简化方法与规定程序下校准直读个人剂量仪的结果比较

2013-09-07陈建新李燕飞上海市计量测试技术研究院

上海计量测试 2013年3期

白雪陈建新李燕飞 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

直读式X、γ辐射个人剂量当量监测仪（以下简称个人剂量计）是辐射防护领域广泛应用的个人剂量监测仪器。个人剂量当量Hp(10)的测量应使用ICRU推荐的标准体模，按照ISO 4037-3：1999 《用于校准剂量仪和剂量率仪及确定其能量响应的X和γ参考辐射第3部分：场所剂量仪和个人剂量计的校准及其能量响应和角响应的测定》和JJG 1009-2006《直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪》的规定，个人剂量计的校准因子使用体模进行测量。ISO 4037-3：1999同时也允许采用在自由空气中校准的简化方法，前提是简化方法给出的结果与按规定程序得到的结果相同，或它们的差异可以得到可靠的修正。

个人剂量当量监测是辐射安全与防护最重要的工作之一，保障个人剂量计量值的准确统一也是辐射剂量学最重要的任务之一。由于仪器的使用量大面广，刻度、校准的需求也甚为迫切。合理的简化方法如果能够符合相关标准的要求，亦有利于个人剂量计刻度、校准工作高效的开展。

为此，针对部分典型型号的个人剂量计，用实验手段分别测定其采用简化方法或在规定程序下的校准因子，通过比较分析验证用简化方法刻度的可行性（或使用体模的必要性），具有应用与参考的价值。

1 实验条件与方法

实验采用ICRU推荐的等效材料模体，即用有机玻璃板制成的平板水箱体模，其外部尺寸（长×宽×厚）为30 cm×30 cm×15 cm；辐射源为137Cs核素，γ光子能量661.62 keV；测量时射线垂直于体模前表面入射（图1），采用光学准直系统定位。标准辐射场中各测量点γ辐射空气比释动能率/剂量当量率由石墨空腔电离室测定，量值溯源至国家基准。

实验一共选定5个校准测量点，分别为主射线束中心线上距辐射源2 m、3 m、4 m、5 m等。

图1 实验装置示意图

选择6种型号的个人剂量计进行实验，其主要计量性能参数见表1。

实验时，同一台仪器在同一测量点上、分别在空气中和体模上辐照相同的剂量，并读取相应条件下的累计剂量（剂量率×时间，单位为μSv）值。

表1 部分个人剂量计的型号及参数

实验分别在剂量率不同的5个测量点上逐一进行，每一个点上重复读数5次，取平均值。

2 实验数据与结果处理

6种型号的个人剂量计，分别在自由空气中和使用体模的条件下，在不同剂量值的5个测量点上的读数见表2。

个人剂量计的校准因子为校准测量点剂量当量标准值与仪器读数的比值。对于同一校准测量点，剂量当量标准值不变，因而可直接以被测仪器读数的变化来表示校准结果的变化。

以自由空气中辐照时个人剂量计的累积剂量读数为D，以体模上辐照时累积剂量读数为D*，用E=（D* - D）/D表示简化方法与规范程序下校准结果的差别。上述6种型号仪器在两种测量条件下校准结果的差异见表3。

3 分析与讨论

由表3可见，不同型号仪器的平均E值在4.4～12.9 %之间变化；相同型号的仪器E值最大约10%，在不同辐照剂量率下E值的变化大部分超过10%，甚至大于100%，表明简化方法的适用性受到仪器特性、辐照剂量率等众多条件的制约，在规范程序下校准直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪是结果准确与量值统一的必要保障。

在自由空气中校准与使用体模校准，重要的影响因素之一是散射光子，一方面，水箱对光子的反散射作用远强于空气中的散射，使入射仪器探测器的光子数量增加；另一方面，散射光子因康普顿效应其能量减弱，低于直射光子的能量，使入射光子能谱中低能部分增多；并且由于不同型号仪器的计量性能尤其是能量响应不同，大多数仪器对于低能射线的响应通常更高。诸多因素导致使用体模（水箱）作校准测量时，个人剂量计的读数高于在自由空气中的测量值，从而校准因子的测量结果也小于在自由空气中的测量结果，或者说在自由空气中校准得到的校准因子将偏大。