص تشعشع یونیزان در محیط استفاده می‌شوند تا مشخص شود آیا دوزهای تشعشع به اندازه‌ای کم هستند که انسان بتواند وارد آن محیط شود و برای چه مدت، به ویژه در مناطقی که آلودگی تشعشع وجود دارد.

دوزیمتر شخصی الکترونیکی (EPD)

دوزیمتر شخصی الکترونیکی (EPD) معمولاً توسط کارکنان بخش تشعشع پوشیده می‌شود، به این معنی که کسانی که در شرایط مواجهه برنامه‌ریزی‌شده با تشعشع کار می‌کنند. این دوزیمتر شخصی روی تنه پوشیده می‌شود و دوز و نرخ دز فعلی را روی یک نمایشگر کوچک نشان می‌دهد. دوزیمترهای شخصی الکترونیکی از یک ترانزیستور اثر میدانی نیمه‌هادی اکسید فلز (موس‌فیت یا ترانزیستور موس) استفاده می‌کنند که در صورت تجاوز سطح تشعشع از حد مجاز، آژیر خطر را فعال می‌کند.

دستگاه‌های تشخیص تشعشع شخصی با برد وسیع (PRD-ER)

دستگاه‌های تشخیص تشعشع شخصی با برد وسیع (PRD-ER) توسط امدادگران اولیه حمل می‌شود، زیرا نقاط تنظیم آژیر را می‌توان به صورت دستی برای مطابقت با شرایطی که وارد آن می‌شوند، تنظیم کرد. این آشکارسازها با EPDها از نظر نظارت بر کل مواجهه با تشعشع در طول زمان استفاده و نرخ‌های مواجهه، تفاوت دارند. آن‌ها همچنین دامنه وسیع‌تری از نرخ دز را دارند. دستگاه‌های دوزیمتری تشعشع شخصی با برد وسیع از آشکارسازهای پلاستیکی یا کریستالی و همچنین یک نیمه‌رسانا یا لوله گایگر-مولر (لوله G-M) که از مخلوط گازی برای تشخیص تشعشع استفاده می‌کند، بهره می‌گیرند. آشکارسازهای کریستالی برای خواندن نرخ دز بالا استفاده می‌شوند، در حالی که نیمه‌رسانا یا لوله‌های G-M امکان حساسیت به نرخ دز پایین را فراهم می‌کنند.

دستگاه‌های اندازه‌گیری پرتابل

دستگاه‌های اندازه‌گیری قابل حمل برای اندازه‌گیری تشعشع روی افراد و محیط‌های اطراف استفاده می‌شوند. این دوزیمترها معمولاً برای تشخیص تشعشع در تاسیسات هسته‌ای و رادیولوژی برای اطمینان از رعایت استانداردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برای تشخیص تشعشع در دستگاه‌های اندازه‌گیری قابل حمل از آشکارسازهای لوله G-M، محفظه‌های یونی (مانند لوله‌های G-M، محفظه‌های یونی آشکارسازهای تشعشع پر از گاز هستند) و آشکارسازهای کریستالی استفاده می‌شود. کار با این دوزیمترها نیاز به آموزش دارد.

دستگاه‌های تشخیص اضطراری تشعشع شخصی بدون هشدار (PERD)

دوزیمترهای تشخیص اضطراری تشعشع شخصی بدون هشدار (PERD) در صورت بالا بودن سطح تشعشع، آژیر خطر را به صدا در نمی آورند. در عوض، از یک کارت رنگی (کارت رنگ سنجی) برای مشاهده‌ی بصری سطح تشعشع استفاده می‌شود. هرچه رنگ تیره تر باشد، به معنی آن است که سطح تشعشع بالاتر است. این نوع دوزیمتر معایبی هم دارد. مهم‌ترین عیب آن، نداشتن آژیر خطر است. همچنین، تفسیر اشتباه کارت‌های رنگی نیز می‌تواند مشکل‌ساز باشد. با وجود این معایب، دوزیمترهای تشخیص اضطراری تشعشع شخصی بدون هشدار بسیار مقاوم بوده و می‌توان از آن‌ها در شرایط سخت و دشوار یا به عنوان یک دوزیمتر پشتیبان استفاده کرد.

دوزیمتر شخصی

دوزیمتر شخصی توسط یک فرد در طول یک دوره زمانی مشخص پوشیده می‌شود. دوزیمتر معمولاً به یک مرکز فرستاده می‌شود تا دوز تشعشع را بررسی کند، اما می‌توان آن را در محل یک منطقه آلوده نیز خواند. این دوزیمترها بسیار دقیق هستند. چهار نوع دوزیمتر شخصی وجود دارد:

• فیلم بج: فیلم بج، رایج‌ترین نوع دوزیمتر تشعشع، از فیلم و فیلترها برای تشخیص سطوح دوز تشعشع استفاده می‌کنند. آن‌ها قابل استفاده مجدد نیستند، اما سوابقی دائمی از مواجهه با تشعشع را ارائه می‌دهند.

• دوزیمترهای لومینسانس تحریک شده نوری (OSL): دوزیمترهای لومینسانس تحریک شده نوری (OSL) از اکسید آلومینیوم برای تشخیص سطوح دوز تشعشع استفاده می‌کنند. این دوزیمترها به دلیل حساسیت بیشتر، برای زنان باردار ایده‌آل هستند.

• دوزیمترهای ترمولومینسانس (TLD): دوزیمترهای ترمولومینسانس (TLD) از کریستال فلوئورید لیتیوم (LiF) یا CaD₂ برای تشخیص سطوح تشعشع استفاده می‌کنند. این دوزیمترها تشعشع را با نوری که کریستال هنگام گرم شدن توسط تشعشع تولید می‌کند، اندازه‌گیری می‌کنند.

• دوزیمترهای ذخیره‌سازی مستقیم یون (DIS): دوزیمترهای ذخیره‌سازی مستقیم یون (DIS) دوزیمترهای الکترونیکی هستند که به جیب پیراهن متصل می‌شوند. دوزیمترهای DIS از محفظه‌های یونی و یک عنصر الکترونیکی برای تشخیص سطوح دوز تشعشع استفاده می‌کنند، اما مجهز به آژیر نیستند. دوزیمترهای DIS می‌توانند در دوزهای بالای تشعشع کار کنند.

دستگاه‌های تشخیص اضطراری تشعشع شخصی (PERD)

دستگاه‌های تشخیص اضطراری تشعشع شخصی (PERD) در محیط‌های خطرناک با نرخ دز بالای تشعشع استفاده می‌شوند. این دوزیمترها معمولاً در برنامه‌های پاسخ اضطراری استفاده می‌شوند زیرا می‌توان از آن‌ها در مناطق سرد، گرم و مناطق با تشعشع بالا استفاده کرد. PERDها روی بدن پوشیده می‌شوند و فوتون‌ها را تشخیص می‌دهند. اگر دوز تشعشع از محدوده از پیش تعیین شده فراتر رود، آژیر به صدا در می‌آید و فرد را از سطوح مضر مواجهه یا دوز انباشته شده که از استانداردهای مواجهه با تشعشع فراتر می‌رود، آگاه می‌کند.

دستگاه‌های تشخیص تشعشع شخصی (PRD)

دستگاه‌های تشخیص تشعشع شخصی (PRD) برای تشخیص دوزهای پایین تشعشع استفاده می‌شوند و برای کمک به ماموران مجری قانون در تشخیص و رهگیری تهدیدات تروریسم هسته‌ای یا رادیولوژیکی توسعه یافته‌اند. PRDها نمی‌توانند در مناطق خطرناک تشعشع استفاده شوند، اما می‌توانند فرد را از سطوح غیرمنتظره پایین مواجهه با تشعشع آگاه کنند.

محفظه یونیزاسیون جیبی

محفظه‌های یونیزاسیون جیبی دستگاه‌های ساده‌ای هستند که از یک خودکار بزرگتر نیستند و می‌توانند در زمان واقعی خوانده شوند. این دوزیمترها با باتری کار می‌کنند، بنابراین باید قبل و بعد از استفاده شارژ شوند. نام‌های رایج برای این نوع دوزیمتر شامل: دوزیمتر جیبی خودخوان، دوزیمتر جیبی قلمی و دوزیمتر فیبر کوارتز می‌شود. محفظه‌های یونیزاسیون جیبی دوزهای انباشته تشعشع را ثبت نمی‌کنند و هشدار نمی‌دهند. این نوع دزیمتر دقت کمتری نسبت به انواع دزیمترهای مدرن تر دارد.

دستگاه شناسایی رادیوایزوتوپ

دستگاه‌های شناسایی رادیوایزوتوپ (RIID) دزیمترهای پیچیده‌ای هستند که توسط شرکت‌های HAZMAT و مقامات ایمنی عمومی برای تشخیص تشعشعات روی غیرنظامیان، وسایل نقلیه، محموله‌ها، بسته‌ها یا هر ماده مشکوک دیگری استفاده می‌شوند. RIID ها از طیف سنجی اشعه گاما برای تشخیص دوز تابش استفاده می کنند. آنها همچنین می توانند برای تأیید قرائت های دزیمترهای دیگر مانند PRD یا سایر دزیمترهای پرتو گاما استفاده شوند.

دروازه تشخیص رادیولوژیکی

دروازه‌های تشخیص رادیولوژیکی انسان‌ها، خودروها و سایر محموله‌ها را برای وجود تشعشع در اطراف تأسیسات امنیتی غربالگری می‌کنند.

چگونگی خواندن سطوح دوزیمتر تشعشع

تشعشع از طریق امواج و ذرات منتقل می‌شود. امواج تشعشع می‌توانند از دیوارها عبور کنند، در حالی که ذرات می‌توانند توسط یک تکه کاغذ مسدود شوند. دوزیمترها تجمع تشعشعات ناشی از هر دو امواج و ذرات را تشخیص می‌دهند. دوزیمترهای تشعشع موارد زیر را اندازه‌گیری می‌کنند:

• فعالیت رادیواکتیو:  میزان انتشار تشعشعات یون‌ساز آلفا، بتا، گاما و نوترون که بر حسب بکروِل (Bq) و کوری (Ci) بیان می‌شود.

• مواجهه: میزان تشعشع موجود در هوا که بر حسب رونتگن (R) و کولن بر کیلوگرم (C/kg) بیان می‌شود.

• دوز جذب‌شده: میزان جذب تشعشع که بر حسب دوز جذب‌شده تشعشع (rad) و گری (Gy) بیان می‌شود.

• دوز معادل: ترکیبی از تشعشع جذب‌شده و اثرات ناشی از آن دوز تشعشع که بر حسب رُم معادل انسان (rem) و سیورت (Sv) بیان می‌شود. دوزهای معادل زیستی بر حسب یک هزارم رِم (میلی‌رِم یا mrem) اندازه‌گیری می‌شوند.

به‌عبارت ساده، 1 رونتگن (مواجهه) = 1 راد (دوز جذب‌شده) = 1 رِم یا 1000 میلی‌رِم (دوز معادل).

از آنجایی که تشعشعات آلفا و نوترون آسیب‌رسان‌تر هستند، دوز معادل آن‌ها از دوز جذب‌شده بیشتر است، در حالی که دوز معادل برای تشعشعات بتا و گاما با دوز جذب‌شده یکسان است.

استانداردهای مواجهه با تشعشع

وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) و کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای ایالات متحده (NRC) استانداردهایی را برای صنایع تحت نظارت خود تعیین کرده‌اند. اداره ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) زمانی که NRC این کار را انجام نمی‌دهد، مسئولیت تعیین استانداردها را بر عهده دارد. به طور کلی، برای افراد عادی، میزان مواجهه با تشعشع به استثنای تشعشعات پس‌زمینه ناشی از منابع طبیعی مانند رادون و اسکن‌های پزشکی، به 0.1 رم (rem) در سال یا 100 میلی‌رم (mrem) در سال محدود می‌شود.

با این حال، برای افرادی که کارگر تشعشع محسوب می‌شوند، استانداردهای دقیق‌تری وجود دارد. از آنجایی که برخی از نقاط بدن می‌توانند تابش بیشتری را تحمل کنند، استانداردهای مختلفی برای بخش‌های مختلف بدن وجود دارد. 

چه کسانی از دوزیمتر استفاده می‌کنند؟

دوزیمترها بیشتر توسط متخصصان بخش‌های صنعتی و پزشکی و همچنین امدادگران در شرایط اضطراری تشعشع، مانند آتش‌نشانان و متخصصان مواد خطرناک (HAZMAT) مورد استفاده قرار می‌گیرند. کارکنان بخش‌های زیر به‌طور معمول از کارکنان تشعشع محسوب می‌شوند و از دوزیمتر استفاده می‌کنند:

• نیروگاه هسته‌ای

• رادیولوژی

• انکولوژی (سرطان‌شناسی)

• پزشکی هسته‌ای

• ساخت‌و‌ساز

• دریانوردی

• امنیت عمومی

این متخصصان از دوزیمترهای تشعشع شخصی برای اندازه‌گیری کل دوز تابش تشعشعی که دریافت می‌کنند، استفاده می‌کنند. برخی از این دوزیمترها فرد را از دوزهای بالای مضر تشعشع مطلع می‌کنند، در حالی که برخی دیگر بخشی از یک برنامه‌ی نظارت و محافظت در برابر دوز انباشته‌ی تشعشع هستند.

اکیپ‌های امداد اولیه و متخصصان مواد خطرناک در حوادث مربوط به تشعشع کمک‌رسانی می‌کنند. در این موارد، برای مهار تشعشع و محافظت امدادگران در برابر دوزهای بالای تشعشع، مناطق کنترل تشعشع ایجاد می‌شود.

تشخیص تشعشع با استفاده از رباتیک

در سال‌های اخیر، از دوزیمترها بر روی پهپادها و سایر ابزارهای بازرسی تصویری از راه دور (RVI) برای تشخیص تشعشع در فضاهای خطرناک و/یا محدود استفاده شده است. این پیشرفت به پهپادها اجازه می‌دهد تا به جای انسان، برای تشخیص سطوح تشعشع و انجام بازرسی‌های بصری به مناطق با تشعشع خطرناک فرستاده شوند.

سوالات متداول درباره دوزیمتر

1. دوزیمتر چه چیزی را اندازه‌گیری می‌کند؟

دوزیمتر مقدار تشعشع یونیزانی را که یک فرد یا شیء در معرض آن قرار می‌گیرد، اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه‌ها عمدتاً در محیط‌هایی با خطر تشعشع مانند نیروگاه‌های هسته‌ای یا مراکز پزشکی استفاده می‌شوند.

2. دوزیمتر را چگونه باید پوشید؟

دوزیمترها باید در نزدیکی بدن، به طور معمول به لباس، مانند جیب پیراهن، یا به صورت انگشتر دوزیمتری در دست، پوشیده شوند. برای اطمینان از اندازه‌گیری دقیق دوز تشعشع، باید همیشه به سمت بدن باشند.

3. چه زمانی باید از دوزیمتر استفاده کرد؟

هر زمان که در معرض خطر تشعشع قرار دارید، باید از دوزیمتر استفاده کنید. این شامل کار در نیروگاه‌های هسته‌ای، مراکز پزشکی یا سایر محیط‌هایی است که در آن تشعشع وجود دارد.

4. چگونه می‌توانم نتایج دوزیمتر خود را تفسیر کنم؟

نتایج دوزیمتر شما را باید یک متخصص بهداشت و ایمنی تشعشع تفسیر کند. آنها می‌توانند به شما بگویند که در معرض چه مقدار تشعشع قرار گرفته‌اید و آیا این میزان خطرناک بوده است یا خیر.

5. چگونه می‌توانم دوزیمتر خود را تمیز و نگهداری کنم؟

دستورالعمل‌های تمیز کردن و نگهداری دوزیمتر شما به نوع دوزیمتری که استفاده می‌کنید بستگی دارد. برای اطلاعات بیشتر، باید به دستورالعمل‌های سازنده مراجعه کنید.

سخن نهایی

دوزیمترها ابزاری حیاتی برای اندازه‌گیری و نظارت بر میزان تشعشعی هستند که افراد در معرض آن قرار می‌گیرند. این ابزارها در طیف وسیعی از صنایع و محیط‌ها، از جمله نیروگاه‌های هسته‌ای، مراکز پزشکی، آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و حتی در کارهای روزمره برای افرادی که در معرض خطر قرار دارند، مانند آتش‌نشانان و پرسنل امدادی، کاربرد دارند. استفاده از دوزیمتر به افراد کمک می‌کند تا از خطرات ناشی از مواجهه با تشعشع بیش از حد آگاه باشند و اقدامات پیشگیرانه لازم را انجام دهند. این ابزارها می‌توانند جان انسان‌ها را نجات دهند و از بروز بیماری‌های ناشی از تشعشع، مانند سرطان، جلوگیری کنند.

با پیشرفت تکنولوژی، دوزیمترها دقیق‌تر، حساس‌تر و  قابل‌دسترس‌تر می‌شوند. استفاده از  این ابزارها نقشی اساسی در  ایجاد محیط‌های امن‌تر و سالم‌تر برای افراد در معرض  تشعشع ایفا می‌کند.

گردآوری:بخش دانش کسب و کار موزستان