الدروع الوقائية للحماية من الإشعاع
الدروع الوقائية للحماية من الإشعاع
الدروع الوقائية لماذا ؟
تعاظم في الآونة الأخيرة استخدام الإشعاع المؤين في مختلف فروع العلم والتكنولوجيا. ونظرا لما يسببه هذا الإشعاع من ضرر على الإنسان والبيئة ، فإن وسائل يجب اتخاذها لاحتواء هذا الإشعاع وتلافي أضراره.
لتقليل مقدار التعرض الشعاعي:
خفض زمن تعرض الإشعاع إلى أقل ما يمكن .
زيادة المسافة عن مصدر الإشعاع إلى أقصى ما يمكن .
استخدام الدروع الوقائية للحماية من الإشعاع .
فائدة التدريع:
حماية العاملين.
حماية المرضى عندما لا يكون وجودهم للتصوير.
حماية العامة في قسم الأشعة.
حماية العاملين في غرف مجاورة لغرف الأشعة.
مفهوم التدريع:
المعلومات المطلوبة :
نوع جهاز الأشعة
حجم العمل
وضعيات التصوير
وجود مصدر أشعة واحد أو أكثر في غرفة التصوير.
طاقة مصدر الأشعة الرئيسية واتجهها.
موقع المصور في الغرفة
الغرف المجاورة لغرف الأشعة.
نوع الجهاز:
جهازGeneral radiography
Fluoroscopy
Dental
Mammography
CT
Catheterization lab.
حجم العمل:
لتدريع الحائط يجب حساب حجم العمل .
يتم حساب حجم العمل كالتالي:
لحساب كمية الأشعة (حجم العمل)لأسبوع:
50 X 50 mAs مريض X7 أيام في الأسبوع X100KVP
وضعيات التصوير:
مكان واتجاه جهاز الأشعة مهم جدا:
المسافة بين مصدر الأشعة والمستقبل
اتجاه الأشعة الرئيسية يعتمد على وضعية التصوير.
عدد مصادر الأشعة:Number of X Ray tubes
أحيانا يوجد في غرفة الأشعة الواحدة أكثر من جهاز واحد مثل IVP Twin room
يتم التدريع لثلاث مصادر أشعة في الغرفة الواحدة:
الأشعة الرئيسية الموجهة
primary radiation (the X Ray beam)
الأشعة المتناثرة المنعكسة من المريض
scattered radiation (from the patient)
الأشعة المتسربة من مصدر الأشعة
leakage radiation (from the X Ray tube)
ويختص علم الدروع الوقائية بانتقال الإشعاع المؤين خلال المادة وتفاعله معها ، ويعني مصطلح الدروع ، الإدخال المعتمد لمواد بعينها بين مصدر الإشعاع ومستقبله بهدف الإقلال من شدة الإشعاع ومن ثم من الإتلاف الذي يحدثه لهذا المستقبل.
وموضوع الدروع الوقائية للحماية من الإشعاع هو من الكبر والتعقيد بمكان للتعامل معه تفصيلا ، إلا أنه قد يكون من المفيد تمكن من إجراء حسابات تقريبية للدروع الوقائية لحاله بعينها. وبعد إنشاء الدروع يجري اختبار قدرتها على توهين الإشعاع المؤين أو امتصاصه، وذلك بقياس المستويات الإشعاعية خلف هذه الدروع .
الإشعاعات المؤينة :
يقصد بالإشعاع المؤين ، ذلك الإشعاع القادر على إثارة و/ أو تأيين ذرات أو جزيئات المادة إثناء تفاعله معها. يهمنا لأغراض الدروع الواقية أن نورد الأنواع الآتية للإشعاع المؤين.
الموجات الكهرومغناطيسية : أشعة X ، وأشعة جاما .
الجسيمات المشحونة عالية الطاقة ، وتصنف كالآتي :
الجسيمات المشحونة الثقيلة : أنوية وأيونات نظائر الهيدروجين، أنوية وأيونات نظائر الهيليوم ، أنوية وأيونات العناصر الأثقل من الهيليوم .
الجسيمات المشحونة الخفيفة : الإلكترونات ، جسيمات بيتا.
الجسيمات المتعادلة كهربائيا : النيوترونات .
ويعتمد تصميم الدروع الوقائية للحماية من الإشعاع على :
نوع الإشعاع المؤين.
طاقته.
بالإضافة إلى مادة التدريع نفسها .
أنواع المواد المستخدمة في حواجز التدريع
تستخدم في حواجز التدريع تلك المواد التي تحقق الوقاية الإشعاعية المناسبة وتكون في متناول الأيدي ورخيصة التكلفة.
وأحيانا تستخدم عدة مواد في آن واحد في حواجز التدريع على شكل خليطة أو بشكل مزيج بقصد الاقتصاد وخفض كلفة التدريع، فمثلا، يستخدم التراب في التدريع ضد أشعة - X كأن يوضع التراب خلف جدار بيتون أو يوضع التراب بين طبقتين من البيتون للوصول إلي السماكة المطلوبة بأقل التكاليف. أو يستخدم البيتون بسماكة محددة ثم يضاف إليه الرصاص للوصول إلي الوقاية الإشعاعية المطلوبة. ويمكن بطريقة تبطين جدران التدريع أن تخفض الكلفة العامة للتدريع.
المواد المستخدمة في حواجز التدريع
البيتون
الرصاص
المواد الشفافة
الماء
الفولاذ وحديد الصب:
أما أهم المواد المستخدمة في حواجز التدريع فهي:
البيتون:
يعتبر البيتون من أفضل المواد المستخدمة في الأشعة السينية وأشعة جاما. ويستخدم البيتون العادي على نطاق واسع في التدريع ضد النيترونات لاحتوائه على المواد ذات العدد الذري المنخفض ( الهيدروجين). كذلك يعتبر البيتون العادي من أفضل المواد المستخدمة في التدريع ضد الإلكترونات كونه يستطيع تخفيض الأشعة السينية الناتجة من تفاعل الإلكترونات مع المادة.
الرصاص:
يعتبر الرصاص من أكثر المواد استخداما في التدريع ضد الأشعة السينية وأشعة جاما وذلك بسبب السماكة القليلة المطلوبة منه للوصول إلى التوهين المطلوب للأشعة. كما يوجد للرصاص استخدامات كبيرة في صنع الحاويات التي يتم نقل المواد المشعة بها لأثره الكبير في امتصاص الأشعة والفوتونات على السواء. كذلك يستخدم في كافة المخابر تقريبا ويستخدم في إنشاء الدروع حول المواد المشعة التي تطلق الفوتونات ويمكن أن يشاد به الجدران المدرعة والحواجز بمختلف أشكالها وأحجامها.
المواد الشفافة:
الألواح الزجاجية : تستخدم الألواح الزجاجية العادية ذات الكثافة (2.5-2.7gm/cm3)في الحالات التي تكون متطلبات الوقاية في حدها الأدنى.
الزجاج الرصاصي: يعتبر أكثر أنواع الزجاج استخداما في التدريع وهو الزجاج الذي يكون محتوى الرصاص فيه كبيرا وبسماكات مختلفة.
الماء:
يعتبر الماء أفضل المواد المستخدمة في التدريع نظرا لكونه في المتناول ورخيص وسهل التنظيف وجيد الناقلية للحرارة، ونظرا لاحتواء الماء على كمية كبيرة من الهيدروجين فإن الماء يملك خاصية كبيرة في التدريع من النيترونات. وكلما كانت طاقة منبع النيترونات أقل كلما زادت قدرة الماء على التوهين.
الفولاذ وحديد الصب:
تستخدم هذه المواد في التدريع من النيترونات السريعة لمقدرتها على امتصاص الفوتونات الإشعاعية بشكل أفضل من البيتون والماء والغرافيت.
ونظرا لصغر كتلة السكون للإلكترونات ولكونه يتعامل مع الإلكترونات الذرية للوسط والمساوية له في الكتلة، فإن الإلكترونات تسير داخل الوسط في مسارات متعرجة بالغة التعقيد، وذلك يؤدي إلى تشتت هذه الإلكترونات لزوايا كبيرة من مسارها الأصلي والى تناقص شدة الحزمة الإلكترونية – بالإضافة إلى طاقتها - أثناء مرورها في الوسط. وتصل الإلكترونات ذات الطاقة الحركية إلى سرعات عالية جدا عند قيم صغيرة لطاقتها الحركية فتصل إلى 0.776 من سرعة الضوء عند طاقة 0.3 م.أ.ف فقط.
كما تخضع هذه الجسيمات لتسارعات وتباطؤات بالغة تحت تأثير الانوية الذرية لوسط، وتؤدي هذه التسارعات والتباطؤات إلى فقد سريع في الطاقة الحركية للجسيمات ينبعث على شكل إشعاع كهرومغناطيسي عالي الطاقة ذو طيف متصل يعرف بإشعاع الكبح. ويعني طول المدى للجسيمات المشحونة الخفيفة عالية الطاقة وما يصاحبها من إشعاع الكبح ان اهتماما اكبر يجب ان يولي للتدريع ضد هذه الجسيمات.
التدريع ضد الإشعاع الكهرومغناطيسي
من بين الطيف العريض للإشعاع الكهرومغناطيسي يهمنا هنا النظر في الجزء المؤين منه ونقصد بذلك الأشعة السينية والأشعة الجامية ، ويبدأ الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي المؤين من A10 فأقل، يعني ذلك مدى الطاقة لكميات المجال الكهرومغناطيسي للفوتونات من 1.24 ك.أ.ف فأكثر.
ويختلف تفاعل الإشعاع الكهرومغناطيسي المؤين مع المادة نوعيا عن تفاعل الجسيمات المشحونة. وفي الوقت الذي نستطيع فيه الحديث عن مدى محدد للإشعاع الجسيمي داخل المادة ومن ثم يتم امتصاصه كلية بواسطة الوسط، يمكننا فقط الحديث عن تناقص متزايد في شدة الإشعاع الكهرومغناطيسي (توهين هذا الإشعاع) من ازدياد سمك الوسط الذي يمر خلاله. ويتميز مرور حزمة رفيعة جيدة التوجيه- من الإشعاع الكهرومغناطيسي- خلال وسط مادي بتوهين أسي حقيقي ويعبر عن ذلك رياضيا بالمعادلة.
Ix = I0e-μ x
حيث (I) شدة الإشعاع (μ) معامل التوهين، (x) المسافة داخل الوسط .
ويتم توهين الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة ثلاثة أنواع رئيسية من التفاعلات هي: المفعول الكهروضوئي ويزداد في حالات الطاقة المنخفضة والعدد الذري العالي، تبعثر كومبتون وخصوصاً عند الطاقات المنخفضة، توليد الأزواج في حالات الطاقة العالية والعدد الذري العالي.
يمكن استعمال معادلة التوهين التالية للإشعاع الكهرومغناطيسي
Rx = Ro e-μx (1)
حيث:
Rx: معدل الجرعة بعد عبور التدريع ذو السماكة x
Ro:معدل الجرعة بدون التدريع
: x سماكة التدريع (cm)
: μمعامل الامتصاص الخطي لمادة التدريع cm-1) )
الأماكن الصعبة التدريع:
الوصلات بين الألواح حتى لا يكون فيها فراغات.
التعرجات في الحائط أو السقف.
حول الشبابيك (الاطار).
الأبواب.
يجب دائما الأحتفاظ بسجلات التدريع وذلك للرجوع اليها عند تغيير الأجهزه أو ازدياد حجم العمل.
كما يجب الاحتفاظ بسجلات الفحص الدوري للتدريع لأن أي تغيير قد يعني مشاكل غير مرئية.
بعد خمسة سنوات قد لا تجد من يتذكر أي معلومة ان لم توجد سجلات.
تعليقات