Harshaw3500型热释光剂量计读出器操作流程改进

陈　刚，冯子良，胡挺松，袁贵红，周卫国，王承珠

Harshaw3500型热释光剂量计读出器操作流程改进

陈刚，冯子良，胡挺松，袁贵红，周卫国，王承珠

0　引言

Harshaw 3500型热释光剂量计（thermo luminesecent dosimetry，TLD）读出器由美国Thermo公司生产，主要用于热释光个人剂量计的剂量读取。该仪器在辐射防护、放射医学、辐射研究、大剂量测量等领域中有广泛应用，尤其适应于科研及中小规模的剂量测量[1]。但在使用中发现，该仪器推荐的操作流程存在问题，本文对该问题进行了定性分析，提出了改进流程，并作了进一步的探讨。

1　推荐流程及其存在的问题

1.1推荐流程的简单描述

根据仪器附带说明书，读出器的操作流程为：（1）产生标准刻度剂量计；（2）校准读出器；（3）剂量计校准；（4）剂量计读取。

该过程的实际操作可描述为，首先随机选取一定数量的剂量计进行同一剂量照射，照射后通过读出器读取得到一组数值（电量），求数值的数学期望值，选取接近于数学期望值的数值对应的剂量计作为标准刻度剂量计。对标准刻度剂量计进行给定剂量照射，通过读出器读取得到一组数值，计算数值的数学期望值，计算剂量与读出数值数学期望值的比值，该比值即为读出器校准因子（reader correction factor，RCF），它会自动存入读出器，该过程为校准读出器。对其余剂量计进行给定剂量照射，通过读出器读取得到读取剂量，读取剂量与给定剂量的比值作为元件校准系数（element correction coeficient，ECC），该过程为剂量计校准。完成仪器校准和剂量计校准后，就可以进行剂量测量。

在该流程中，所有照射都是在标准辐射场中进行的；剂量计在读取数值完成后，进行第二次照射前要进行退火处理，并保存在温度低于30℃的低本底铅室内。

1.2该流程存在的问题

该操作流程对误差的控制没有达到最优。该测量过程误差的来源有很多，但作为流程可以规避的误差主要有2个：一是确定标准刻度剂量计的有限样本容量带来的误差。每个剂量计的能量响应不同[2]，挑选标准刻度片就是找出能量响应好的剂量计，但由于样本容量有限，能量响应的数学期望值与真值存在一定误差。二是误差源来自于多次照射带来的误差。剂量计的剂量是受多种因素影响的，不仅包括射线能谱、射线种类、照射时间、照射角度、自身材质，还包括温度、压强等[3]。而完全精确控制这些因素是非常困难的，因此剂量计的实际剂量与标准辐射场设定的值是存在差异的，因此应尽可能避免多次照射。在推荐操作流程中，共进行了3次照射，并且存在误差传导的现象，例如在第2次照射中，照射的误差会影响读出器校准因子RCF，而RCF又作为下一步剂量计校准的参数，这将导致误差传导[4]。

2　改进

2.1改进流程

针对原流程存在的问题，改进流程为：假设共有n个剂量计，对n个剂量计进行一定剂量照射D；经读出器读取，得到一组数值（s1，s2，s3…sn）；求该组数值的数学期望值：E=（s1+s2+s3…sn）/n；确定读出器校准因子：RCF=E/D；确定每个元件的校准系数：ECCi=D×RCF/si（1≤i≤n）。

在不能确保所有剂量计质量都合格时，应该在计算读出数值的数学期望值后，将与数学期望值相差较大的数据剔除，同时去除对应的剂量计。照射和照射前的处理与推荐流程相同。

2.2改进流程的误差控制优势

（1）样本空间扩大到所有剂量计，因此其数学期望值的置信度得到了最优化。

（2）只进行一次照射，克服了标准辐射场误差的传导。

（3）简化了流程，只进行一次照射后，后续工作可以在计算机上开展，缩短了时间，节省了经费。

3　问题的进一步探讨

（1）标准辐射场容量有限与多次照射的矛盾。标准辐射场一次性照射的剂量计数量是有限的[5]，在改进流程中，所有剂量计都需要照射，那么必将进行分批次多次照射，这是否违背了减少照射次数的初衷。其实这样的操作与减少照射次数并不矛盾，因为该流程中的多次照射，不会导致误差的传导，在保证照射条件一致的前提下，数值服从正态分布的随机涨落。而在推荐流程中，多次照射不仅会导致误差传递，而且需要在多个时间进行照射，这样就很难保证照射条件的一致性。（2）增加剂量计时如何处理。由于某种原因，需要增加同型号的剂量计。在推荐流程中，可以直接刻度剂量计后进行测量。在改进流程中，应按照已有剂量计的相同照射条件进行照射，经读出器读取，得到新增剂量计的数值，而后将新增剂量计与已有剂量计的数据合并在一起，重新确定读出器校准因子和元件校准系数。如果新增剂量计与已有剂量计差别较大，应重新设置组别，使用新的校准因子。

[1]宋朝晖，王宝慧，王奎录.热释光探测器在脉冲硬X射线能谱测量中的应用[J].核电子学与探测技术，2003，23（1）:46.

[2]杨新芳，赵进沛，李秀芹.一种便携式热释光剂量测量系统的校准[J].中国辐射卫生，2012，21（1）:80-82.

[3]GB/T 12162.3—2004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 第三部分: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确定[S].

[4]丁丽娟.数值计算方法[M].北京:北京理工大学出版社，1997: 4-5.

[5]朱连芳，伏明灯，陈学兵.仪表刻度用标准辐射场的建立和鉴定[J].核技术，1990，13（4）:239-241.

（收稿：2014-05-21修回：2014-09-25）

[中国图书资料分类号]R318.6；TH776B

1003-8868（2015）05-0157-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.157

成都军区“十二五”课题（C12065）

650032昆明，成都军区疾病预防控制中心（陈刚，冯子良，胡挺松，袁贵红，周卫国，王承珠）

针对上述问题的解决方法：一是增加确定标准刻度剂量计的样本空间；二是减少照射次数。