Radiometr uniwersalny RUST-3

Radiometr RUST-3 jest kompaktowym przyrządem przeznaczonym zarówno do pracy stacjonarnej, jak i terenowej, z wykorzystaniem szerokiej gamy sond licznikowych i scyntylacyjnych. Atest CLOR uzyskał w 1977 r. i do początku lat 90. wyprodukowano łącznie 2000 egzemplarzy. Miernik ten jest więc drugim pod względem liczebności produkcji polskim przyrządem dozymetrycznym po radiometrze kieszonkowym RK-67/67-3 (5000). 

RUST-3 jest rozwinięciem RUST-2, opracowanego w 1969 r., a następnie dwukrotnie modyfikowanego (1972 - RUST-2S, 1975 - RUST-2S2). Zmiany znacznie rozszerzają funkcjonalność przyrządu:

• skala w cps zamiast cpm
• dwukrotnie szerszy zakres pomiarowy (10 tys. cps wobec 5 tys.)
• zmienna stała czasu
• 5 poziomów czułości wejścia zamiast 2
• alarm progowy
• zasilanie z wyjmowanej przystawki sieciowej
• wbudowana, wyjmowana przystawka głośnikowa
• współpraca z zewnętrznym rejestratorem i przelicznikiem
  

Przyrząd mierzy częstość impulsów z sond licznikowych i scyntylacyjnych, podłączanych przez typowy wtyk BNC-2,5, takich jak:

• licznikowe: SGB-1P, -2P, -3P, -1R, -2R, -3R, -1D, 1DW, -2D, -1Z, -2Z
• scyntylacyjne: SSA-1P, SSA-3P, SSU-3, SSU-3-2, LS-5a, SSNT-1, SSNT-2, SSNT-3
• autorskie: USA-1, UBG-1, UABG-1, UBG-5
• i wszystkie inne pracujące przy napięciu z zakresu: 375-700 i 900-1575 V.  

Wysokie napięcie regulujemy za pomocą dwóch pokręteł, pełniących jednocześnie funkcję wyłącznika głównego i testu zasilania:

• regulacja zgrubna: wyłączony, 375, 550, 900, 1075, 1250, 1425 V
• regulacja dokładna: test zasilania, 0, 25, 50, 75, 100, 125, 150 V

W zakresie jest jak widać "dziura" między 700 a 900 V, najwyraźniej nie istniały sondy wymagające takiego napięcia pracy. Swoją drogą, we wcześniejszych wersjach "dziura" była szersza (RUST-2 - 650-1000 V, RUST-1 - aż 425-1100 V).

Radiometr wyskalowany jest w impulsach na sekundę (cps) w zakresie 0,1-10.000 cps. Zakres pomiarowy podzielono na 8 podzakresów:

• 0,1-3 co 0,1
• 0,2-10 co 0,2
• 1-30 co 1
• 2-100 co 2
• 10-300 co 10
• 20-1000 co 20
• 100-3000 co 100
• 200-10000 co 200

Dwa ostatnie zakresy, oznaczone na czerwono, przeznaczone są do pomiaru z użyciem sond scyntylacyjnych, w przypadku liczników G-M przy tak dużej częstości zliczania wynik obarczony jest dużym błędem z uwagi na czas martwy licznika.

Wynik podawany jest na mikroamperomierzu MEA-33 o dwóch podziałkach logarytmicznych, odpowiadających dwóm najniższym zakresom. 

Na wyższych zakresach wartości podziałek mnożymy odpowiednio:

• górna skala - x10 (100 cps), x100 (1000 cps), x1000 (10.000 cps)
• dolna skala - x10 (30 cps), x100 (300 cps), x1000 (3000 cps)

Skala jest pokryta farbą okresowego świecenia (tak jak we wszystkich RUST-2), dodatkowo może być podświetlana przyciskiem chwilowym (funkcja wprowadzona już w RUST-2S2).

Stała czasu jest regulowana skokowo, do dyspozycji mamy 6 wartości: N (0,3 s), 1, 3, 10, 30, 100 s. Przy krótszej stałej czasu miernik szybciej reaguje na zmiany odczytu, ale wynik podlega większym wahaniom. Przy najniższych zakresach zalecane jest użycie długiej stałej czasu (30 i 100 s). Najkrótsza stała czasu (N), oznaczona na czerwono, służy do pomiaru na dwóch najwyższych zakresach. 

Celem uzyskania najwyższej dokładności wskazań czas pomiaru po wybraniu stałej czasu powinien wynosić minimum pięciokrotność tej stałej. Ponieważ jest to kłopotliwe przy dłuższych stałych (5x100 s = 8,3 minuty!), instrukcja zaleca pomiar przy krótkiej stałej i stopniowe jej wydłużanie.

Czułość wejścia to najrzadziej zmieniany parametr, ustawiamy go następująco:

• sonda scyntylacyjna ze scyntylatorem plastikowym - 25 mV
• sonda scyntylacyjna ze scyntylatorem NaI(Tl) - 50 - 100 mV
• sonda z licznikiem G-M - 50 - 100 mV 

W razie wątpliwości zaczynamy od 250 mV i zmniejszamy, obserwując, czy wskazania rosną. Zatrzymujemy się, gdy dalsze zmniejszanie nie powoduje wzrostu wskazań. Ewentualnie od razu ustawiamy na 50 mV, co powinno wystarczyć przy większości sond.

Alarm progowy sygnalizuje przekroczenie 20, 40, 60, 80 lub 100% każdego zakresu. Pokrętło wyboru progu służy również do włączenia dźwiękowej sygnalizacji impulsów (pozycja IND), niestety tym samym wyłączymy alarm progowy. 

Źródłem dźwięku jest głośniczek umieszczony w przystawce głośnikowej PS-3, zamocowanej dwiema śrubami w gnieździe tylnej ścianki. 

Jeśli pracujemy w terenie, możemy wymontować tą przystawkę i jej gniazdo zasłonić specjalną zaślepką z wyposażenia radiometru - zmniejszymy masę przyrządu, a także zapewnimy mu kroploszczelność.

Dźwięk impulsów jest też wyprowadzony na styku O i P gniazda o trzech stykach (R, O, P) z lewej strony radiometru, Możemy do nich podłączyć słuchawkę SM-73, przystawkę głośnikową PS-1 i PS-2 albo dowolny głośniczek czy wzmacniacz.

Do tych gniazd podłączamy też rejestrator i przelicznik. Z tego co ustaliłem dzięki forum RHBZ, R - wyjście analogowe integratora (które ostatecznie trafia do przełącznika). O jest masą. P - wyjście impulsowe. Na wyjściu podawane są znormalizowane impulsy o amplitudzie ok. +12V, do podłączenia zewnętrznego licznika.

Radiometr może się wydać nieco skomplikowany, zamieszczam więc instrukcję "szybki start":

• Wyjściowe ustawienie pokręteł:
• WN górne - WYŁ
• WN dolne - 0
• zakresy - 10 cps
• stałe czasu - 3 cps
• czułość wejścia - 50 mV
• sygnalizacja - IND

• Ustawiamy pokrętła jak wyżej. 
• Podłączamy zasilanie (sieć lub bateria/zasilacz). 
• Podłączamy sondę do wtyku z prawej strony.
• Sprawdzamy zasilanie - pokrętło dokładnej regulacji napięcia na pozycji KONTR. BAT, wskazówka powinna wychylić się prawie do końca skali (podziałki 8-9)
• Wybieramy wysokie napięcie odpowiednie dla zastosowanej sondy. Wartość powinna być podana w karcie badania, jak jej nie mamy, podpowiedzią może być rodzaj detektora w naszej sondzie:
• 400 V dla liczników STS-5, SBM-21, BOI-33, STS-6, SBM-19, BOI-53 (sondy SGB-1P, SGB-3P, SGB-1D)
• 500 V dla liczników DOB-50, DOB-80, DOI-80, DOI-30 (sonda SGB-1D z wkładką rozszerzającą zakres, SGB-2D)
• 600 V dla liczników okienkowych AOH, BOH (sonda SGB-2P, SGB-1R)
• 900-1400 V dla scyntylacyjnych SSA-1P, SSU-3-2, SSNT itp.
• Napięcie zwiększamy powoli, obserwując wskazania, gdy radiometr zacznie zliczać, dodajemy jeszcze 30-60 V. 
• Pomiar najlepiej zaczynać na podzakresie 10 cps, gdyż większość sond ma bieg własny na poziomie 1-3 cps. 
• Jeśli sonda ma bardzo niski bieg własny (np. SSA-1P lub SSU-3 z zamontowanym scyntylatorem alfa), wówczas po każdej zmianie napięcia możemy zbliżyć do sondy źródło o umiarkowanej aktywności.

Wyznaczanie napięcia pracy dla sondy SSU-3 ze scyntylatorem ZnS(Ag) przedstawiłem na poniższym filmie - jak widać, powyżej 975-1025 V wskazania nie rosną pomimo dalszego zwiększania napięcia, dopiero po przekroczeniu 1200 V sonda zaczyna sama się wzbudzać:

Pracę radiometru z sondą okienkową SGB-2P można obejrzeć na tym filmie:

Pomiar różnych źródeł za pomocą uniwersalnej sondy scyntylacyjnej SSU-3 ze scyntylatorem ZnS(Ag) przeznaczonym do pomiaru promieniowania alfa:

Praca z sondą licznikową UBG-5, wzorowaną na sondzie od radiometru RK-67:

Zasilanie odbywa się z baterii (6x R-20 w 3 tubach po 2 sztuki) albo z przystawki zasilania sieciowego PZ-3, umieszczonej w gnieździe tylnej ścianki i przymocowanej na dwie śruby. 

Podłączenie przystawki do sieci odłącza baterie, nie ma potrzeby ich wyjmowania, mogą pełnić funkcję podtrzymania zasilania. 

UWAGA - nie podłączać przystawki do sieci bez radiometru! Pamiętajmy też, że wyłączenie radiometru (pokrętło WN w pozycji WYŁ) nie odcina przystawki zasilającej od sieci! Dlatego też po zakończonej pracy trzeba odłączyć radiometr od gniazdka. 

Producent przewidział też przystawkę zasilania napięciem 12 V z akumulatora samochodowego, oznaczoną PZA-3-2. Pojawia się na schemacie w fabrycznej instrukcji obsługi, nie ma jej jednak w wyszczególnieniu standardowego wyposażenia radiometru.

Możliwe, że stanowiła wyposażenie dodatkowe, oferowane na specjalne zamówienie.

Komorę baterii otwieramy, wykręcając obie przystawki (sieciową PZ-3 i głośnikową PS-3), a następnie ostrożnie wysuwając tylną ramkę obudowy, umieszczoną na wcisk.

Baterie umieszczone są w plastikowych rurkach po 2 sztuki. 

Testu baterii dokonujemy w położeniu dolnego pokrętła wysokiego napięcia, oznaczonego KONTR. BAT - mikroamperomierz działa wówczas jak woltomierz o skali do 10 V. Test ten działa również przy zasilaniu z sieci. Minimalne napięcie zasilania to 6 V. 

Przy pracy w terenie przystawkę sieciową można wykręcić i zastąpić zaślepką, tak samo jak przystawkę głośnikową. Spadek masy przyrządu (głośnikowa - 200 g, sieciowa - 490 g) zostanie niestety wyrównany z naddatkiem przez baterie (6 x 95 g), ale brak przystawek zapewni kroploszczelność przyrządu.

Skoro już jesteśmy przy szczelności - deklarowany stopień ochrony to IP-31, czyli:

• 3 - ochrona przed dostępem do części niebezpiecznych narzędziem, ochrona przed obcymi ciałami stałymi o średnicy 2,5 mm i większej
• 1 - ochrona przed padającymi kroplami wody

Radiometr jest przewidziany do pracy w terenie, choć jego gabaryty (285x115x210 mm) i masa (4 kg bez baterii i przystawek) dają się we znaki, szczególnie po dłuższym czasie. Jeśli planujemy pomiary w terenie, polecam użycie wyściełanej torby fotograficznej z szerokim paskiem z poduszką na ramię, gdyż fabryczny pasek jest bardzo cienki, zdecydowanie za cienki jak na tak ciężki sprzęt.

Zerknijmy jeszcze do wnętrza - RUST-3 to nowoczesna konstrukcja na tranzystorach i układach scalonych. Z prawej widoczne gniazdo wyglądające jak RS-232C, służy ono do podpięcia przystawki zasilającej przy otwartej obudowie radiometru, kabel znajduje się w fabrycznym zestawie, o którym za moment:

http://forum.rhbz.org/topic.php?forum=65&topic=36

Radiometr dostarczany był w sztywnej drewnianej walizce z przegródkami:

Walizka mieści radiometr, sondę (jedną, choć najczęściej pakowano dwie, zwykle SGB-1P i SGB-2P), dokumentację oraz dodatkowe wyposażenie.

Przyjrzyjmy się akcesoriom, wyliczonym przez instrukcję obsługi:

• słuchawka SM-73
• pas nośny (początkowo skórzany, później z nylonowej plecionki)
• podpórka, ułatwiająca pracę stacjonarną
• zaślepki na gniazda przystawek: zasilania i głośnikowej
• zapasowe bezpieczniki do przystawki zasilającej
• oprawy ogniw (3 szt.)
• przewód łączący z rejestratorem
• przedłużacz do podłączenia przystawki zasilającej przy otwartej obudowie (kabel z dwoma wtykami D-9 takimi jak do portu szeregowego RS-232C)

Widoczna na zdjęciu podstawka utrzymuje radiometr w pozycji pod kątem względem powierzchni, na której stoi miernik, bardzo ułatwiając pracę:

Radiometr występuje w czterech wersjach językowych: polskiej, angielskiej i dwóch rosyjskich (jako uniwersalnyj radiometr i izmieritiel' skorosti sczjota).

Na sam koniec przytoczę wzmianki o tym przyrządzie w branżowej literaturze. RUST-3 jest wspominany jako nowe opracowanie w Zbiorze wykładów z seminarium na temat zastosowania wyrobów techniki jądrowej, które odbyło się w Warszawie w dn. 13-14 maja 1974 r.

https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/09/374/9374297.pdf

Jak widać, od 1975 r. miał być stopniowo wprowadzany do produkcji, razem z RK-10, ALDO-3 i URL-2. Zatem w karcie katalogowej "Polonu" wkradł się błąd, przyrząd nie został opracowany w 1987 r., a w 1977 i wówczas otrzymał atest CLOR nr 84.

Początkowo miałem wątpliwości co do faktycznego roku rozpoczęcia produkcji, jednak nabycie egzemplarza z 1977 r. potwierdziło moją tezę.

Przyrząd był stosowany do pomiarów aktywności jodu-131 w tarczycach dzieci po katastrofie w Czarnobylu. Zdjęcie możemy zobaczyć w albumie upamiętniającym 60-lecie CLOR:

https://promieniowanie.blogspot.com/2024/11/album-clor-1957-2017-kronika-i.html

RUST-3 z sondą SGB-1P porównany z RUST-2, cyt. za: W. Gorączko, Podręcznik ochrony radiologicznej, Poznań 2011.

RUST-3 i najpopularniejsze sondy, cyt. za:
A. Skłodowska, B. Gostkowska, Promieniowanie jonizujące a człowiek i środowisko, Warszawa 1994

Pomimo upływu lat RUST-3 nadal jest używany w wielu placówkach naukowych., m.in. w CLOR i NCBJ. Pamiętajmy jednak, że jego wartość dla dozymetrysty amatora zależy od posiadanych sond, tak samo jak innych uniwersalnych radiometrów. Miernik początkowo może wydawać się skomplikowany w obsłudze, ale to kwestia przyzwyczajenia. Zaletą jest również niezawodna elektronika (rzadko trafiają się uszkodzone), w przeciwieństwie do bardzo awaryjnego RUST-2, w którym przepalał się transformator.

W wielu zastosowaniach RUST-3 może być zastąpiony przez UDR-1 i UDR-2, które są przyrządami cyfrowymi, o znacznie szerszych możliwościach (precyzyjna, bezstopniowa regulacja) i jednocześnie mniejszych gabarytach i masie. Radiometry te jednak mają problem z wydajnością przetwornicy WN powyżej 1300 V, o czym przekonałem się podczas testów sondy LS-5a, pracującej przy 1350-1380 V. Tak więc w niektórych przypadkach RUST-3 nadal będzie niezastąpiony.

***

Zachęcam też do wspierania bloga, zarówno pośrednio, poprzez zakup dozymetrów [LINK], jak i bezpośrednio, przez Patronite lub BuyCoffeeTo 

Awaria na Ukrainie - czy jest zagrożenie?

Sądząc po zamieszaniu w mediach, muszę zabrać głos. Widzę, że ożywają demony Czarnobyla. Zła władza na pewno coś przed nami ukrywa, i niedługo wszyscy zaczniemy świecić...

A tymczasem była to awaria układu elektrycznego elektrowni - i to jednego z wielu - bez jakiegokolwiek uwolnienia substancji radioaktywnych do atmosfery. Na szczęście mamy sieć Radioactive@home wyposażoną w podłączone do internetu czujniki promieniowania. Póki co tło wynosi 0,1-0,2µSv/h, czyli w normie. Ukrywanie katastrofy na taką skalę, jak miało to miejsce w Czarnobylu nie byłoby dziś możliwe. Licznik Geigera można nabyć za kilkaset złotych i samodzielnie zmierzyć poziom promieniowania. Nie jest to sprzęt reglamentowany i rejestrowany, więc nie ma ryzyka konfiskaty jak w 1986. W razie czego można zerknąć na mapkę w/w czujników http://radioactiveathome.org/map/. Mamy też państwową służbę dozymetryczną, pomiary przeprowadza zarówno CLOR w Warszawie jak i UMCS w Lublinie*, no ale państwowym źródłom się zbyt chętnie nie wierzy, mając w pamięci "brak zagrożenia" 28 lat temu. Inna sprawa, że mamy też całe tabuny ekspertów z bożej łaski, wprowadzających niepotrzebne zamieszanie i podsycających panikę, niemających jednocześnie podstawowej wiedzy o fizyce jądrowej i dozymetrii.

Poniżej w miarę aktualny artykuł nt. wypadku na Ukrainie:

http://adamrajewski.natemat.pl/125973,awaria-w-elektrowni-jadrowej-na-ukrainie

Natomiast nóż się w kieszeni otwiera, jak widać niektóre tytuły w mediach, obliczone na wywołanie nie potrzebnej sensacji czy wręcz paniki. Wtórują im różnego rodzaju manipulanci, rozpowszechniający niesprawdzone, ale chwytliwe pseudoinformacje ("wujek dostał poufny telefon z ministerstwa"), na granicy legend miejskich. W takim chaosie giną pojedyncze, wyważone głosy ekspertów - Polak i tak wie lepiej, jak zresztą w wielu innych dziedzinach wiedzy...

---------------------------------------

* na wykresie widać pojedynczy wzrost stężenia bizmutu-214, ale związany jest on z opadami deszczu i przemianami promieniotwórczymi radonu-222 zachodzącymi w atmosferze - jak już pisałem TUTAJ. Ciekawe tylko, czy mój głos przekona domorosłych "ekspertów od wszystkiego"...

Jak ktoś się nie czuje bezpiecznie, niech kupi ode mnie licznik Geigera, będzie mógł spać spokojnie ;) 

 

 

Promieniowanie podczas badań diagnostycznych

Nawiązując do moich poprzednich postów chciałbym poruszyć parę zagadnień związanych z obecnością „promieniowania” podczas różnych lekarskich badań diagnostycznych.

Do powszechnie stosowanych obecnie metod należą zdjęcia rentgenowskie (RTG), tomografia komputerowa (CT), rezonans magnetyczny (MR, a ściślej - magnetyczny rezonans jądrowy, MRI), mammografia oraz ultrasonograf (USG). Rzadziej stosowana jest pozytonowa tomografia emisyjna (PET), która jest rozwinięciem scyntygrafii - badania przez wprowadzanie izotopów promieniotwórczych do organizmu.

Najpierw zdefiniujmy pojęcia. Promieniowanie jonizujące wykorzystywane jest jedynie podczas zdjęć RTG, tomografii, mammografii, scyntygrafii i PET. Ultrasonograf (USG) wykorzystuje ultradźwięki, czyli fale dźwiękowe o bardzo wysokiej częstotliwości, niesłyszalne dla człowieka, ale słyszane np. przez psy i nietoperze. Głowica USG wysyła i odbiera ultradźwięki, które są odbijane i rozpraszane przez tkanki, pozwalając na odwzorowanie struktur znajdujących się we wnętrzu ciała. Zasadę działania można w uproszczeniu porównać do radaru, który zamiast mikrofal stosuje ultradźwięki.

https://www.scienceabc.com/innovation/how-ultrasound-scanning-sonography-3d-sonogram-work-pregnancy-due-date.html

Rezonans magnetyczny, choć tak naprawdę jest „jądrowym rezonansem magnetycznym”, nie ma nic wspólnego z radioaktywnością – wykorzystuje fakt drgania jąder atomów w polu magnetycznym. Ściślej, protonów, stanowiących jądra wodoru, z którego złożona jest cząsteczka wody, najpowszechniej występującej substancji w naszym organizmie.

http://www.jwestdesign.com/concept/concept-3.html

Wystarczy zresztą zerknąć na oznaczenia ostrzegawcze pracowni MRI i porównać z "koniczynkami" oznaczającymi promieniowanie jonizujące na pracowniach RTG [LINK]:

https://www.kreatywnyswiat.pl/platforma-magnetyczna-dluga-sizzix-656780-do-framelits-i-thinlits-59-573-000-p-5989.html

Niestety, wobec coraz powszechniejszego w społeczeństwach lęku przed radioaktywnością z nazwy magnetycznego rezonansu jądrowego usunięto przymiotnik "jądrowy" (!). Zrobiono tak, ponieważ ludziom kojarzył się z promieniowaniem jonizującym i obawiali się takich badań z uwagi na rzekome "napromieniowanie". Cóż, jak widać radiofobia coraz bardziej się upowszechnia, szkoda tylko, że wraz z nią nie idzie wiedza o faktycznej naturze promieniowania jonizującego. Mylenie pola elektromagnetycznego czy mikrofal z promieniowaniem jonizującym jest na porządku dziennym, poruszałem ten temat już wiele razy [LINK]

***

Zerknijmy teraz na metody diagnostyczne, wykorzystujące promieniowanie jonizujące. Zacznijmy od najstarszej i najpowszechniej stosowanej.

Standardowe prześwietlenie (zdjęcie) rentgenowskie (RTG) wykorzystuje promieniowanie rentgenowskie, które jest zbliżone właściwościami do promieniowania gamma i jest tak jak ono promieniowaniem jonizującym. Od promieniowania gamma różni się miejscem powstawania – wytwarzane jest w lampie rentgenowskiej na skutek wyhamowywania rozpędzonych elektronów, podczas gdy promieniowanie gamma powstaje na skutek przemian w jądrach atomów pierwiastków niestabilnych. Zakres promieniowania gamma i rentgenowskiego częściowo pokrywa się, przy czym rentgenowskie leży bliżej ultrafioletu, zaś gamma, mające mniejszą długość fali, na samym końcu widma promieniowania elektromagnetycznego:

http://blogs.harvard.edu/seth/2008/01/07/em-spectra-properties/

Jeżeli mamy być ściśli, prześwietlenie polega na obserwowaniu fluorescencyjnego ekranu podczas ciągłego prześwietlania pacjenta w czasie rzeczywistym. Z kolei podczas zdjęcia rentgenowskiego (rentgenografii), działającego jak normalna fotografia, krótki impuls promieniowania powoduje naświetlenie kliszy i powstanie obrazu utajonego, który następnie jest wywoływany. Zaletą prześwietlenia w porównaniu ze zdjęciem jest możliwość śledzenia na bieżąco przebiegu operacji albo czynności fizjologicznych danego narządu, np. przełyku, bez czekania na wywołanie kliszy. Dawne prześwietlenia oznaczały przyjęcie dużej dawki promieniowania, zarówno przez pacjenta, jak i przez lekarza, na którego działało promieniowanie przechodzące przez ekran fluorescencyjny:

https://www.itnonline.com/article/early-years-x-rays-and-informatics

Obecnie technika cyfrowa eliminuje konieczność bezpośredniego spoglądania na ekran i narażanie się na nadmierne dawki. Jeżeli zaś chodzi o zdjęcia rentgenowskie, to dawki przyjmowane przez pacjenta mogły zostać znacznie zredukowane od momentu wprowadzenia ekranów wzmacniających. Ekran taki świeci światłem widzialnym pod wpływem promieniowania rentgenowskiego i to jego świecenie tworzy obraz na kliszy rentgenowskiej. Sama klisza ma małą czułość na promieniowanie rentgenowskie i żeby ją naświetlić, należałoby użyć znacznie wyższej dawki. Wielkość przyjętej dawki i jej potencjalna szkodliwość zależy od wielu czynników, przede wszystkim od wrażliwości danego narządu na promieniowanie. Poniżej zestawienie dawek przy najpopularniejszych prześwietleniach oraz tomografii komputerowej, o której zaraz będzie mowa. Dawki porównano do naturalnego tła promieniowania oraz oszacowano ryzyko śmierci na nowotwór w przyszłości po 1 badaniu:

http://www.wikiradiography.net/page/X-Ray+Dose+Information

Przytaczane dawki dla poszczególnych rodzajów prześwietleń wykazują pewne fluktuacje w zależności od cytowanej literatury i przyjętej metodologii, jednak rząd wielkości jest ten sam:

https://www.startradiology.com/the-basics/radiation/index.html

Podczas tomografii komputerowej również wykorzystuje się promieniowanie rentgenowskie, ale prześwietlenie ma charakter ciągły, głowica przesuwa się wokół ciała pacjenta, dając trójwymiarowy obraz tkanek. Przy tym badaniu moc dawki jest zdecydowanie większa, choć nadal w bezpiecznych granicach. Tomografia daje obraz trójwymiarowy, unika się więc nakładania obrazów na siebie i można obejrzeć narządy schowane jeden za drugim.

https://www.omegapds.com/what-are-ct-scans-and-how-do-they-work/

Elektronowa tomografia komputerowa (electron beam computed tomography - EBCT) działa na tej samej zasadzie, jednak inne jest źródło promieniowania rentgenowskiego. W typowej lampie rentgenowskiej promieniowanie powstaje na skutek hamowania rozpędzonych elektronów na "tarczy" z pierwiastków ciężkich, np. z wolframu. Przy standardowej tomografii lampa rentgenowska porusza się wokół ciała pacjenta. Przy EBCT strumień elektronów, skupiony przez cewki ogniskujące i odchylany przez drugi zestaw cewek omiata tarczę umieszczoną wokół pacjenta, powodując emisję promieniowania rentgenowskiego, wykrywanego przez detektory po drugiej stronie:

Zaletą tej metody jest możliwość szybszego przemieszczania strumienia elektronów w stosunku do prędkości mechanicznego napędu lampy rentgenowskiej, co umożliwia badanie struktur będących w ruchu, głównie serca. Wadą jest mniej korzystny stosunek sygnału do szumu, gorsza rozdzielczość i znacznie wyższa cena aparatury. Porównanie dawek otrzymywanych podczas tomografii widzimy poniżej:

https://www.dochandal.com/adult-medical-sense/articles/radiation-guide/

Jak widać, są one znacznie wyższe niż w przypadku zdjęć rentgenowskich, jednak korzyści diagnostyczne znacznie przewyższają ryzyko.

https://www.startradiology.com/the-basics/radiation/index.html

Mammografia (MMG) jest badaniem, polegającym na wykonaniu serii 4 zdjęć RTG piersi pod różnymi kątami, aby wykryć wczesne zmiany, mogące prowadzić do nowotworów. Maksymalna dawka podczas badania jest ograniczona polskimi przepisami do 2,5 mGy, (zwykle 0,4 mGy) czyli jest nieco niższa niż roczne naturalne  promieniowanie tła w Polsce. Metoda ta, określona jako mammografia 2D, znalazła niedawno konkurencję w postaci tzw. tomosyntezy (digital breast tomosynthesis, DBT), polegającej na wykonaniu znacznie większej liczby zdjęć przy zmniejszonej dawce promieniowania. Następnie z tych zdjęć, obrazujących warstwy o grubości 1 mm, komputer rekonstruuje trójwymiarowy obraz piersi. Metoda jest znacznie dokładniejsza niż samo obrazowanie 2D i umożliwia zwiększenie wykrywalności nowotworów z 40% do aż 90 % [LINK]

Źródło - LINK

Porównanie dokładności obu metod, na przykładzie zdjęcia... róży:

https://www.wakerad.com/we-see-3d/

 Oraz faktycznych zmian patologicznych:

https://physicsworld.com/a/virtual-trial-quantifies-dbt-superiority/

Scyntygrafia jest badaniem, podczas którego wprowadza się do organizmu substancje chemiczne z domieszką radioizotopów, a następnie obserwuje ich rozmieszczenie w organizmie. Przykładowo, podanie związków jodu znakowanych radioaktywnym jodem I-131 pozwala wykryć guzy tarczycy, gdyż w tych miejscach nastąpi zwiększone koncentrowanie się radioizotopu. Metoda nie ogranicza się jedynie do diagnostyki schorzeń tarczycy, stosując inne izotopy można badać praktycznie większość narządów organizmu.

Izotop użyty podczas badania powinien mieć wystarczającą energię promieniowania, aby mógł być zarejestrowany przez aparaturę pomiarową, ale jednocześnie na tyle niską, by powodował jak najmniej szkód w organizmie. Jego fizyczny czas połowicznego zaniku powinien być niski, ale również powinien być szybko wydalany z organizmu, a to zależy od tzw. biologicznego czasu połowicznego zaniku. Czas ten jest inny dla każdego izotopu i wynika z jego właściwości fizjologicznych. Dobrym przykładem jest tryt, którego fizyczny czas półrozpadu wynosi 12 lat, ale biologiczny zaledwie 7-14 dni, a wydalanie z organizmu można przyspieszyć, pijąc 3-4 litry wody dziennie.

Swoistym rozwinięciem scyntygrafii jest pozytonowa tomografia emisyjna. Podczas badania metodą PET wprowadza się do organizmu izotop radioaktywny o krótkim czasie półrozpadu. Zwykle jest to substancja organiczna znaczona danym izotopem, np. fluorodemksyglukoza, czyli pochodna glukozy, gdzie jedna grupa hydroksylowa (-OH) została podmieniona na atom promieniotwórczego fluoru-18  Izotop ten, o czasie połowicznego rozpadu 110 minut, ulega rozpadowi beta plus, emitując pozytony - dodatnio naładowane elektrony. Cząstki te reagują z elektronami atomów organizmu, ulegając anihilacji. Powstają przy tym dwa kwanty promieniowania gamma, które rozchodzą się w przeciwnych kierunkach pod kątem 180 st. i są wychwytywane przez pierścień detektorów znajdujący się wokół pacjenta:

Źródło - LINK

Stosowane w badaniach PET izotopy mają bardzo krótki czas półrozpadu, rzędu minut, lub najwyżej godzin:

• węgiel-11 20 min., 
• azot-13 ~10 min.,
• tlen-15 ~2 min.,
• fluor-18 ~110 min., 
• gal-68 ~67 min.,
•  cyrkon-89 ~78.41 h, 
• rubid-82 ~1.27 min. 

Powoduje to konieczność umieszczenia cyklotronu, w którym są produkowane, w bezpośrednim sąsiedztwie szpitala, gdzie przeprowadzone są badania. Z drugiej strony zastosowanie krótkożyciowych izotopów wydatnie zmniejsza narażenie pacjenta na radiację. Poniżej przykładowe aktywności podawanych radiofarmaceutyków oraz przyjmowana podczas badania dawka promieniowania:

Źródło - LINK

Badania scyntygraficzne i PET mogą się wydać przerażające - promieniujemy od wewnątrz! - ale emisja utrzymana jest na bezpiecznym poziomie poprzez odpowiedni dobór dawki i rodzaju izotopów, zaś korzyści diagnostyczne przewyższają znacznie zagrożenia. Szczególnie dotyczy to badania PET, które pozwala wykryć bardzo wczesne zmiany nowotworowe, kiedy rokują największe szanse wyleczenia. Zatem rezygnowanie z badania z powodu obawy przed promieniowaniem jest po prostu głupotą, szczególnie wobec niskiej i późnej wykrywalności nowotworów w Polsce. 

***

Przy ocenie zagrożenia powodowanego narażeniem na promieniowanie podczas badań diagnostycznych istotne jest uwzględnienie przede wszystkim stosowanej mocy dawki oraz naświetlanego narządu. Stosunkowo duże dawki można przyjąć na kończyny, najmniejsze zaś na układ krwiotwórczy, narządy płciowe, tarczycę. Najbardziej wrażliwe są narządy silnie ukrwione i o szybkim podziale komórek (szpik!). Stosunkowo odporny na promieniowanie jest układ nerwowy orz czerwone krwinki. Więcej na ten temat w notce o dawce śmiertelnej [LINK]
Wielkość pochłoniętych dawek podczas RTG poszczególnych narządów łatwo porównać, zestawiając je z promieniowaniem naturalnym (tła). Prześwietlenie ręki odpowiada 1,5-7 dni promieniowania naturalnego (zależnie od źródła), podczas gdy prześwietlenie klatki piersiowej – kilku miesiącom. Tomografia głowy to już odpowiednik rocznego promieniowania tła. Efektywne dawki ukazuje poniższa tabela:

cyt. za A.. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, tabl. 10

I na koniec to, co pewnie Was najbardziej interesuje, czyli kwestia bezpieczeństwa.
Oczywiście, z prześwietleniami nie powinno się przesadzać, a tym bardziej z badaniami wykorzystującymi większe dawki promieniowania. Często jednak nie ma wyboru, np. w przypadku złamań, które wymagają dokładnego nastawienia -  zysk w postaci prawidłowego zrośnięcia się kości wielokrotnie przewyższa narażenie na niewielką dawkę promieniowania, przyjętą w dodatku na mało wrażliwe części ciała, jakimi są kończyny. Podobnie w przypadku, gdy mamy objawy, które mogą być wywołane przez wiele przyczyn, zarówno bardzo poważnych, jak i błahych. np. częste bóle głowy. W tym wypadku tomografia daje jednoznaczną odpowiedź, czy jest to guz lub krwiak, czy tylko migrena albo bóle napięciowe. I chociaż przy takim badaniu otrzymujemy znacznie większą dawkę promieniowania niż przy typowym prześwietleniu, to zysk w postaci diagnozy - i własnego spokoju - przewyższa ryzyko. Szczególnie że częste i silne bóle głowy są bardzo niepokojącym objawem i stres przez nie wywołany może spowodować większe szkody niż jedno badanie CT. Zatem, nie bójmy się diagnostyki, gdyż skutki jej zaniechania lub opóźnienia są wielokrotnie groźniejsze niż narażenie na promieniowanie podczas badania.

Jedynym tak naprawdę poważnym przeciwwskazaniem do badań z użyciem promieniowania jonizującego jest ciąża, szczególnie na wczesnym etapie, z uwagi na wyjątkowo dużą wrażliwość komórek zarodka i płodu na uszkodzenia wywołane radiacją, które mogą skutkować wadami wrodzonymi albo utratą ciąży. Stąd też bezwzględny wymóg powiadomienia lekarza o ciąży lub nawet jej podejrzeniu jeszcze przed skierowaniem na badanie.

W przypadku badań z użyciem radiofarmaceutyków (np. diagnostyki tarczycy jodem-131) zalecane jest korzystanie z osobnych naczyń i niezbliżanie się do dzieci oraz kobiet ciężarnych do czasu całkowitego usunięcia izotopu z organizmu. Badanie takie jednak w żadnym wypadku nie spowoduje, że staniemy się trwale radioaktywni - niewielka ilość promieniowania wysyłana przez ciało pacjenta pewien czas po badaniu wynika z obecności izotopu w tkankach. Po jego wydaleniu (różnymi drogami) emisja promieniowania ustanie. Czas wydalania zależy, jak już wspomniałem, od czasu biologicznego półtrwania danego izotopu - szczegółowych informacji udzieli lekarz prowadzący. Tutaj jedynie wspomnę, że napromieniowanie nie powoduje radioaktywności, wbrew temu, co się powszechnie o tym myśli [LINK].

Powyższe informacje stanowią jedynie zarys informacji dotyczących zastosowania promieniowania jonizującego w diagnostyce medycznej. Zalecam dodatkowe własne poszukiwania wiedzy m.in. poprzez korzystanie z cytowanych przeze mnie źródeł. Jeżeli macie jakieś pytania, wątpliwości lub uzupełnienia, proszę dajcie znać w komentarzach. Postaram się na nie odpowiedzieć, a w razie potrzeby, skonsultuję ze specjalistami.


----------------------------

Po więcej teorii odsyłam do cytowanego już podręcznika S. L. Zgliczyńskiego (Radiologia, PZWL, wyd. II, 1970). Szczegółowe zestawienie dawek promieniowania podczas różnych badań diagnostycznych można znaleźć na stronie NCBJ - TUTAJ.

Jak dyskretnie mierzyć promieniowanie

Czasem chcemy wykonać pomiar bez zwracania uwagi osób postronnych. Nie zawsze mamy czas i siły na dyskusje o promieniowaniu, czasem możemy spotkać się z niepotrzebną ciekawością, plotkami czy wręcz agresją. Zwłaszcza może to mieć miejsce na targu, gdzie możemy zostać posądzeni o kontakt ze "służbami" albo choćby o "odstraszanie klientów". Warto więc nie rzucać się w oczy :)

Potrzebny jest przede wszystkim miernik mający wyjście na słuchawki - czyli albo któryś z wojskowych (raczej mniejszy DP-5 niż duże pudło DP-66), albo laboratoryjny RK-67. Sam miernik warto schować w torbie, teczce czy pod kurtką, zawieszony na pasie na szyi. Sondę wyprowadzamy rękawem, zaciągając ściągacz, by nie wypadała. Słuchawki można ukryć pod czapką i kapturem. Miernik włączamy przed udaniem się na teren poszukiwań, co ważne jest zwłaszcza przy DP-5A/B (RGBT-62 też), które trzeba regulować przed pomiarem. Okienko pomiarowe sondy warto otworzyć, tkanina rękawa i tak będzie tłumić słabsze promieniowanie. Dobrze jest wsłuchać się w dźwięk pomiaru tła, zarówno stojąc, jak i w ruchu (mniej impulsów), by później wyłapać anomalie przy zbliżaniu się do źródła. Można też przećwiczyć w domu na zegarze lotniczym, dającym ok. 5 mR/h. Słabsze źródła raczej nie będą wykrywalne, chyba że znacznie przebudujemy sondę, wyprowadzając tubę G-M na zewnątrz (uwaga na wysokie napięcie jej zasilania!). Wyciągając rękę po dany przedmiot celem obejrzenia możemy jednocześnie słyszeć narastające trzaski. Niestety szkło i ceramika uranowa emitują dość "miękkie" promieniowanie, które łatwo jest wytłumić. Co innego farba radowa, zwłaszcza z mocniejszych źródeł, jak np. świecące markery na hełmy (luminous disc).

PS. Moje poszukiwania nie dały rezultatów, ale też nie zostałem wykryty, choć chodziłem po targu z godzinę :) poszukiwania będą kontynuowane, muszę sprawdzić odległość, z jakiej da się wykryć zegar lotniczy oraz czas, jaki jest wymagany, by licznik "załapał" wzrost liczby impulsów.

Minął rok na blogu - pierwsze urodziny

Właśnie minął rok, odkąd zacząłem pisać bloga. Pomysł narodził się podczas mojego pobytu w szpitalu w listopadzie ub. r. Czekając na operację i dochodząc do siebie po niej zebrałem do kupy swoją wiedzę oraz ilość nieporozumień i mitów związanych ze zjawiskiem radioaktywności. Stwierdziłem, że warto byłoby coś z tym zrobić. Efekt widać poniżej.

Moja twórczość spotkała się ze sporym odzewem, regularnie otrzymuję od PT. Czytelników maile z pytaniami i uwagami. Sądząc po ilości materiału do omówienia widzę, że będę miał pisania na kilka lat.

A teraz trochę statystyki:

• łączna liczba wyświetleń - 24.500
• liczba postów - 108
• najczęściej wyświetlany post - dozymetr Polaron (1011)
• najrzadziej wyświetlany post - prof. Jaworowski (7)
• wątki korespondencji - 13
• nawiązane kontakty - 2
• omówione radiometry - 28
• omówione dozymetry indywidualne - 2
• bluzgi od "ekologów" - 0 (aż jestem zdziwiony!)
• znaleziona "świecąca" ceramika - 3
• szkło uranowe - 2
• zegary lotnicze - 8

Dziękuję za dotychczasową uwagę i zapraszam do śledzenia moich wpisów oraz kontaktu przez formularz kontaktowy bloga.

Radiometr indykator promieniowania Gryf-1

Tym razem trafił do mych rąk wynalazek nazwany "Gryf-1". Jest to mały, kieszonkowy radiometr, a właściwie indykator promieniowania, jeden z licznych typów produkowanych po katastrofie w Czarnobylu na potrzeby ludności. Po włączeniu za pomocą przesuwnego przełącznika radiometr wydaje piknięcia przy każdej zarejestrowanej cząstce - im częściej pika, tym większa moc dawki. Gdy naciśniemy i przytrzymamy czerwony guzik, zapala się jednocyfrowy wyświetlacz, a obok cyfry pojawi się kropka. Pomiar będzie trwał 10 sekund, po czym kropka zniknie. W razie przekroczenia zakresu pomiarowego pojawi się czerwona kropka po  drugiej stronie wyświetlacza. Wyświetlacz LED podaje moc dawki gamma, ale nie bezpośrednio, tylko jako wielokrotności tła naturalnego, które przyjęto na poziomie 0,15 µSv/h. Odczyt "1" oznacza 0,15 µSv/h, "2" - 0,30, "3" - 0,45 itp., zatem maksymalny zakres to 1,35 µSv/h. [EDIT - niektóre wersje podawały wynik pomiaru bezpośrednio w µSv/h - te z czerwonym pleksi na wyświetlaczu, jak poniżej].
Łatwo przekroczyć ten zakres, zwłaszcza że niektóre siatki żarowe wykazują emisję rzędu 1 µSv/h promieniowania gamma, nie wspominając już o kompasach i zegarach lotniczych. Miernik wykorzystuje jedną tubę typu SBM-20 owiniętą folią ołowianą dla wyrównania charakterystyki energetycznej. Zasilany jest ze standardowej baterii 9V. Jest mały i lekki (100 g bez baterii), ale nie widzę dla niego zastosowania poza kolekcjonerskim. Wyświetlacz jest mały, a kropka sygnalizująca trwanie pomiaru jeszcze mniejsza. Zakres pomiarowy łatwo przepełnić, a potem często konieczne jest włączenie i wyłączenie radiometru, bo pomiar po przekroczeniu zakresu nie wraca do pozycji wyjściowej.

Wyraźne zdjęcie wyświetlacza ze strony C4r0 [https://n.ethz.ch/~kluszcz/index.php?page=xrays/counters#gryf] znalezione na rosyjskim forum RHBZ:

Zwalczamy mity - żyły wodne nie promieniują bo nie istnieją

Za mojej młodości silny był lęk przed "żyłami wodnymi". Pod łóżka kładło się specjalne ekrany, kupowane za ciężkie pieniądze od różnego rodzaju "speców" (będące... matami z trzciny!), wykrywało się "żyły" za pomocą różdżki lub obrączki na nitce. Wiele osób wierzyło w dobroczynną moc kasztanów, masowo wrzucanych do tapczanów i pod szafy, a moja babcia trzymała pod łóżkiem cienką blachę miedzianą :) Obserwowano też koty, które podobno lubią się kłaść w tych miejscach, gdzie występują "żyły" (masochiści czy kosmici żywiący się paranormalną energią?).

Tymczasem owe "żyły wodne" są wierutną bzdurą. Po pierwsze - wody podziemne nasycają glebę jak gąbkę, zamiast tworzyć podziemne rzeki przepływające z dużą prędkością (wyjątkiem są zjawiska krasowe w masywach skalnych, np. w Tatrach). Po drugie - przepływ wody nie jest w stanie wytworzyć jakiegokolwiek promieniowania. Samo wykrywanie "żył" i innych cieków wodnych (np. za pomocą różdżki) jest mocno wątpliwe, co potwierdzają doświadczeni studniarze. W większości miejsc w Polsce wystarczy zrobić kilkumetrowy odwiert, by uzyskać wodę. Najprostsze świdry wiercą na głębokość 2 m i już docierają do wód podskórnych (złej jakości, ale to inny szczegół). Tak więc zwykle radiesteta w końcu "trafi" na wodę, ale nie jest to dowód na skuteczność jego "metod". Badania naukowe nie wykryły żadnych anomalii w miejscach, które radiesteci uważali za silnie napromieniowanie, co więcej przypisały większość "wykryć" albo autosugestii, albo zwykłym oszustwom. Ludzie obawiają się o swoje zdrowie i zawsze można na tym zrobić dobry interes, zwłaszcza jeśli chodzi o ludzi starszych, myślących mniej krytycznie i bardziej podatnych na sugestie. Poza tym, promieniowanie żył wodnych musiałoby mieć ogromną energię, by wpływać na ludzi kilka pięter powyżej poziomu gruntu, zwłaszcza przy współczesnych stropach betonowych czy stalowo-ceglanych (stropach Kleina). A jeśli jest ono tak "silne", to w jaki sposób ochroni przed nim ekran z trzciny czy garść kasztanów?

Co do kotów, na pewno mają ostrzejsze zmysły niż człowiek, których połączenie może dać zdumiewające rezultaty. Kot Oskar wyczuwał śmierć, inne zaś, podobnie jak psy, przeczuwały trzęsienia ziemi. Ale jeśli chodzi o wybór miejsca do snu, kot kieruje się głównie temperaturą i miękkością podłoża, choć z tym drugim różnie bywa (mój śpi często na b. twardych przedmiotach albo na kamiennej posadzce). Źródła promieniowania elektromagnetycznego i jonizującego są przez mojego kota traktowane obojętnie.

Metoda z obrączką na nitce, cóż... od ruchów powietrza, nieuchwytnych drgnięć mięśni ręki, skręcania się samej nici pod wpływem wilgotności aż po wpływ pola elektromagnetycznego z przewodów w ścianach - zbyt wiele dużo bliższych czynników może wpływać na jej ruch, by wierzyć, że jest to wpływ "żyły" wodnej parę metrów pod nami, oddzielonej  dodatkowo kilkoma grubymi stropami.

Ostatnia kwestia - ewentualne "promieniowanie" żył wodnych nie ma nic wspólnego z promieniowaniem jonizującym, chyba że byłyby to wody radoczynne, ale energia tego promieniowania na pewno nie byłaby odczuwalna w budynkach (co najwyżej sam ulatniający się radon i jego produkty rozpadu, ale o tym w notce o radonie). Jeśli już, mogłoby to być pole elektromagnetyczne, które nie ma charakteru radioaktywnego i nie działa w taki sposób na tkanki. Na pewno nie dałoby się go zmierzyć licznikiem Geigera ani innym tego typu przyrządem.