测定空气剂量率的影响因素

郭宝会

(渭南师范学院物理与电气工程学院，陕西渭南714000)

有关空气剂量率测定的方法很多，有化学的、物理的、生物的等［1－4］．应用“X-ray射线仪”在对空气剂量率的测定中，由于影响测量的因素多，测量难度大，因此试图通过对影响X射线测定剂量率主要因素的分析，研究尽量减小测量误差的途径和方法，这对于今后应用本仪器测量其他项目，如对铜、铁等金属X射线的测量，对莫塞莱定律的验证和对里德伯常数的测定等都有普遍的借鉴意义．

1 实验方法

用实验室的X-ray射线仪，自行搭建的X射线空气剂量率的测试装备，分别通过5 mm和2 mm的限束光阑使X射线能量集中，它可以测试整个回路中的电流和电压值．通过测试电流和电压的值，分别得出阳极电压与电离剂量率的关系、阳极电流与剂量率的关系、光阑直径与剂量率的关系．

2 实验结果分析

2．1 阳极电压与电离剂量率的关系

测试了X射线仪中的阳极电压和管电流，并计算了不同阳极电压的电离剂量率，其关系如图1所示．

图1 管高压和电离剂量率的关系

由图1可知，当阳极电压低于10 kV时，电离剂量率的值几乎为零．这是因为管电压的值太小，几乎未激发出X射线．当管电压高于10 kV时，X射线的强度增加，电离剂量率也增加．说明电离剂量率随着管电压的增大而增大．

2．2 阳极电流与剂量率的关系

研究了阳极电流与剂量率的关系．当管电压不变时，发射电流与电离剂量率的关系如图2所示．

图2 阳极电流与点离剂量率的关系

由图2可知，随着管发射电流的增大，电离剂量率也增大，管电流和电离剂量率均呈现线性关系．而且还发现，当管发射电流与管电压同时增大时，电离剂量率亦会增大;当管电压为35 kV时，在很小的管电流下就会产生电离剂量率．其原因是，在不同阳极电压下，电离电流是电容器电压的函数，即电离电流是阳极电流的函数．

2．3 光阑直径与剂量率的关系

分别测定了光阑管直径d=5 mm和d=2 mm两种条件下的管电压与管电流的关系，如图3所示．

图3 管电压与管电流关系图

使用图3中的饱和电流值(曲线A的饱和电流大约为3．1 nA，曲线B的饱和电流大约为0．56 nA)和相应的穿透空气质量，其离子剂量率的平均值可由离子剂量率公式［5］

得出:当d=5 mm时

当d=2 mm时，

随着电压的增长，电流在缓慢增长．直径在5mm时，管电压在100～180 V之间，管电压与管电流成线性关系，而当管电压从180 V开始时随着电压的增长电流缓慢增长;直径在2 mm时电流一直随着电压缓慢增长．由图3可知，管直径为5 mm的和管直径为2 mm的在同一管电压值下直径大的管电流大．即说明在同一管电压值下，管直径越大管电流越大．

3 结论

通过以上对影响X射线测定剂量率因素的分析与研究，可以得出如下几条明确的结论:

(1)在高的管电压作用下，X射线的强度增加，电离剂量率也增加．

(2)随着管发射电流的增大电离剂量率也增大，管电流和电离剂量率均呈现线性关系．而且还发现随着管发射电流与管电压同时增大电离剂量率会增大．

(3)不同直径的光阑管在同一管电压值下直径大的管电流大．

［1］李士骏．电离辐射剂量学［M］．北京:原子能出版社，2000．

［2］杨斌．γ辐射空气吸收剂量率测量［J］．核电子学与探测技术，2002，(5):78．

［3］张江云，黄宁．γ全谱法测定空气吸收剂量率的M-C法应用［J］．核技术，2011，(8):12．

［4］李衍．微焦点X射线照相法的特性和应用［J］．无损探伤，1995，(1):90．