几种不同规格的实心砖在不同管电压条件下的铅当量研究
2020-11-02张庭德陶宗硕
张庭德 陶宗硕
（1安徽省环境工程评估中心，合肥 安徽 230051；
2国家建筑材料工业安防工程产品质量监督检验测试中心，合肥 安徽 230051）
0 前言
随着我国国防科研、放射性医学、工业探伤和核技术应用的发展，各种放射线被广泛应用，人们利用和享受放射性技术成果的同时，也受到其给人类带来的危害[1-2]，尤其医用诊断X射线机利用X射线对患者病情进行的诊断。据笔者统计，安徽省90%以上的X射线诊断机房都会使用到不同规格的实心砖进行墙体填充，另外再增加硫酸钡防辐射砂浆或铅板等防护材料对机房进行防护。
我国常规使用的医用诊断X射线机和介入X射线主要有以下几种：1）口内牙片机，最大管电压一般为70kV；2）口腔全景和CT一体机，最大管电压一般为90kV；3）DR、CR和胃肠机，最大管电压一般为（125-150）kV；4）CT，最大管电压一般为140kV；5）DSA，最大管电压一般为125kV。
因此，笔者通过选择三种常规使用的不同规格的实心砖，在（70-150）kV条件下，对实心砖的铅当量进行了研究，以期表征出常规使用的实心砖的铅当量，给今后相关防护工程提供一定的数据支撑。
1 材料及设备
1.1 实心砖
三种常规使用的实心砖相关信息参见表1，其形貌参见图1：
1#实心砖颜色为橙红色，表观密度为1865kg/m3，测试铅当量厚度为110mm；
2#实心砖颜色为灰色，表观密度为1960kg/m3，测试铅当量厚度为108mm；
3#实心砖颜色为灰黄色，表观密度为1825kg/m3，测试铅当量厚度为88mm。
表1 三种常规使用的实心砖相关信息
图1 三种不同规格实心砖形貌图示
1.2 （5-160）kV X射线标准化辐射场
实心砖铅当量测试使用的（5-160）kV X射线标准化辐射场通过相关计量院进行校准，证书编号为Dyjl2019-3435，有效期至2020年5月19日，符合GBZ/T 147-2002《X射线防护材料衰减性能的测定》中的相关要求[3]。（5-160）kV X射线标准化辐射场设置测试铅当量的管电压分别为70kV、80kV、90kV、100kV、110kV、120kV、130kV、140kV和150kV。
1.3 标准铅片
实心砖铅当量测试使用的标准铅片化学纯度通过相关第三方检测机构进行检测，测试报告编号为ZKGX20190403-10-02-001，检测结果铅含量为99.9917%，标准铅片厚度经过相关计量院进行校准，证书编号为00832893，有效期至2019年3月13日，校准铅片厚度精确至0.001mm。符合GBZ/T 147-2002《X射线防护材料衰减性能的测定》中的相关要求。
2 铅当量测试方法
实心砖铅当量测试方法主要参照的标准为IEC61331-1-2014《Protective devices against diagnostic medical X-radiation - Part 1： Determination of attenuation properties of materials》[4]和GBZ/T 147-2002《X射线防护材料衰减性能的测定》。
3 结果与讨论
三种实心砖不同管电压条件下的铅当量测试结果见图2。可见随着管电压的增加实心砖的铅当量出现先增加后减小的变化趋势，在管电压为90kV时，铅当量达到最大。GBZ 130-2013《医用X射线诊断放射防护要求》[5]标准中第5.3条规定了相关X射线设备机房的屏蔽防护铅当量厚度要求，如标称125kV以上的摄影机房有用线束方向铅当量应不小于3mmPb，非有用线束方向的铅当量应不小于2mmPb，但未说明对应的铅当量时的管电压。从图1中可知2#实心砖在90kV时的铅当量达到了1.90mmPb，而在150kV时铅当量则为1.41mmPb，相差近0.50mmPb。因此，明确相关X射线诊断设备在日常使用过程中的常用最大管电压是至关重要的，只有明确了设备的常用最大管电压才能对应知道实心砖的铅当量，在使用的管电压区间找到实心砖的最小铅当量，是否满足GBZ 130-2013《医用X射线诊断放射防护要求》中的最小要求，防护公司针对此数据再给出对应的防护实施方案，可以达到为医院和防护公司节省防护材料和施工成本的目的，也能满足辐射防护最优化的原则。
图2 3种实心砖不同管电压条件下的铅当量测试结果
三种实心砖不同管电压条件下的比铅当量测试结果见图3。可见表观密度为1868kg/m3的1#实心砖，最大比铅当量为0.14mmPb/cm（90kV条件下），最小比铅当量为0.12mmPb/cm（150kV条件下）；表观密度为1959kg/m3的2#实心砖，最大比铅当量为0.18mmPb/cm（90kV条件下），最小比铅当量为0.13mmPb/cm（150kV条件下）；表观密度为1822kg/m3的3#实心砖，最大比铅当量为0.14mmPb/cm（90kV条件下），最小比铅当量为0.10mmPb/cm（150kV条件下）。因此，实心砖的表观密度越大，比铅当量也越大。另可以得出不同型号规格的实心砖在不同的测试管电压条件下的铅当量也有着较大的差距，在今后的防护工程实际施工过程中，建议防护公司针对实际使用的实心砖类型来确定防护工程实施的屏蔽方案，既满足防护要求，也减少防护材料成本和施工期限。
图3 3种实心砖不同管电压条件下的比铅当量测试结果
4 结论
三种不同型号规格的实心砖，随着管电压的增加实心砖的铅当量出现先增加后减小的变化趋势，在管电压为90kV时，铅当量达到最大；实心砖的表观密度越大，比铅当量也越大。
