ASTM ISO/ASTM51631-20
Стандартная практика использования калориметрических дозиметрических систем для измерения доз и рутинной калибровки дозиметрических систем в электронных пучках
- Стандартный №
- ASTM ISO/ASTM51631-20
- Дата публикации
- 2019
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
ISO/ASTM 51631:2020(E) является ключевым стандартом измерения дозы для радиационной обработки, в частности, касающимся использования калориметрических дозиметрических систем в средах облучения электронным пучком. Этот стандарт, совместно разработанный комитетом ASTM E61 по радиационной обработке и ISO/TC 85/WG 3, выпустил свое четвертое издание 15 января 2020 года, незначительно пересмотренное третье издание, опубликованное в 2013 году.
Калориметрия, физический метод измерения дозы облучения, основан на принципе повышения температуры калориметра после поглощения энергии излучения. Поглощенная доза рассчитывается путем точного измерения этого изменения температуры. Этот метод предлагает уникальные преимущества при радиационной обработке электронным пучком, в частности, для обеспечения надежных измерений дозы в условиях высокой мощности дозы.
Область применения и технические параметры
Настоящий стандарт распространяется на процессы радиационной обработки с использованием электронного пучка с энергией от 1,5 до 12 МэВ, охватывая диапазон доз от приблизительно 100 Гр до приблизительно 50 кГр. Стандарт устанавливает требования к подготовке и использованию полуадиабатических систем тепловой дозиметрии, включая методы облучения с использованием сканирующего ленточного пучка и фиксированного широкого пучка.
Технические данные Тип калории Диапазон измерения Чувствительность Зависимость от температуры Графитовый калориметр Графитовый диск + изоляция 0,1–50 кГр 0,75 кГр/°C Значительное (требуется температурная компенсация) Водный калориметр Вода + чашка Петри из полистирола 0,1–50 кГр 3,4 кГр/°C Почти постоянно Калориметр из полистирола Диск из полистирола + изоляция 0,1-50 кГр 1,4 кГр/°C Среда (требуется температурная компенсация)
Классификация и характеристики калориметрических дозовых систем
В соответствии с принципами классификации ISO/ASTM 52628 калориметрическая дозовая система, описанная в настоящем стандарте, является дозиметром типа II, отклик которого подвержен сложному влиянию воздействующей величины и не может быть просто выражен одним поправочным коэффициентом. Хотя этот тип системы не является первичной стандартной системой доз, он может использоваться в качестве внутреннего стандарта для установок облучения электронным пучком, в том числе в качестве системы стандарта передачи доз для калибровки других систем доз.
Основные компоненты калориметрической системы доз включают в себя: калориметр (поглотитель, изоляция и датчик температуры), измерительные приборы и связанные с ними эталоны, а также процедуры использования системы. Для измерения температуры обычно используются термисторы или термопары, требующие высокой точности и хорошей повторяемости.
Ключевые технические требования и моменты реализации
Характеристики конструкции теплофикационного тела
Стандарт требует, чтобы толщина калориметра была менее 1/3 диапазона падающих электронов, чтобы ограничить влияние изменений градиента дозы.
Энергия электронов (МэВ) Пробег электронов в графите (г/см²) Рекомендуемая толщина (г/см²) Фактическая толщина (см) Масса (г) 4 1,36 0,49 0,84 5,9 5 1,71 0,62 1,05 7,5 2.04 14.4 8 2.70 0.97 1.65 11.7 10 3.33 1.20 2.04 14.4 Требования к процедуре калибровки
Система калориметрической дозиметрии должна быть откалибрована в соответствии с документированными процедурами перед использованием и периодически перекалибрована для обеспечения точности измерений. Калибровка должна проводиться путем сравнения с поставленной стандартной системой дозы из аккредитованной калибровочной лаборатории, используя последовательное или одновременное облучение.
Калибровочная кривая различается в зависимости от материала калориметра:
- Графитовый калориметр: Доза = (T₂ - T₁ - Tₐ) × cG × (Sel/ρ)w/(Sel/ρ)G × k
- Полистирольный калориметр: Доза = (T₂ - T₁ - Tₐ) × F(T) × k
- Водный калориметр: Удельная теплоемкость практически постоянна, а калибровка относительно проста
Анализ неопределенности измерений
Стандарт требует, чтобы все измерения дозы сопровождались оценкой неопределенности, обычно с использованием Процедура рекомендована руководством ISO/ASTM 51707. Расширенная неопределенность калориметрической дозиметрической системы обычно составляет около 4% (k=2), что соответствует 95%-ному уровню достоверности.
В качестве примера рассмотрим калориметрическую систему доз полистирола Референтной лаборатории высоких доз Рисё. Ее компоненты неопределенности включают:
Источники неопределенности Класс A (%) Класс B (%) Примечания Неопределенность калибровки - 3,2 Основные источники неопределенности Измерение температуры (при 3 кГр) 1,0 - Связано с измерительным прибором Экстраполяция температуры (при 3 кГр) 1,0 Температурная чувствительность удельной теплоемкости - 0,5 Связанные со свойствами материала Тепловой эффект - 0,5 Влияние факторов окружающей среды Комбинированная неопределенность 1,5 3,2 Итоговая расширенная неопределенность3,6%
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
Выбор оборудования и установка
При выборе системы калориметрической дозиметрии учитывайте диапазон энергии электронного пучка, диапазон измерения дозы, требования к точности измерений и условия эксплуатации. Рекомендуется отдавать приоритет компонентам с радиационной защитой, особенно датчикам температуры и материалам изоляции проводов, устойчивым к радиации.
Процедура проверки калибровки
Разработайте комплексную процедуру проверки калибровки, включая регулярные сравнения со стандартной системой передачи дозы (например, аланиновыми дозиметрами), периодическую калибровку датчиков температуры и проверку работоспособности измерительных приборов. Для проверки калибровки рекомендуется использовать критерии приемки (например, дисперсия измерения дозы менее 2%).
Обучение оператора
Операторы должны пройти профессиональную подготовку и быть знакомыми с принципами работы, рабочими процедурами, методами обработки данных и анализом неопределенности систем калориметрической дозиметрии. В частности, они должны владеть методами температурной экстраполяции и анализом характеристик теплового затухания.
Записи контроля качества
Создайте комплексную систему записей контроля качества, включая данные калибровки датчиков температуры, данные калибровки калориметрической дозиметрической системы, записи накопленной дозы, дату и параметры облучения, данные о температуре и времени, а также характеристики электронного пучка.
Эволюция стандарта и тенденции технологического развития
С момента своего первого выпуска в 1994 году стандарт ISO/ASTM 51631 претерпел множество пересмотров и улучшений. Основные обновления издания 2020 года включают: дальнейшую стандартизацию определений терминов, усиление требований к анализу неопределенности и уточнение процедур калибровки.
Будущие тенденции технологического развития включают: технологию измерения температуры с более высокой точностью, разработку новых калориметрических материалов, применение автоматизированных систем сбора и обработки данных, а также сочетание с технологией цифровых двойников для достижения мониторинга и прогнозирования дозы в реальном времени.
Применение калориметрической дозиметрии в области радиационной обработки будет продолжать расширяться, особенно в таких областях, как стерилизация медицинских изделий, облучение пищевых продуктов и модификация материалов, требующих высокой точности измерения дозы. Настоящий стандарт обеспечивает надежную техническую основу и практическое руководство для этих применений.
ASTM ISO/ASTM51631-20 Ссылочный документ
- ASTM E3083 Стандартная терминология, относящаяся к обработке ионизирующим излучением: дозиметрия и приложения*， 2024-12-01 Обновление
- ASTM E666 Стандартная практика расчета поглощенной дозы гамма- или рентгеновского излучения
- ASTM E668 Стандартная практика применения систем термолюминесцентно-дозиметрии (ТЛД) для определения поглощенной дозы при испытаниях электронных устройств на радиационную стойкость*， 2020-07-01 Обновление
- ISO/ASTM 51261 Практика калибровки рутинных дозиметрических систем для радиационной обработки
- ISO/ASTM 51649 Практика дозиметрии на электронно-лучевой установке радиационной обработки при энергиях от 300 кэВ до 25 МэВ
- ISO/ASTM 51707 Руководство по оценке неопределенности измерений в дозиметрии при радиационной обработке
- ISO/ASTM 52628 Стандартная практика дозиметрии при радиационной обработке*， 2020-04-01 Обновление
