BR-J4000型熱釋光個(gè)人劑量計(jì)對(duì)不同射線的能量響應(yīng)及能量鑒別研究

王琳杰，趙進(jìn)沛，張建，侯金兵，李秀芹

BR-J4000型熱釋光個(gè)人劑量計(jì)對(duì)不同射線的能量響應(yīng)及能量鑒別研究

王琳杰，趙進(jìn)沛，張建，侯金兵，李秀芹

目的：探討B(tài)R-J4000型個(gè)人劑量計(jì)不同位置探測(cè)器讀數(shù)比值與射線能量之間的相關(guān)性。方法：將已篩選退火后的探測(cè)器片放于劑量計(jì)盒的所有位置，分別予以入射角為0°下的不同能量的照射，通過分析探測(cè)器讀數(shù)最大值與最小值的比值，探討其與輻照能量之間的關(guān)系和規(guī)律。結(jié)果：入射角為0°下的不同能量的射線照射，無過濾槽體位置探測(cè)器的讀數(shù)為最大值，Hp（10）位置的探測(cè)器為最小值，兩者讀數(shù)之比與能量的關(guān)系具有相關(guān)性。結(jié)論：應(yīng)用BR-J4000型劑量計(jì)“無過濾槽體位置/Hp（10）位置”探測(cè)器計(jì)數(shù)的比值，有可能獲得輻照的射線性質(zhì)、能量范圍等資料，獲得更為準(zhǔn)確的劑量檢測(cè)結(jié)果。

熱釋光；個(gè)人劑量計(jì)；比值法；能量鑒別

熱釋光劑量測(cè)量系統(tǒng)是應(yīng)用最為廣泛的外照射個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)手段，不僅用于放射工作人員個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)，也是核事故應(yīng)急救援中進(jìn)行人員劑量評(píng)估的重要方法，在職業(yè)照射防護(hù)和核與輻射事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急救援中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1-3]。影響輻射生物效應(yīng)的因素除了劑量大小，與射線能量等因素有很大關(guān)系。同時(shí)個(gè)人劑量的監(jiān)測(cè)結(jié)果也與射線能量密切相關(guān)，GBZ/T 144-2002規(guī)定[4]，空氣比釋動(dòng)能到個(gè)人劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，在光子能量0.010MeV和0.080MeV時(shí)分別為0.009和1.903，相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，由此可見，在個(gè)人劑量當(dāng)量監(jiān)測(cè)中，輻射能量因素的影響不可忽視。本研究首先對(duì)BRJ4000型個(gè)人劑量計(jì)的能量響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)定，然后通過分析BR-J4000型個(gè)人劑量計(jì)不同位置探測(cè)器計(jì)數(shù)的比值，探討了輻照能量與上述比值的依從關(guān)系。該研究的目的在于通過比值法獲得更為確切和詳細(xì)的輻照能量信息，以便得到更為準(zhǔn)確的劑量檢測(cè)結(jié)果，從而為放射工作人員個(gè)人健康防護(hù)以及核與輻射事故受輻照人員的臨床診療提供更有價(jià)值的依據(jù)，同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)提供更為精確的技術(shù)方法。

1 資料和方法

1.1 測(cè)量?jī)x器本實(shí)驗(yàn)主要采用的儀器有熱釋光探測(cè)器（TLD）、熱釋光讀出器和熱釋光退火爐，其主要參數(shù)見表1。所有儀器使用前均經(jīng)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢定或校準(zhǔn)。

1.2 能量響應(yīng)實(shí)驗(yàn)將分散性小于（±5%）的探測(cè)器在BR2000A型熱釋光退火爐中于240℃退火10min，然后分裝于BR-J4000型劑量計(jì)盒監(jiān)測(cè)Hp（10）的位置。準(zhǔn)備3組劑量計(jì)，每組劑量計(jì)數(shù)量為10個(gè)，其中每個(gè)劑量計(jì)中2個(gè)探測(cè)器。將劑量計(jì)放置在所選的檢定點(diǎn)上，參照檢定規(guī)程分別用65 keV、83 keV、137Cs參考輻射從正面對(duì)每組劑量計(jì)進(jìn)行輻照。輻照采用30 cm×30 cm×15 cm（長(zhǎng)×寬×高）IAEA體模[有機(jī)玻璃（PMMA）材料]。實(shí)驗(yàn)分組及照射條件見表2。計(jì)算每組的平均值-Ei和標(biāo)準(zhǔn)偏差S-Ei。計(jì)算是輻射劑量的約定真值。為第i組的平均值-Ei的置信區(qū)間的半寬度。

1.3 能量鑒別實(shí)驗(yàn)將上述退火后的探測(cè)器分裝于BR-J4000型劑量計(jì)盒的所有位置。將分裝好的熱釋光個(gè)人劑量計(jì)分為3個(gè)實(shí)驗(yàn)組,每組4個(gè)劑量計(jì)，其中每個(gè)劑量計(jì)中2個(gè)探測(cè)器。參照檢定規(guī)程采用S-Cs輻射質(zhì)（137Csγ線）和不同能量的窄譜X線標(biāo)準(zhǔn)輻射源分別對(duì)不同組別的劑量計(jì)給予入射角度0°的照射。其具體實(shí)驗(yàn)分組及照射條件見表3。

1.4 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)修約依據(jù)GB/T 8170-2008《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》。計(jì)算不同槽體位置探測(cè)器讀數(shù)最大值與最小值的比值，并對(duì)不同能量的比值結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 不同能量響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同能量響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器

表2 不同能量響應(yīng)實(shí)驗(yàn)分組與照射條件

表3 能量鑒別輻照設(shè)計(jì)分組方案

2.2 能量鑒別實(shí)驗(yàn)結(jié)果在00下的不同能量照射，無過濾槽體位置探測(cè)器與Hp（10）位置探測(cè)器計(jì)數(shù)比值見表5?？梢?，不同能量照射情況下無過濾槽體位置探測(cè)器與Hp（10）位置探測(cè)器計(jì)數(shù)的比值與能量呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，差異顯著。提示有可能通過無過濾槽體位置探測(cè)器與Hp（10）位置探測(cè)器計(jì)數(shù)的比值對(duì)輻照能量進(jìn)行鑒別。

3 討論

表4 HARSHAW-3500熱釋光劑量測(cè)量系統(tǒng)能量響應(yīng)

表5 不同能量射線照射下TLD不同位置探測(cè)器計(jì)數(shù)分析

職業(yè)性外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)的量主要是Hp（10），即適用于體表10 mm深處的器官或組織的監(jiān)測(cè)，在特定條件下可以用該值估計(jì)有效劑量。因此，目前市售的個(gè)人劑量計(jì)，都有檢測(cè)Hp（10）的探測(cè)器槽體位置，也有一些兼有Hp（3）和Hp（0.07）探測(cè)器槽體位置。還有個(gè)別劑量計(jì)設(shè)計(jì)有能量鑒別的槽體位置，在插入重過濾片后可以作為能量鑒別的數(shù)據(jù)，如果不插入重過濾片，則該劑量計(jì)仍然可以作為普通劑量計(jì)使用。上述不同位置的探測(cè)器槽體，根據(jù)其所探測(cè)的實(shí)用量的不同，其擋片模體各有區(qū)別，對(duì)射線的散射和吸收各不相同。其中，沒有插入重過濾片的無過濾槽體位置應(yīng)該對(duì)射線的吸收和散射影響最小。

利用同一劑量計(jì)中不同位置的探測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)的不同，推算射線能量的研究已有少量報(bào)道。其中，劉建忠等[5]設(shè)計(jì)了不同材料過濾片的能量鑒別式劑量計(jì)盒，李秀芹等[6]采用了BR4000A型個(gè)人劑量計(jì)的Hp（0.07）與Hp（10）計(jì)數(shù)的比值，章雷等[7]采用CTLD-J4000型左上槽/左下槽以及左下槽/右下槽的計(jì)數(shù)比值，都成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)輻照能量的鑒別，Nelson等[8]設(shè)計(jì)了5種劑量計(jì)的擋片材料用于X線的能量鑒別，并將上述原理推廣至醫(yī)療照射的能量鑒別和劑量檢測(cè)。由于各種探測(cè)器及劑量計(jì)盒的材料、形狀與結(jié)構(gòu)的不同，或者探測(cè)器及劑量計(jì)盒不同方式的組合，導(dǎo)致特定劑量計(jì)的劑量學(xué)性能各有差異，已有的能量鑒別方法或數(shù)據(jù)并不能簡(jiǎn)單應(yīng)用于其他類型的劑量計(jì)。因此，根據(jù)所用劑量計(jì)自身特性針對(duì)性地設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)確定其能量鑒別方法并獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)非常必要。

本研究工作首先確定了輻照能量因素對(duì)BRJ4000型個(gè)人劑量計(jì)刻度因子的影響程度，然后選擇了無過濾槽體位置探測(cè)器的讀數(shù)以及Hp（10）位置的探測(cè)器的讀數(shù)比值，探討了其與射線能量的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)該型個(gè)人劑量計(jì)輻照能量與無過濾槽體位置探測(cè)器的讀數(shù)/Hp（10）位置的探測(cè)器的讀數(shù)比值有顯著相關(guān)性，不同能量的上述比值之間具有差異顯著，因此可以通過該比值推斷射線能量。

BR-J4000型個(gè)人劑量計(jì)在不同射線能量輻照情況下，其對(duì)應(yīng)的劑量刻度因子是不同的。通過上述方法可以首先判斷TLD所受射線的性質(zhì)、能量范圍，然后有針對(duì)性地選用Hp(10)劑量當(dāng)量刻度因子[9]，從而準(zhǔn)確地計(jì)算劑量值。應(yīng)用上述方法及獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在全國(guó)性個(gè)人劑量比對(duì)中，可以在判定輻照能量的基礎(chǔ)上給出更為準(zhǔn)確的劑量報(bào)告。在日常的放射工作人員外照射個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)或核應(yīng)急中的人員劑量評(píng)估中，通過上述方法對(duì)輻照能量進(jìn)行鑒別，從而準(zhǔn)確計(jì)算劑量值，就可以獲得更為確切和詳細(xì)的危害資料，從而提供更準(zhǔn)確的診斷和更有效的治療?？傊鲜龉ぷ鳠o論對(duì)于放射工作人員健康監(jiān)護(hù)以及核與輻射事故中受輻照人員的臨床診療，都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]Sathiyan S，Ravikumar M，Ravichandran R.An analysis of personnel dose reports in medical radiation occupational workers from an oncology center[J].International Journal of Radiation Research，2016，14（2）：143-148.

[2]Antic V，Ciraj-Bjelac O，Stankovic J，et al.Radiationexposuretonuclearmedicinestaffinvolved in PET/CT practice in Serbia[J].Radiat Prot Dosimetry，2014，162（4）：577-585.

[3]Trompier F，Bassinet C，Della Monaca S，et al. Overviewofphysicalandbiophysicaltechniquesforaccidentdosimetry[J].RadiatProt Dosimetry，2011，144（1-4）：571-574.

[4]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.用于光子外照射放射防護(hù)的劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)[S].GBZ/T 144-2002：中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部，2002：27.

[5]劉建忠，姚小麗，王勇.比值法在熱釋光個(gè)人劑量計(jì)中的應(yīng)用[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2014，34（5）：602-604.

[6]李秀芹，侯金兵，楊新芳，等.BR4000A型熱釋光個(gè)人劑量計(jì)對(duì)不同射線能量響應(yīng)的研究[J].災(zāi)害醫(yī)學(xué)與救援（電子版），2013，2（4）：222-225.

[7]章雷，王興功，李功杰，等.關(guān)于CTLD-J4000型個(gè)人劑量計(jì)用于能量鑒別的研究[J].中國(guó)輻射衛(wèi)生，2015，24（4）：411-414.

[8]Nelson VK，Holloway L，McLean ID.The application of thermoluminescence dosimetry in X-ray energydiscrimination[J].AustralasPhysEngSci Med，2015，38（4）：543-549.

[9]李秀芹，趙進(jìn)沛，米寧，等.熱釋光劑量測(cè)量系統(tǒng)檢定的質(zhì)量保證及刻度因子的應(yīng)用[J].職業(yè)與健康，2012，28（18）：2191-2193.（收稿：2017-01-12修回：2017-02-01編校：齊彤）

The researches of response of BR-J4000 thermoluminescence personal dosimeter irradiated by different energy and energy discrimination

WANG Lin-jie，ZHAO Jin-pei，ZHANG Jian，HOU Jin-bing，LI Xiu-qin.
The Preventive Medical College of Third Military Medical University，Chongqing 400038，China Corresponding author：ZHAO Jin-pei，E-mail：zhaojinpei@aliyun.com

Objective：To study the relationship between the ratio of count values of different positions in BR-J4000 thermoluminescence personal dosimeter and the energy of the rays.Method：To put the detectors which have been chosen and annealed in all positions of personal dosimeter,and give the irradiation of different energy.Then to study the relationship and rule between the ratio of the count values of Max/Min and the energy of the rays.Results：Under the irradiation of different energy,the count value of the position of no filter is the maximum,and the count value of theHp（10）is the minimum.The relationship between the energy of rays and the ratio of the count values of Max and Min has significant statistical significance.Conclusions：Using the ratio of count values of the position of no filter andHp（10）of BR-J4000 personal dosimeter,information about the rays characteristic and energy range and more accurate dose test results could be acquired.

thermoluminescence；personal dosimeter；ratio；energy discrimination

R

A

2095-3496（2017）01-0008-04

10.19372/j.cnki.issn.2095-3496.2017.01.004

原總后勤部衛(wèi)生部立項(xiàng)課題（11WQZ04）

400038重慶，第三軍醫(yī)大學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)院（王琳杰）；北京，原北京軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（趙進(jìn)沛，李秀芹）；北京，北京瑞福特輻射測(cè)量?jī)x器有限公司（張建）；北京，原子能科學(xué)研究院電離輻射計(jì)量站（侯金兵）

趙進(jìn)沛，E-mail：zhaojinpei@aliyun.com