β 辐射个人剂量当量Hp(3) 次级标准电离室的设计与性能测试

摘 要：研发了β 辐射个人剂量当量Hp（3） 次级标准电离室，不同于主标准器外推电离室的外推结构设计，该电离室采取附带体模的平板电离室的结构，兼顾高测量精度（ 相对固有误差<2. 0%） 的同时，简化试验流程。辐射性能试验结果表明：在 β 辐射·H p（3） 个人剂量当量率5～ 170 mSv/ h 内的相对固有误差不超过±1. 5%;具备β 辐射·H p（3） 个人剂量当量率0. 5 mSv/ h～1. 5 Sv/ h 内至少5 个量程的测量范围且相对固有误差不超过±4. 0%;在β辐射±60°入射角下的响应相对偏差不超过±5%;电离室的测量重复性为0. 6%;对90 Sr/ 90 Y 源在30 cm 处加展平过滤的测量相对扩展不确定度为Urel = 3. 9%（ k = 2） 。另外，实验发现，Hp（ 3） 电离室对低能污染光子具有相对较高的响应。

关键词：β 辐射;个人剂量当量Hp（3） 次级标准电离室;相对固有误差;角响应;不确定度

中图分类号：TL811+ . 1 文献标识码：A

针对β 辐射个人剂量当量Hp（3）的测量，外推电离室是目前国内外普遍采纳的绝对测量装置[1-4] ，结构如图1 所示，是根据Bragg-Gray 空腔电离理论和吸收剂量的定义建立的一种空腔电离室，属于灵敏体积可变的平板形电离室，能够借助收集极的外推实现极间距厚度与灵敏体积的改变，当极间距逐渐缩短时电流信号将逐渐减小，拟合电流与极间距依赖曲线以实现表面和不同深度处的吸收剂量的准确测定，并在灵敏体积内粒子收集效率>99% 的前提下保障测量偏差< 0. 5%。外推电离室根据吸收剂量的测量结果，参考国际标准化组织（ISO）6980-3[5] 列举的吸收剂量-个人剂量当量Hp （3） 转换系数，得到参考点处的个人剂量当量Hp（3）测量值。

尽管作为绝对测量装置的外推电离室测量精度非常高，但操作过程相对复杂。为给出参考点处的个人剂量当量Hp （3） 测量值，外推电离室需要测定5 个极板间距下的电流值，每组电流值需要在两极相同的电压下进行（ | I + | + | I - | ） / 2 修正以及电流-极板间距斜率的拟合，对长期放置的外推电离室还需进行极间距校准，耗费时间相对较长。为改善以上现状，2018 年德国联邦物理技术研究院（PTB）提出了一种附带人体组织散射体模的平板型电离室，作为β 辐射的个人剂量当量Hp（3）量值传递的次级标准电离室[6-7] ，经能量补偿、“边缘效应” 与“记忆效应” 优化、相关影响因子修正等系列措施，使其兼顾高测量精度（测量偏差<2. 0%）的同时，简化了测量流程的复杂性。

本文研发了β 辐射个人剂量当量Hp（3）次级标准电离室（以下简称“Hp（3） 电离室”），下面进一步详述Hp （3） 电离室的结构设计，以及基于中国辐射防护研究院放射性计量站的β 射线吸收剂量标准装置所开展的辐射性能测试。

1 电离室结构设计

Hp（3）电离室的实物图和结构如图2 所示，传输线外层包裹聚甲基丙烯酸甲酯（ PolymethylMethacrylate，以下简称PMMA） 有机玻璃支撑柱，旨在将电离室fA 级弱电流信号导出的同时、尽可能避免测量的β 射线在传输线上引发轫致辐射;下方接线盒内固定安装了信号处理和高压供应的电路，外部2 个接头分别对应电离室的偏压供应和信号导出，其中偏压供应可用ORTEC 高压插件实现、信号导出可经静电计直接读取。