一種現(xiàn)場用熱釋光輻射劑量測量系統(tǒng)的性能測試與校準(zhǔn)

趙進(jìn)沛，楊新芳，李秀芹，楊會(huì)鎖，孟園

一種現(xiàn)場用熱釋光輻射劑量測量系統(tǒng)的性能測試與校準(zhǔn)

趙進(jìn)沛，楊新芳，李秀芹，楊會(huì)鎖，孟園

目的：對(duì)核事故救援現(xiàn)場用熱釋光輻射劑量測量系統(tǒng)進(jìn)行性能測試并建立實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自校準(zhǔn)方法。方法：分別用現(xiàn)場熱釋光劑量讀出器和實(shí)驗(yàn)室熱釋光劑量讀出器對(duì)定量受照熱釋光劑量元件進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差并比較；用現(xiàn)場熱釋光劑量讀出器對(duì)不同受照劑量熱釋光劑量元件進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，計(jì)算線性偏差；分別用現(xiàn)場熱釋光劑量讀出器和已核定過的實(shí)驗(yàn)室熱釋光劑量讀出器對(duì)定量受照的熱釋光劑量元件檢測計(jì)數(shù)，將實(shí)驗(yàn)室熱釋光劑量讀出器計(jì)數(shù)推導(dǎo)出的個(gè)人劑量當(dāng)量值Hp(10)作為約定真值，與現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出儀計(jì)數(shù)比較得其校準(zhǔn)因子。結(jié)果：試驗(yàn)表明，現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)的重復(fù)性、線性均符合標(biāo)準(zhǔn)要求；自校的現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)室劑量測量系統(tǒng)檢測結(jié)果，無顯著性差異。結(jié)論：現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)性能可靠；實(shí)驗(yàn)室內(nèi)劑量自校準(zhǔn)的方法結(jié)果可信，并且簡便易行，是解決其特殊應(yīng)用需求的有效途徑。

輻射劑量檢測；熱釋光劑量讀出器；防原醫(yī)學(xué)；核事故救援

R 142

現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)是一種新型便攜式劑量測量系統(tǒng)。其核心裝置為小型熱釋光劑量讀出器，其與熱釋光劑量元件配套組成輻射劑量測量系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、抗振動(dòng)性強(qiáng)和對(duì)環(huán)境溫濕度條件寬容度大的特點(diǎn)，適用于核與放射事故現(xiàn)場救援應(yīng)用。本研究對(duì)該劑量測量系統(tǒng)的重復(fù)性和線性進(jìn)行了測試，并與實(shí)驗(yàn)室熱釋光劑量測量系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)。同時(shí)，本研究利用實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)核定的熱釋光劑量測量系統(tǒng)和自備輻照器,對(duì)現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)進(jìn)行了校準(zhǔn)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備Harshaw 3500 TLD讀出器（美國Harshaw公司生產(chǎn)，國防科技工業(yè)電離輻射一級(jí)計(jì)量站檢定），現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出器(軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所研制)，GR-200A (LiF:Mg,Cu,P)探測器（防化研究院生產(chǎn)、篩選），F(xiàn)J 411 B熱釋光退火爐(北京核儀器廠生產(chǎn)，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)計(jì)量測試研究站校準(zhǔn))，F(xiàn)J-417137Cs輻照器（北京核儀器廠生產(chǎn)、校準(zhǔn)）。

1.2 方法

1.2.1 重復(fù)性檢測在精密篩選劑量元件和保持劑量讀出系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，取退火后的劑量元件20片隨機(jī)分為2組，每組10個(gè)劑量元件，用自備FJ-417137Cs輻照器給予1.47×10-5C?Kg-1的照射。其中1組用實(shí)驗(yàn)室Harshaw 3500 TLD讀出器進(jìn)行計(jì)數(shù)，另外1組用現(xiàn)場熱釋光劑量讀出器進(jìn)行計(jì)數(shù)。各自計(jì)算兩組讀數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果

2.1 重復(fù)性檢測照射量相同的劑量元件，用實(shí)驗(yàn)室Harshaw 3500 TLD讀出器以及現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出器計(jì)數(shù)結(jié)果以及各自的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。見表1。

重復(fù)測量數(shù)據(jù)的分散程度至少包含了劑量元件本身的分散性和讀出器性能的微小波動(dòng)兩個(gè)因素。用于個(gè)人劑量監(jiān)測的劑量元件篩選，一般要求其分散性小于5%。綜合考慮劑量元件分散性和讀出器波動(dòng)兩個(gè)因素，兩個(gè)讀出器計(jì)數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都小于5%，而且現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出器計(jì)數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差更小，說明該型熱釋光劑量測量系統(tǒng)的信號(hào)響應(yīng)是非常穩(wěn)定的。

2.2 線性檢測照射不同量的劑量元件，現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出器平均計(jì)數(shù)值。見表2。

按照國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，線性偏差的限值為±10%。而上述計(jì)算的最大線性偏差為-6.8%，因此該熱釋光劑量測量系統(tǒng)的線性偏差是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。

2.3 劑量校準(zhǔn)將標(biāo)準(zhǔn)劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室的量值，通過自備輻照器傳遞給現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)，獲得現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)的刻度因子平均值為1.22E-5mSv/計(jì)數(shù)。見表3。

2.4 自校準(zhǔn)效果驗(yàn)證檢驗(yàn)經(jīng)自校準(zhǔn)的現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)檢測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室熱釋光劑量測量系統(tǒng)檢測結(jié)果是否有顯著性差異。本檢驗(yàn)自由度為：V=10+10-2=18，通過查表得t0.05=2.101，通過對(duì)三組樣本的均數(shù)進(jìn)行比較，其t值分別為1.51、0.06和0.095,均符合t＜t0.05標(biāo)準(zhǔn),因此P＞0.05，即兩組檢測結(jié)果無顯著性差異。說明自校準(zhǔn)的現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)的結(jié)果是可信的。見表4。

表1 兩種不同劑量讀出系統(tǒng)的重復(fù)性檢測結(jié)果

表2 線性檢測結(jié)果

表3 校準(zhǔn)中刻度因子的獲得

表4 兩個(gè)劑量測量系統(tǒng)對(duì)同一批受照劑量元件的檢測數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果

3 討論

個(gè)人輻射劑量檢測是核事件應(yīng)急時(shí)進(jìn)行輻射源強(qiáng)度或污染程度估算、人員急性損傷情況和開展事件后果評(píng)估的重要手段。救援人員通過個(gè)人劑量檢測數(shù)據(jù),可以判斷環(huán)境危險(xiǎn)程度和個(gè)人受照情況，救援組織可以通過撤離、輪換作業(yè)等方式，限制作業(yè)人員不超過一定的劑量限值從而達(dá)到保護(hù)救援人員的目的；通過現(xiàn)場其他人員的個(gè)人劑量檢測結(jié)果，可以判斷其輻射損傷程度，從而采取針對(duì)性的醫(yī)學(xué)處置措施。因此，在核與放射突發(fā)事件時(shí)，使現(xiàn)場人員佩帶熱釋光劑量計(jì)并及時(shí)獲取劑量檢測數(shù)據(jù)，對(duì)于核事故的醫(yī)學(xué)救援具有非常重要的意義。

因此，現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)是核應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援的一種重要裝備，除了具有對(duì)野外作業(yè)環(huán)境更高的適應(yīng)性外，上述測試結(jié)果表明，該劑量測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和線性都達(dá)到了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且不低于實(shí)驗(yàn)室劑量測量系統(tǒng)的相關(guān)性能。

象其他劑量測量系統(tǒng)一樣，現(xiàn)場用劑量測量系統(tǒng)需要事先校準(zhǔn)，否則其TLD讀數(shù)則沒有任何實(shí)際意義[1]。如果在核應(yīng)急救援時(shí)送標(biāo)準(zhǔn)劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢定或校準(zhǔn)現(xiàn)場用劑量測量系統(tǒng)，則由于檢定或校準(zhǔn)的用時(shí)較長，不能滿足現(xiàn)場救援的應(yīng)急性使用；另一方面如果周期性將現(xiàn)場用劑量測量系統(tǒng)送到標(biāo)準(zhǔn)劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，以時(shí)刻保持其檢定或校準(zhǔn)的有效性，又因?yàn)楹送话l(fā)事件的偶發(fā)性而不免造成浪費(fèi)。因此，建立一種對(duì)現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)簡便和快捷的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自我校準(zhǔn)方法是非常必要的。

本實(shí)驗(yàn)室用于日常個(gè)人輻射劑量測量的系統(tǒng)，按照要求定期在標(biāo)準(zhǔn)劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢定，因此其檢測所得到的個(gè)人劑量當(dāng)量值是可溯源的。本實(shí)驗(yàn)室所用的FJ-417137Cs輻照器，是一種可以對(duì)熱釋光劑量探測器給予一定量照射的標(biāo)準(zhǔn)照射器具，由于其照射條件的設(shè)置與檢定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室的條件不同，所以不能利用已有的轉(zhuǎn)換因子直接將物理量空氣比釋動(dòng)能值轉(zhuǎn)換為實(shí)用量個(gè)人劑量當(dāng)量值Hp(10)。本工作將熱釋光劑量元件作為媒介，經(jīng)自備FJ-417137Cs輻照器照射一定量后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室個(gè)人劑量測量系統(tǒng)檢測獲得個(gè)人劑量當(dāng)量值Hp(10)作為約定真值，然后相同的受照劑量元件用現(xiàn)場熱釋光劑量讀出器計(jì)數(shù)，計(jì)算其個(gè)人劑量當(dāng)量的刻度因子，從而使其讀數(shù)賦予特定的個(gè)人劑量當(dāng)量值Hp(10)。通過上述途徑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自校準(zhǔn)，方法簡單快捷、成本低，在必要情況下可隨時(shí)實(shí)施實(shí)驗(yàn)室自校準(zhǔn)，解決了現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)的特殊應(yīng)用需求，為核與放射突發(fā)事件現(xiàn)場救援提供了有力的個(gè)人劑量應(yīng)急檢測手段。

[1]趙士庵,歐向明.個(gè)人與環(huán)境監(jiān)測用熱釋光劑量計(jì)的校準(zhǔn)[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志,2005,25(5)：482-484.

北京軍區(qū)立項(xiàng)課題（06BJ009）；總后勤部衛(wèi)生部立項(xiàng)課題（11WQZ04）

100042北京，北京軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（趙進(jìn)沛，楊新芳，李秀芹，楊會(huì)鎖，孟園）

1.2.2 線性檢測取退火后的劑量元件40片隨機(jī)分為4組，每組10個(gè)劑量元件，用自備FJ-417137Cs輻照器分別給予1.47×10-5C?Kg-1、2.94×10-5C?Kg-1、5.88×10-5C?Kg-1和8.82×10-5C?Kg-1的照射,用現(xiàn)場熱釋光劑量讀出器進(jìn)行計(jì)數(shù)。采用最小二乘法擬合照射量與計(jì)數(shù)的線性公式，計(jì)算線性偏差。

1.2.3 現(xiàn)場用熱釋光劑量測量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自校準(zhǔn)在精密篩選劑量元件和保持劑量讀出系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，取劑量元件100片隨機(jī)分為5組，每組20個(gè)劑量元件,用自備FJ-417137Cs輻照器，分別給予1.47×10-5C?Kg-1、2.94×10-5C?Kg-1、5.88×10-5C?Kg-1、8.82×10-5C?Kg-1、1.47×10-4C?Kg-1的照射,每組隨機(jī)抽出10個(gè)探測器，在已經(jīng)檢定過的實(shí)驗(yàn)室測量系統(tǒng)Harshaw 3500 TLD讀出器計(jì)數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室給出的刻度因子，為上述受照的劑量元件賦予劑量當(dāng)量mSv值。每組剩余的10個(gè)劑量元件，在現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出器上計(jì)數(shù)，由上述實(shí)驗(yàn)室測量系統(tǒng)得出的個(gè)人劑量當(dāng)量值（mSv）除以現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出儀的計(jì)數(shù)，計(jì)算出現(xiàn)場用讀出器的刻度因子。

1.2.4 自校準(zhǔn)效果驗(yàn)證用FJ-417137Cs輻照器照射三組探測器,照射量分別為2.94×10-5C?Kg-1、5.88×10-5C?Kg-1、8.82×10-5C?Kg-1,每個(gè)量20個(gè)劑量元件。每組受照量相同的探測器又隨機(jī)分為兩組，分別用經(jīng)過檢定的實(shí)驗(yàn)室測量系統(tǒng)和自校準(zhǔn)的現(xiàn)場用熱釋光劑量讀出器計(jì)數(shù)，用各自的刻度因子計(jì)算mSv，得出兩組數(shù)據(jù)，然后用t檢驗(yàn)的方法檢驗(yàn)兩組數(shù)據(jù)有無顯著性差異。

2011-12-09)