固體鐳點(diǎn)源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)方法研究

王新興等

摘 要：固體鐳點(diǎn)源經(jīng)過幾十年的服役，長時(shí)間在野外環(huán)境使用和運(yùn)輸，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同程度的變化或損壞，影響到固體鐳點(diǎn)源定值的準(zhǔn)確性和用源安全。為了確定固體鐳點(diǎn)源中心位置變化，該文通過分析中國源、英國源和前蘇聯(lián)源等三種不同類型固體鐳點(diǎn)源內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，研發(fā)了固體鐳點(diǎn)源中心位置校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法，通過該裝置對鐳點(diǎn)源的校準(zhǔn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，中國源和英國源的中心點(diǎn)偏移一般不超過2 mm，前蘇聯(lián)源中心點(diǎn)偏移最大可達(dá)20 mm。

關(guān)鍵詞：固體鐳點(diǎn)源 中心點(diǎn)位置 校準(zhǔn) 研究

中圖分類號：TL3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0012-03

Abstruct：After decades of service，a long time in the wild using and transporting，solid radium point source internal structure has undergone varying degrees of change or damage，which has an affecting on the accuracy and the safety of solid radium point source.In order to determine the changing of center of the solid radium point source，the paper develops the center of the solid radium point source calibration device and calibration methods by analyzes the differences of internal structure of three different types of solid radium point source：Chinese sources，the United Kingdom source and the former Soviet source.By using the device to calibrate the radium point source calibration，statistical results show that Chinese sources and the center of the British sources generally not more than offset 2 mm，the center of the former Soviet source offset up to 20 mm.

Key words：solid radium point source source center calibrate research

固體鐳點(diǎn)源（以下簡稱“鐳源”）在我國使用時(shí)間最長近60年，它主要應(yīng)用于鈾礦勘查、采冶中放射性儀器的穩(wěn)定性檢測和現(xiàn)場校準(zhǔn)，對相關(guān)儀器（如γ測井儀、γβ編錄儀等）測量質(zhì)量的控制發(fā)揮了十分重要的作用。然而，在近年的使用中發(fā)現(xiàn)，部分鐳源因長時(shí)間在野外環(huán)境使用和運(yùn)輸，其中心點(diǎn)位置發(fā)生了不同程度的偏移或損壞，使鐳源定值產(chǎn)生偏差，直接影響到對被檢儀器的校準(zhǔn)結(jié)果，以及用源人員的安全。但老版的《JJG（核工）019-1991固體鐳點(diǎn)源檢定規(guī)程》沒有鐳源中心位置的檢定項(xiàng)目，因?yàn)樵缙诘蔫D源檢定裝置沒有此項(xiàng)功能。2012年12月發(fā)布了新的鐳源檢定規(guī)程（即《JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規(guī)程》），新規(guī)程將鐳源中心點(diǎn)位置正式列為校準(zhǔn)（檢定）項(xiàng)目。該文是該項(xiàng)目的研究成果之一，介紹了鐳源中心點(diǎn)位置的校準(zhǔn)裝置和方法。

1 鐳源結(jié)構(gòu)

鐳源一般由鐳鹽、內(nèi)殼（源管）、外殼（保護(hù)殼）和固定元件四部分組成。按來源可以分為三類，一是20世紀(jì)50年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)的鐳源（簡稱蘇源），型號有P1字頭、C41字頭、1、5、6和10字頭等共6種，一般分為0.1 mg、0.5 mg和1.0 mg三個(gè)量級；二是70年代末從英國引進(jìn)鐳源（簡稱英源），型號有5字頭和6字頭兩種，分為0.5 mg和1.0 mg二個(gè)量級；三是我國自行研制生產(chǎn)的鐳源（簡稱中源），型號是750B字頭，為1.0 mg量級。

不同國家的固體鐳源結(jié)構(gòu)見圖1。

2 鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)裝置與方法

2.1 裝置的組成

固體鐳源中心位置校準(zhǔn)裝置主要由γ總量測量儀，鎢銅合金屏蔽器和鐳源移動(dòng)控制器組成。γ總量測量儀由CsI晶體探頭和操作臺構(gòu)成，測得的計(jì)數(shù)率信號可輸出至電腦。屏蔽器由鎢銅合金材料制作，用來屏蔽γ射線，屏蔽器中間部分有一細(xì)孔，細(xì)孔處于探測器的正上方。鐳源移動(dòng)控制器是一螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)控制鐳源托架移動(dòng)裝置。裝置結(jié)構(gòu)如圖2。

2.2 裝置的工作原理

固體鐳源中心位置校準(zhǔn)裝置是利用鎢銅合金屏蔽鐳源γ射線，測量通過屏蔽器中細(xì)孔的窄束γ射線的方法來確定固體鐳源中心位置。被檢鐳源放在源托架上，它的底部與標(biāo)尺刻度的零值對齊，零值與屏蔽器中的細(xì)孔相對應(yīng)，細(xì)孔的底部是γ總量測量儀探頭，鐳源移動(dòng)控制器的自動(dòng)移動(dòng)間隔可調(diào)，移動(dòng)間距1～5 mm。校準(zhǔn)裝置開啟測量，鐳源等間隔地經(jīng)過屏蔽器細(xì)孔的窗口，與之平行的射線被γ總量測量儀測量記錄下來。

2.3 校準(zhǔn)條件

1）現(xiàn)場校準(zhǔn)環(huán)境溫度10～35 ℃；

2）校準(zhǔn)環(huán)境濕度小于80%RH；

3）校準(zhǔn)場所通風(fēng)良好，周圍無影響測量結(jié)果的放射源；

4）校準(zhǔn)前，校準(zhǔn)裝置連續(xù)通電預(yù)熱時(shí)間不少于20 min。

2.4 校準(zhǔn)方法

將固體鐳源放在鐳源中心點(diǎn)校準(zhǔn)裝置的鐳源托架上，從鐳源底部開始，選擇1～5 mm范圍內(nèi)的任一值作移動(dòng)間隔，測量不同位置處的響應(yīng)，測試點(diǎn)與鐳源底端的距離為橫坐標(biāo)，該點(diǎn)測得的響應(yīng)值為縱坐標(biāo)作測試校準(zhǔn)曲線。

中心點(diǎn)位置按公式（1）計(jì)算。

A以鐳源底端位置為零點(diǎn)計(jì)起的中心點(diǎn)位置，mm；

A1測試曲線峰的起始點(diǎn)的位置，mm；

A2測試曲線峰的終點(diǎn)位置，mm。

2.5 校準(zhǔn)方法的驗(yàn)證

從鐳源結(jié)構(gòu)特征和校準(zhǔn)結(jié)果分析，中國源和英國源的中心點(diǎn)發(fā)生偏移的可能性較小，而前蘇聯(lián)源則在使用中極易發(fā)生中心點(diǎn)的偏移。對于使用鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)裝置和采用方法測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們選擇蘇源C41-48做中心點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證。

測量時(shí)，由鐳源底部開始，在中心點(diǎn)附近需加密測量點(diǎn)，蘇源C41-48的校準(zhǔn)結(jié)果如表2，表2中距離為從鐳源底部算起的距離。

根據(jù)上述測試結(jié)果，以距鐳源底部距離為橫坐標(biāo)，裝置測量響應(yīng)值為縱坐標(biāo)作中心點(diǎn)校準(zhǔn)曲線，如圖3所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，由公式（1）計(jì)算可知鐳源中心點(diǎn)位置為20 mm。同時(shí)，圖3中可看出C41-48鐳源在20.0 mm處響應(yīng)最大，則其中心點(diǎn)為距源底部20.0 mm處。

為驗(yàn)證中心點(diǎn)校準(zhǔn)裝置測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇TW33007-3型井型密封高壓電離室進(jìn)行測試驗(yàn)證，測試結(jié)果如表3?？煽闯鲨D源C41-48在TW33007-3型井型密封高壓電離室中測試響應(yīng)最大值與校準(zhǔn)中心點(diǎn)位置相吻合，由此驗(yàn)證中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確。

3 部分鐳源中心點(diǎn)校準(zhǔn)實(shí)例

3.1 鐳源中心點(diǎn)校準(zhǔn)曲線

下面是鐳源檢定工作中，部分具有一定特點(diǎn)的鐳源校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)剖面坐標(biāo)圖中，橫坐標(biāo)零點(diǎn)與鐳源底部相對應(yīng)。

（1）圖4 蘇源6-11、蘇源10-446與蘇源6-7校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)曲線反映鐳源的鐳鹽峰值已經(jīng)移到源體的底部，校準(zhǔn)曲線左側(cè)緩、右側(cè)陡，源的峰形也不一致，樣式多變。反映鐳源內(nèi)部固定鐳鹽的金屬絲松脫或折斷，玻璃安瓿已經(jīng)坐落于鐳源底部。

（2）圖5 蘇源P1-779校準(zhǔn)曲線，呈現(xiàn)不規(guī)則雙峰形狀，本底值抬高，活性寬度超過25 mm。推斷安瓿可能斷裂。

（3）圖6 蘇源P1-295和P1-803校準(zhǔn)曲線，峰形平緩，活性寬度超過35 mm，失去點(diǎn)源特征。推斷鐳鹽玻璃安瓿破碎，鐳粉末散落在金屬外殼內(nèi)。

（4）圖7 英源6-913、6-984和6-919校準(zhǔn)曲線，同為6號源，峰值位置在30.0 mm，活度比較接近，峰形兩側(cè)形狀對稱，寬度一致，形狀相似。峰值位置與鐳源外殼標(biāo)識中心位置一致。

3.2 校準(zhǔn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

從近五年的檢定（校準(zhǔn)）數(shù)量統(tǒng)計(jì)，目前在用鐳源約101～110枚，其中蘇源約占55.2%，英源約占38.6%，中源只占6.2%。從固體鐳源結(jié)構(gòu)特征分析和鐳源中心位置校準(zhǔn)結(jié)果看，對于英源和中源，內(nèi)部鉑銥合金管和附加外殼之間采用膠墊固定，無移動(dòng)空間，中心點(diǎn)位置一般不會(huì)發(fā)生變化。而蘇源則不同，外殼與內(nèi)部安瓿采用金屬絲固定和棉花防震，發(fā)生位移的空間較大，這就可能引起中心點(diǎn)位置的較大變化，中源和英源的中心點(diǎn)一般偏移0～2 mm，蘇源中心點(diǎn)偏移范圍在0～20 mm。

4 結(jié)語

（1）通過對鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)、比對驗(yàn)證結(jié)果，表明鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)裝置測量結(jié)果準(zhǔn)確，方法可靠、有效。

（2）新的鐳源檢定裝置增加鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)功能，新版鐳源檢定規(guī)程增加鐳源中心點(diǎn)檢定項(xiàng)目可以判斷鐳源內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、提高定值精度和減小檢定結(jié)果的不確定度，對控制鈾礦勘查、采冶中放射性儀器測量數(shù)據(jù)質(zhì)量以及用源安全都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] JJG 416-1986鉑銥合金管鐳源檢定規(guī)程[M].北京：中國計(jì)量出版社，1986.

[2] JJG（核工）019-1991固體鐳點(diǎn)源檢定規(guī)程[M].北京：中國核工業(yè)總公司批準(zhǔn)，1991.

[3] JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規(guī)程[S].北京：國家國防科技工業(yè)局發(fā)布，2012.

中心點(diǎn)位置按公式（1）計(jì)算。

A以鐳源底端位置為零點(diǎn)計(jì)起的中心點(diǎn)位置，mm；

A1測試曲線峰的起始點(diǎn)的位置，mm；

A2測試曲線峰的終點(diǎn)位置，mm。

2.5 校準(zhǔn)方法的驗(yàn)證

從鐳源結(jié)構(gòu)特征和校準(zhǔn)結(jié)果分析，中國源和英國源的中心點(diǎn)發(fā)生偏移的可能性較小，而前蘇聯(lián)源則在使用中極易發(fā)生中心點(diǎn)的偏移。對于使用鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)裝置和采用方法測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們選擇蘇源C41-48做中心點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證。

測量時(shí)，由鐳源底部開始，在中心點(diǎn)附近需加密測量點(diǎn)，蘇源C41-48的校準(zhǔn)結(jié)果如表2，表2中距離為從鐳源底部算起的距離。

根據(jù)上述測試結(jié)果，以距鐳源底部距離為橫坐標(biāo)，裝置測量響應(yīng)值為縱坐標(biāo)作中心點(diǎn)校準(zhǔn)曲線，如圖3所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，由公式（1）計(jì)算可知鐳源中心點(diǎn)位置為20 mm。同時(shí)，圖3中可看出C41-48鐳源在20.0 mm處響應(yīng)最大，則其中心點(diǎn)為距源底部20.0 mm處。

為驗(yàn)證中心點(diǎn)校準(zhǔn)裝置測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇TW33007-3型井型密封高壓電離室進(jìn)行測試驗(yàn)證，測試結(jié)果如表3?？煽闯鲨D源C41-48在TW33007-3型井型密封高壓電離室中測試響應(yīng)最大值與校準(zhǔn)中心點(diǎn)位置相吻合，由此驗(yàn)證中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確。

3 部分鐳源中心點(diǎn)校準(zhǔn)實(shí)例

3.1 鐳源中心點(diǎn)校準(zhǔn)曲線

下面是鐳源檢定工作中，部分具有一定特點(diǎn)的鐳源校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)剖面坐標(biāo)圖中，橫坐標(biāo)零點(diǎn)與鐳源底部相對應(yīng)。

（1）圖4 蘇源6-11、蘇源10-446與蘇源6-7校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)曲線反映鐳源的鐳鹽峰值已經(jīng)移到源體的底部，校準(zhǔn)曲線左側(cè)緩、右側(cè)陡，源的峰形也不一致，樣式多變。反映鐳源內(nèi)部固定鐳鹽的金屬絲松脫或折斷，玻璃安瓿已經(jīng)坐落于鐳源底部。

（2）圖5 蘇源P1-779校準(zhǔn)曲線，呈現(xiàn)不規(guī)則雙峰形狀，本底值抬高，活性寬度超過25 mm。推斷安瓿可能斷裂。

（3）圖6 蘇源P1-295和P1-803校準(zhǔn)曲線，峰形平緩，活性寬度超過35 mm，失去點(diǎn)源特征。推斷鐳鹽玻璃安瓿破碎，鐳粉末散落在金屬外殼內(nèi)。

（4）圖7 英源6-913、6-984和6-919校準(zhǔn)曲線，同為6號源，峰值位置在30.0 mm，活度比較接近，峰形兩側(cè)形狀對稱，寬度一致，形狀相似。峰值位置與鐳源外殼標(biāo)識中心位置一致。

3.2 校準(zhǔn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

從近五年的檢定（校準(zhǔn)）數(shù)量統(tǒng)計(jì)，目前在用鐳源約101～110枚，其中蘇源約占55.2%，英源約占38.6%，中源只占6.2%。從固體鐳源結(jié)構(gòu)特征分析和鐳源中心位置校準(zhǔn)結(jié)果看，對于英源和中源，內(nèi)部鉑銥合金管和附加外殼之間采用膠墊固定，無移動(dòng)空間，中心點(diǎn)位置一般不會(huì)發(fā)生變化。而蘇源則不同，外殼與內(nèi)部安瓿采用金屬絲固定和棉花防震，發(fā)生位移的空間較大，這就可能引起中心點(diǎn)位置的較大變化，中源和英源的中心點(diǎn)一般偏移0～2 mm，蘇源中心點(diǎn)偏移范圍在0～20 mm。

4 結(jié)語

（1）通過對鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)、比對驗(yàn)證結(jié)果，表明鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)裝置測量結(jié)果準(zhǔn)確，方法可靠、有效。

（2）新的鐳源檢定裝置增加鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)功能，新版鐳源檢定規(guī)程增加鐳源中心點(diǎn)檢定項(xiàng)目可以判斷鐳源內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、提高定值精度和減小檢定結(jié)果的不確定度，對控制鈾礦勘查、采冶中放射性儀器測量數(shù)據(jù)質(zhì)量以及用源安全都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] JJG 416-1986鉑銥合金管鐳源檢定規(guī)程[M].北京：中國計(jì)量出版社，1986.

[2] JJG（核工）019-1991固體鐳點(diǎn)源檢定規(guī)程[M].北京：中國核工業(yè)總公司批準(zhǔn)，1991.

[3] JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規(guī)程[S].北京：國家國防科技工業(yè)局發(fā)布，2012.

中心點(diǎn)位置按公式（1）計(jì)算。

A以鐳源底端位置為零點(diǎn)計(jì)起的中心點(diǎn)位置，mm；

A1測試曲線峰的起始點(diǎn)的位置，mm；

A2測試曲線峰的終點(diǎn)位置，mm。

2.5 校準(zhǔn)方法的驗(yàn)證

從鐳源結(jié)構(gòu)特征和校準(zhǔn)結(jié)果分析，中國源和英國源的中心點(diǎn)發(fā)生偏移的可能性較小，而前蘇聯(lián)源則在使用中極易發(fā)生中心點(diǎn)的偏移。對于使用鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)裝置和采用方法測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們選擇蘇源C41-48做中心點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證。

測量時(shí)，由鐳源底部開始，在中心點(diǎn)附近需加密測量點(diǎn)，蘇源C41-48的校準(zhǔn)結(jié)果如表2，表2中距離為從鐳源底部算起的距離。

根據(jù)上述測試結(jié)果，以距鐳源底部距離為橫坐標(biāo)，裝置測量響應(yīng)值為縱坐標(biāo)作中心點(diǎn)校準(zhǔn)曲線，如圖3所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，由公式（1）計(jì)算可知鐳源中心點(diǎn)位置為20 mm。同時(shí)，圖3中可看出C41-48鐳源在20.0 mm處響應(yīng)最大，則其中心點(diǎn)為距源底部20.0 mm處。

為驗(yàn)證中心點(diǎn)校準(zhǔn)裝置測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇TW33007-3型井型密封高壓電離室進(jìn)行測試驗(yàn)證，測試結(jié)果如表3。可看出鐳源C41-48在TW33007-3型井型密封高壓電離室中測試響應(yīng)最大值與校準(zhǔn)中心點(diǎn)位置相吻合，由此驗(yàn)證中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確。

3 部分鐳源中心點(diǎn)校準(zhǔn)實(shí)例

3.1 鐳源中心點(diǎn)校準(zhǔn)曲線

下面是鐳源檢定工作中，部分具有一定特點(diǎn)的鐳源校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)剖面坐標(biāo)圖中，橫坐標(biāo)零點(diǎn)與鐳源底部相對應(yīng)。

（1）圖4 蘇源6-11、蘇源10-446與蘇源6-7校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)曲線反映鐳源的鐳鹽峰值已經(jīng)移到源體的底部，校準(zhǔn)曲線左側(cè)緩、右側(cè)陡，源的峰形也不一致，樣式多變。反映鐳源內(nèi)部固定鐳鹽的金屬絲松脫或折斷，玻璃安瓿已經(jīng)坐落于鐳源底部。

（2）圖5 蘇源P1-779校準(zhǔn)曲線，呈現(xiàn)不規(guī)則雙峰形狀，本底值抬高，活性寬度超過25 mm。推斷安瓿可能斷裂。

（3）圖6 蘇源P1-295和P1-803校準(zhǔn)曲線，峰形平緩，活性寬度超過35 mm，失去點(diǎn)源特征。推斷鐳鹽玻璃安瓿破碎，鐳粉末散落在金屬外殼內(nèi)。

（4）圖7 英源6-913、6-984和6-919校準(zhǔn)曲線，同為6號源，峰值位置在30.0 mm，活度比較接近，峰形兩側(cè)形狀對稱，寬度一致，形狀相似。峰值位置與鐳源外殼標(biāo)識中心位置一致。

3.2 校準(zhǔn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

從近五年的檢定（校準(zhǔn)）數(shù)量統(tǒng)計(jì)，目前在用鐳源約101～110枚，其中蘇源約占55.2%，英源約占38.6%，中源只占6.2%。從固體鐳源結(jié)構(gòu)特征分析和鐳源中心位置校準(zhǔn)結(jié)果看，對于英源和中源，內(nèi)部鉑銥合金管和附加外殼之間采用膠墊固定，無移動(dòng)空間，中心點(diǎn)位置一般不會(huì)發(fā)生變化。而蘇源則不同，外殼與內(nèi)部安瓿采用金屬絲固定和棉花防震，發(fā)生位移的空間較大，這就可能引起中心點(diǎn)位置的較大變化，中源和英源的中心點(diǎn)一般偏移0～2 mm，蘇源中心點(diǎn)偏移范圍在0～20 mm。

4 結(jié)語

（1）通過對鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)、比對驗(yàn)證結(jié)果，表明鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)裝置測量結(jié)果準(zhǔn)確，方法可靠、有效。

（2）新的鐳源檢定裝置增加鐳源中心點(diǎn)位置校準(zhǔn)功能，新版鐳源檢定規(guī)程增加鐳源中心點(diǎn)檢定項(xiàng)目可以判斷鐳源內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、提高定值精度和減小檢定結(jié)果的不確定度，對控制鈾礦勘查、采冶中放射性儀器測量數(shù)據(jù)質(zhì)量以及用源安全都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] JJG 416-1986鉑銥合金管鐳源檢定規(guī)程[M].北京：中國計(jì)量出版社，1986.

[2] JJG（核工）019-1991固體鐳點(diǎn)源檢定規(guī)程[M].北京：中國核工業(yè)總公司批準(zhǔn)，1991.

[3] JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規(guī)程[S].北京：國家國防科技工業(yè)局發(fā)布，2012.