امکان‌سنجی استفاده از دوربین تلفن همراه برای دزیمتری پرتوهای یونیزان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه کاشان، کاشان، اصفهان، ایران

چکیده

داشتن یک ابزار پایش تابش همراه و قابل دسترس برای آحاد جامعه خصوصاً در مواجهه با پرتوهای ناشی از حوادث ناخواسته‌ی هسته‌ای می‌تواند یک راهکار برای انجام پایش را فراهم نماید. در این پژوهش امکان استفاده از تلفن همراه هوشمند به عنوان ابزار مورد نظر بررسی شده است. اساس کار پایش بر مبنای حساسیت محیط نیمه‌رسانای CCD و CMOS به‌کار رفته در دوربین‌های تلفن همراه به پرتوهای یونیزان است. این حس‌گرها پس از دریافت پرتوهای یونیزان مانند پرتوی گاما و ایکس می‌توانند در اثر فرآیندهایی مانند پدیده فتوالکتریک انرژی پرتو فرودی را دریافت کرده و با ایجاد یونیزاسیون در محیط نیمه رسانای حس‌گر‌ حامل‌های بار ایجاد کنند. جریان حاصل از جمع آوری حامل‌های بار منجر به ثبت نقاط روشن (تابش گرفته) و تاریک (تابش نگرفته) در حس‌گر دوربین خواهد شد. اندازه گیری چگالی نقاط روشن و تاریک در تصاویر ثبت شده امکان برآورد میزان پرتوگیری را فراهم می‌کند. در این پژوهش چهار دوربین با کیفیت و برند‌های مختلف انتخاب و فرآیند دزیمتری برای دو چشمه‌ی تابش گامای 60Co  و 137Cs بررسی شده است. نسبت مساحت کل نقاط روشن شده به تعداد پیکسل‌های روشن شده در واحد زمان تعیین شده است. و با توجه به این‌که این نسبت متناسب با دز دریافتی است، ضریب کالیبراسیون برای هر دوربین به‌دست آمده است. در اندازه‌گیر‌های انجام شده تأثیر زمان مرگ، قدرت تفکیک، پایداری و تکرارپذیری یررسی و تصحیحات لازم اعمال گردیده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهند که برای همه دوربین‌های بکارگرفته شده یک رابطه خطی بین نتایج ثبت شده با میزان دز دریافتی وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility of using mobile phone camera for ionizing radiation dosimetry

نویسندگان [English]

  • Ahmad Ramazani-Moghaddam-Arani
  • Farhad Sasani Ghamsari
Faculty of physics, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]

 Having a portable and accessible radiation monitoring tool for members of the society, especially when faced with radiation caused by unwanted nuclear accidents, can provide a solution for radiation exposure monitoring. The monitoring is based on the sensitivity of CCD and CMOS semiconductor of smart mobiles to ionizing radiations. After receiving ionizing radiation such as gamma and X-rays, these sensors can receive the incident beam energy as a result of processes such as the photoelectric phenomenon and create charge carriers by creating ionization in the semiconductor medium of the sensor. The current resulting from the collection of charge carriers will result in the recording of bright (irradiated) and dark (unirradiated) spots on the camera sensor. Measuring the density of bright and dark points in the recorded images provides the possibility of estimating the amount of radiation exposure. In this research, four quality cameras and different brands were selected and dosimetry process for two sources of gamma radiation 60Co and 137Cs have been investigated.  The ratio of the total area of bright spots to the number of illuminated pixels per unit of time, which is proportional to the received dose, was measured and the calibration coefficient was determined for each camera. In the measurements made, the effect of time of death, resolution, stability and reproducibility have been checked and the necessary corrections have been applied. The obtained results show that for all the cameras used, there is a linear relationship between the recorded results and the received dose.

کلیدواژه‌ها [English]

  • personal and environmental dosimeter
  • detection
  • ionizing radiation
  • mobile camera
  • radiation safety
  • CCD and CMOS image sensors
  • gamma ray dosimetry
  1. Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI), 2006. Die GSI –Ein Überblick. http://www.gsi.de/portrait/ueberblick.html (accessed 27 Mar 2006).
  2. D. A. Skoog, F. J. Holler, S. R. Crouch, Principles of Instrumental Analysis. 6th ed., Brooks Cole, Belmont, 1039, 2007.
  3. J. R. Janesick, T. S. Elliott, S. A. Collins, M. M. Blouke, and J. W. Freeman. Scientific charge-coupled devices. Optical Eng. 26 (8) (1987) 692-714.
  4. U. Lundtröm. Phase-Contrast X-ray Carbon Dioxide Angiography. Ph.D. Thesis, Kth Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2014.
  5. P. P. Dendy, B. Heaton. Physics for Diagnostic Radiology. 3rd ed., CRC Press, Taylor & Francis Group, FL, 2012.
  6. B. D. Cullity, S. R. Stock. Elements of X-ray Diffraction. 3rd ed., Prentice-Hall, New York, 2001.
  7. X. -T. Meng, A. -G. Kang, J. -H. Li, H. -Y. Zhang, S. Yu, Z. You. Effects of electron and gamma-ray irradiation on CMOS analog image sensors. Microelectronics Reliability 43 (7) (2003) 1151-1155.
  8. M. W. Tate, D. Chamberlain, S. M. Gruner. Area x-ray detector based on a lens-coupled charge-coupled device. Rev. Sci. Instrum.76 (2005) 081301.
  9. X. F. Helen. Lens-coupled X-ray imaging systems. Ph.D. dissertation, The University of Arizona. 2015.
  10. S. M. Gruner, M. W. Tate, E. F. Eikenberry. Charge-coupled device area x-ray detectors. Rev. Sci. Instrum.73 (2002) 2815-2842.
  11. J. J. Cogliati, W. D. Kurt, J. Wharton. Using CMOS Sensors in a Cellphone for Gamma Detection and Classification. (2014) pp.26.
  12. S. Tith, N. Chankow, S. Tith, N. Chankow. Measurement of gamma-rays using smartphones. Open J. Appl. Sci. 6 (2016) 31-37.
  13. T. Ferreira, W. Rasband. ImageJ User Guide: IJ 1.46 r. (accessed 24 November 2021).https://imagej.nih.gov/ij/docs/guide/user-guide.pdf, 2012.
  14. R. Rausch, Electronic components and systems and their radiation qualification for use in the LHC machine. Invited Paper Presented At LHC Electronic Board Workshop Snowmass, Co, USA, 1999.