Як виявити радіацію за допомогою смартфона

Протестовані мобільні додатки для смартфонів Apple і Samsung, що перетворюють їх у кишенькові дозиметри. Наскільки точні їх дані? Кількість користувачів смартфонів неухильно зростає, і в поточному році в їх число, ймовірно, буде входити чверть населення земної кулі. Так само стрімко розвивається ринок мобільних додатків, які прагнуть з максимальною ефективністю використовувати апаратні можливості мобільних пристроїв. Тож не дивно, що розробники звернули увагу на особливість вбудованих камер, що дозволяє зафіксувати радіоактивне випромінювання … Але про все по порядку.

CMOS-матриці, що використовуються в камерах мобільних пристроїв, чутливі не тільки до видимого світла, але і до більш коротким хвилям — рентгенівському і гамма-випромінювання. Інша справа, що сліди впливу цих типів випромінювання, як правило, не помітні для користувача: сигнал, що отримується за типове час витримки мобільно фотографії (близько 100 мілісекунд), дуже слабкий і перекривається сигналом від випромінювання у видимому діапазоні.

Але від видимого випромінювання легко позбутися: просто закрийте камеру смартфона чорної ізолентою, яка не є перешкодою для проникаючого випромінювання, і матриця буде фіксувати потрапляння рентгенівських і гамма-фотонів. Завдання програми — підрахувати число таких влучень і перевести його величину дози радіації. Наскільки точною буде його робота?

Дослідники з Австралійської організації з ядерної науки і технологій (ANSTO) протестували роботу додатку Radioactivity Counter на платформі Android і iOS, яке розроблено для визначення поглиненої дози випромінювання (мкГр/год). Для того, щоб з смартфона вийшов хороший дозиметр, його відгук на різні дози радіації повинен бути лінійним. Пристрій повинен бути добре відкаліброване і його свідчення повинні відтворюватися при повторюваних вимірах. Крім того, результат не повинен залежати від орієнтації смартфона щодо джерела випромінювання.

ANSTO має спеціалізованої установкою для калібрування інструментів (Instrument Calibration Facility, ICF), до складу якої входить ряд цезієвих джерел випромінювання і рухома платформа. Кожен з джерел здатний забезпечити інтенсивність випромінювання в певному діапазоні. Коли оператор вводить необхідну потужність дози, система вибирає відповідне джерело, розраховує відстань від нього, на якому потужність дози буде саме такою, і зрушує на яку пересувну платформу з Калібруемие приладом.

Смартфони з закритими чорною плівкою камерами вимірювали дози в діапазоні від 1 до 349 796 мкЗв/год (для рентгенівського та гамма випромінювання зіверт і грей — еквівалентні одиниці виміру, докладніше про вимірювання дози і потужності радіоактивного випромінювання читайте в статті «Ліки від радіофобії«). кожен з смартфонів піддавався впливу випромінювання певної інтенсивності протягом однієї хвилини. Вимірювання повторювалися п’ять разів, а потім інтенсивність змінювалася для наступної п’ятірки вимірів. в ході вимірів при однаковій інтенсивності випромінювання смартфон обертали навколо власної осі, щоб виявити вплив орієнтації на показання програмного дозиметра.

Лінійний відгук був досягнутий при потужності понад 20 мкГр/год для смартфона Samsung і 30 мкГр/год — Apple. Для порівняння, під час авіаперельоту пасажир за годину отримує дозу радіації близько 7 мкГр. Найгірші результати, продемонстровані iPhone, пояснюються тим, що додаток використовує для вимірювань фронтальну камеру, на яку може потрапляти світло від екрану iPhone, переломлений склом, що захищає дисплей.

Інтенсивність випромінювання, при якій смартфони виявилися здатні точно розрахувати потужність дози, забезпечує річну дозу радіації 0,2 Зв — це в 200 разів вище тієї межі, який Австралійське агентство радіаційного захисту та ядерної безпеки (ARPANSA) вважає прийнятним для людини. Фактично ж 1 мЗв, що допускається ARPANSA, це нижня межа річної дози радіації, одержуваної жителями Землі, в середньому ця величина складає 2,4 мЗв з розкидом від 1 до 10 мЗв.

Щоб отримати річну допустиму дозу радіації (за версією ARPANSA), потрібно піддаватися випромінюванню з інтенсивністю 20 мкГр/год приблизно 50 годин, короткострокове його вплив не небезпечно. Додаток Radioactivity Counter дозволить користувачеві вчасно забратися подалі від джерела радіації. Матриці камер смартфонів досить чутливі, щоб зафіксувати значне з точки зору радіаційної безпеки випромінювання. Як показали дослідження, орієнтація смартфона не грає ролі при вимірюванні поглиненої дози радіації. Джерело