Harshaw3500型熱釋光劑量計(jì)讀出器操作流程改進(jìn)

陳　剛，馮子良，胡挺松，袁貴紅，周衛(wèi)國，王承珠

Harshaw3500型熱釋光劑量計(jì)讀出器操作流程改進(jìn)

陳剛，馮子良，胡挺松，袁貴紅，周衛(wèi)國，王承珠

0　引言

Harshaw 3500型熱釋光劑量計(jì)（thermo luminesecent dosimetry，TLD）讀出器由美國Thermo公司生產(chǎn)，主要用于熱釋光個(gè)人劑量計(jì)的劑量讀取。該儀器在輻射防護(hù)、放射醫(yī)學(xué)、輻射研究、大劑量測量等領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用，尤其適應(yīng)于科研及中小規(guī)模的劑量測量[1]。但在使用中發(fā)現(xiàn)，該儀器推薦的操作流程存在問題，本文對該問題進(jìn)行了定性分析，提出了改進(jìn)流程，并作了進(jìn)一步的探討。

1　推薦流程及其存在的問題

1.1推薦流程的簡單描述

根據(jù)儀器附帶說明書，讀出器的操作流程為：（1）產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)刻度劑量計(jì)；（2）校準(zhǔn)讀出器；（3）劑量計(jì)校準(zhǔn)；（4）劑量計(jì)讀取。

該過程的實(shí)際操作可描述為，首先隨機(jī)選取一定數(shù)量的劑量計(jì)進(jìn)行同一劑量照射，照射后通過讀出器讀取得到一組數(shù)值（電量），求數(shù)值的數(shù)學(xué)期望值，選取接近于數(shù)學(xué)期望值的數(shù)值對應(yīng)的劑量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)刻度劑量計(jì)。對標(biāo)準(zhǔn)刻度劑量計(jì)進(jìn)行給定劑量照射，通過讀出器讀取得到一組數(shù)值，計(jì)算數(shù)值的數(shù)學(xué)期望值，計(jì)算劑量與讀出數(shù)值數(shù)學(xué)期望值的比值，該比值即為讀出器校準(zhǔn)因子（reader correction factor，RCF），它會自動存入讀出器，該過程為校準(zhǔn)讀出器。對其余劑量計(jì)進(jìn)行給定劑量照射，通過讀出器讀取得到讀取劑量，讀取劑量與給定劑量的比值作為元件校準(zhǔn)系數(shù)（element correction coeficient，ECC），該過程為劑量計(jì)校準(zhǔn)。完成儀器校準(zhǔn)和劑量計(jì)校準(zhǔn)后，就可以進(jìn)行劑量測量。

在該流程中，所有照射都是在標(biāo)準(zhǔn)輻射場中進(jìn)行的；劑量計(jì)在讀取數(shù)值完成后，進(jìn)行第二次照射前要進(jìn)行退火處理，并保存在溫度低于30℃的低本底鉛室內(nèi)。

1.2該流程存在的問題

該操作流程對誤差的控制沒有達(dá)到最優(yōu)。該測量過程誤差的來源有很多，但作為流程可以規(guī)避的誤差主要有2個(gè)：一是確定標(biāo)準(zhǔn)刻度劑量計(jì)的有限樣本容量帶來的誤差。每個(gè)劑量計(jì)的能量響應(yīng)不同[2]，挑選標(biāo)準(zhǔn)刻度片就是找出能量響應(yīng)好的劑量計(jì)，但由于樣本容量有限，能量響應(yīng)的數(shù)學(xué)期望值與真值存在一定誤差。二是誤差源來自于多次照射帶來的誤差。劑量計(jì)的劑量是受多種因素影響的，不僅包括射線能譜、射線種類、照射時(shí)間、照射角度、自身材質(zhì)，還包括溫度、壓強(qiáng)等[3]。而完全精確控制這些因素是非常困難的，因此劑量計(jì)的實(shí)際劑量與標(biāo)準(zhǔn)輻射場設(shè)定的值是存在差異的，因此應(yīng)盡可能避免多次照射。在推薦操作流程中，共進(jìn)行了3次照射，并且存在誤差傳導(dǎo)的現(xiàn)象，例如在第2次照射中，照射的誤差會影響讀出器校準(zhǔn)因子RCF，而RCF又作為下一步劑量計(jì)校準(zhǔn)的參數(shù)，這將導(dǎo)致誤差傳導(dǎo)[4]。

2　改進(jìn)

2.1改進(jìn)流程

針對原流程存在的問題，改進(jìn)流程為：假設(shè)共有n個(gè)劑量計(jì)，對n個(gè)劑量計(jì)進(jìn)行一定劑量照射D；經(jīng)讀出器讀取，得到一組數(shù)值（s1，s2，s3…sn）；求該組數(shù)值的數(shù)學(xué)期望值：E=（s1+s2+s3…sn）/n；確定讀出器校準(zhǔn)因子：RCF=E/D；確定每個(gè)元件的校準(zhǔn)系數(shù)：ECCi=D×RCF/si（1≤i≤n）。

在不能確保所有劑量計(jì)質(zhì)量都合格時(shí)，應(yīng)該在計(jì)算讀出數(shù)值的數(shù)學(xué)期望值后，將與數(shù)學(xué)期望值相差較大的數(shù)據(jù)剔除，同時(shí)去除對應(yīng)的劑量計(jì)。照射和照射前的處理與推薦流程相同。

2.2改進(jìn)流程的誤差控制優(yōu)勢

（1）樣本空間擴(kuò)大到所有劑量計(jì)，因此其數(shù)學(xué)期望值的置信度得到了最優(yōu)化。

（2）只進(jìn)行一次照射，克服了標(biāo)準(zhǔn)輻射場誤差的傳導(dǎo)。

（3）簡化了流程，只進(jìn)行一次照射后，后續(xù)工作可以在計(jì)算機(jī)上開展，縮短了時(shí)間，節(jié)省了經(jīng)費(fèi)。

3　問題的進(jìn)一步探討

（1）標(biāo)準(zhǔn)輻射場容量有限與多次照射的矛盾。標(biāo)準(zhǔn)輻射場一次性照射的劑量計(jì)數(shù)量是有限的[5]，在改進(jìn)流程中，所有劑量計(jì)都需要照射，那么必將進(jìn)行分批次多次照射，這是否違背了減少照射次數(shù)的初衷。其實(shí)這樣的操作與減少照射次數(shù)并不矛盾，因?yàn)樵摿鞒讨械亩啻握丈洌粫?dǎo)致誤差的傳導(dǎo)，在保證照射條件一致的前提下，數(shù)值服從正態(tài)分布的隨機(jī)漲落。而在推薦流程中，多次照射不僅會導(dǎo)致誤差傳遞，而且需要在多個(gè)時(shí)間進(jìn)行照射，這樣就很難保證照射條件的一致性。（2）增加劑量計(jì)時(shí)如何處理。由于某種原因，需要增加同型號的劑量計(jì)。在推薦流程中，可以直接刻度劑量計(jì)后進(jìn)行測量。在改進(jìn)流程中，應(yīng)按照已有劑量計(jì)的相同照射條件進(jìn)行照射，經(jīng)讀出器讀取，得到新增劑量計(jì)的數(shù)值，而后將新增劑量計(jì)與已有劑量計(jì)的數(shù)據(jù)合并在一起，重新確定讀出器校準(zhǔn)因子和元件校準(zhǔn)系數(shù)。如果新增劑量計(jì)與已有劑量計(jì)差別較大，應(yīng)重新設(shè)置組別，使用新的校準(zhǔn)因子。

[1]宋朝暉，王寶慧，王奎錄.熱釋光探測器在脈沖硬X射線能譜測量中的應(yīng)用[J].核電子學(xué)與探測技術(shù)，2003，23（1）:46.

[2]楊新芳，趙進(jìn)沛，李秀芹.一種便攜式熱釋光劑量測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)[J].中國輻射衛(wèi)生，2012，21（1）:80-82.

[3]GB/T 12162.3—2004用于校準(zhǔn)劑量儀和劑量率儀及確定其能量響應(yīng)的X和γ參考輻射 第三部分:場所劑量儀和個(gè)人劑量計(jì)的校準(zhǔn)及其能量響應(yīng)和角響應(yīng)的確定[S].

[4]丁麗娟.數(shù)值計(jì)算方法[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，1997: 4-5.

[5]朱連芳，伏明燈，陳學(xué)兵.儀表刻度用標(biāo)準(zhǔn)輻射場的建立和鑒定[J].核技術(shù)，1990，13（4）:239-241.

（收稿：2014-05-21修回：2014-09-25）

[中國圖書資料分類號]R318.6；TH776B

1003-8868（2015）05-0157-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.157

成都軍區(qū)“十二五”課題（C12065）

650032昆明，成都軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（陳剛，馮子良，胡挺松，袁貴紅，周衛(wèi)國，王承珠）

針對上述問題的解決方法：一是增加確定標(biāo)準(zhǔn)刻度劑量計(jì)的樣本空間；二是減少照射次數(shù)。