新型热释光个人剂量计的性能测试分析*

2019-02-14赵进沛王新彤江其生李秀芹

中国医学装备 2019年1期

赵进沛周超王新彤江其生张建李秀芹

1 材料与方法

1.1 测试仪器

本研究测试的的热释光个人剂量计，是为优化入射角响应及增加能量鉴别功能而特殊设计的新型模体剂量计，Hp(10)槽体位置的前方模体采用了组织等效性较好的聚四氟乙烯材料，并加工成半球型，探测器相当于处于球体中心位置。此外，专设了能量鉴别槽体位置，其前方模体设置了一个组织等效性＞10 mm水的金属板模体。试验主要采用的仪器有热释光个人剂量计、热释光读出仪和热释光退火炉，均由北京珺仪联瑞核探测技术研究所研制，所有仪器使用前均经中国计量科学研究院校准，其主要参数见表1。

表1 试验测量仪器

1.2 测试条件

(1)退火条件。退火温度为240 ℃，恒温退火10 min。

(2)冷却条件。室温下将退火盘置于冷却板上自然冷却。

(3)测读条件。20 ℃/s的升温速度升至140 ℃，并保持20 s，再以20 ℃/s的速度升温至240 ℃，保持20 s。

1.3 照射条件

将热释光探测器退火冷却后分装于新型剂量计盒的Hp(10)半球型模体槽体；辐照源采用137Cs源和γ基准装置，以及窄谱过滤X射线照射基准装置。辐照时均放置于ICRU推荐的外部尺寸为30 cm×30 cm×15 cm(高×宽×厚)的平板水箱体模前方，并正对射线束方向。上述标准辐照在中国国防科技一级计量站完成。

1.4 性能检测

试验依据“个人与环境监测用X、γ辐射热释光剂量测量系统”和国家标准“个人与环境监测用热释光剂量测量系统”进行新型热释光个人剂量计的性能试验，其辐照分组见表2。

表2 性能检测照射分组方案汇总

1.4.1 非线性响应

将同一批次的剂量计准备5组，每组准备12支剂量计。将各组剂量计用137Cs参考辐射分别给予不同剂量当量约定值Ci的辐照。读出计数值并计算其指示值，得出每组剂量计指示值的平均值和标准差sE-l，其计算为公式1：

1.3 疗效判断标准 ⑴治愈：鼻内窥镜下造瘘口上皮化良好、泪道冲洗通畅、无溢泪、分泌物溢出。好转：鼻内窥镜下可见造瘘口上皮化但较小，泪道冲洗通畅，有少许冲洗液返流，伴少许溢泪。无效：鼻内窥镜下造瘘口未见上皮化，泪道冲洗不通畅，出现溢泪、溢脓等。治愈和好转均视为有效。

式中Ci为第i组剂量计的剂量当量约定真值；Cr，0为参考剂量当量1.5 mSv，辐射源为137Cs；Er，0为在参考条件下由参考剂量Cr，0照射产生的剂量指示值；Ucom，i为的置信区间半宽度。

1.4.2 能量响应

将同一批次的剂量计准备4组，每组数量为12个。将上述4组剂量计分别用相同剂量当量约定值Ci的47 keV、65 keV、83 keV和137Cs正面辐照。得出每组剂量计指示值的平均值和标准差，其计算为公式2：

式中Ci为各组剂量计的剂量当量约定值；Cr，0为参考剂量当量1.5 mSv，辐射源为137Cs；Er，0为在参考条件下由参考剂量Cr，0照射产生的剂量指示值；Ucom，i为的置信区间半宽度；U为的相对扩展不确C，com，i定度。

1.4.3 量值检验

准备1组同一批次的剂量计，数量为12个。将剂量计用剂量当量约定值为Ci的137Cs参考辐射进行照射，用热释光剂量读出仪读出计数值，得出每个剂量计的指示值E，以及该组指示值的平均值和标准差，其计算为公式3：

式中Ci为该组剂量计的剂量当量约定值1.2 mSv；U为的置信区间半宽度。

1.4.4 相对误差

将非线性响应试验辐照后的5个剂量组的剂量计进行读数并计算其指示值，得出每组剂量计指示值的平均值和标准差，其计算为公式4：

式中Ci为各组剂量当量约定真值，Ui为的置信区间半宽度。

1.4.5 变异系数

将实非线性响应试验和能量响应试验的各组剂量计进行读数，得出每一组剂量计指示值的平均值和标准差Si，其计算为。

1.5 统计学方法

首先采用Grubbs检验法在显著性水平为0.05下去除各剂量计组中离散值，然后再采用SPSS 18.0统计软件进行数据处理。

2 结果

经对新型热释光个人剂量计的非线性响应、能量响应、量值检验、相对误差及变异系数等性能指标进行检测，其综合评定结果均可满足国家检定规程“个人与环境监测用X、γ辐射热释光剂量测量系统”和国家标准“个人与环境监测用热释光剂量测量系统”的要求，见表3。

表3 性能指标测试结果汇总

3 讨论

热释光剂量测量技术具有灵敏度高、测量范围广及成本较低等特点，已广泛应用于医疗卫生、环境监测及工业、国防及科学技术等各个领域[7-9]。由于热释光剂量测量性能对于剂量计结构与材料的依赖性，通过设计新型剂量计以提高其性能的研究已有部分报道[10-12]。同时，也有一些研究通过进行热释光测量的质量控制以提高检测准确度[13-15]。研究效果的评价，均需要以性能测试分析的结果为基础和依据。本研究依据国家检定规程“个人与环境监测用X、γ辐射热释光剂量测量系统”[5]和国家标准“个人与环境监测用热释光剂量测量系统”[6]对新型半球型模体剂量计有关Hp(10)的常规性能指标进行了测试与评价，主要包括非线性响应、能量响应、量值检验、相对误差、变异系数等指标。

非线性响应是指在一定的辐射剂量范围之内，剂量计所测得的指示值与不同辐照剂量的符合程度；能量响应则表达在能量不同的射线辐照情况下，能量因素对测量结果的影响程度；量值检验指的是，对于已选定的刻度因子，剂量检测值与辐照约定值相对偏差；相对误差是指在不同辐照剂量情况下，每个量的检测结果与辐照约定值的相对差异；变异系数反映了同一批次的不同剂量计对辐照信号响应的一致程度，变异系数越小，其批均匀性越好，对于同一剂量的辐照其剂量计信号响应值的分散程度就越小。