李風(fēng)光 黃巍

摘 要：通過對(duì)電離室探測(cè)器、閃爍體探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器的物理特性的分析，再根據(jù)451P型X、 、 射線巡測(cè)儀、BH3103B型 - 劑量率測(cè)量?jī)x、6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀對(duì)于醫(yī)用X射線防護(hù)測(cè)量的適用性能的探討，得出較適合用于醫(yī)用X射線防護(hù)測(cè)量?jī)x器。

關(guān)鍵詞：輻射探測(cè)器 醫(yī)用X射線 防護(hù) 監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：R144 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）009-152-02

隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，醫(yī)用X射線機(jī)在各個(gè)級(jí)別的醫(yī)院廣為應(yīng)用。如F30-ⅡF型醫(yī)用X射線診斷機(jī)、GS-150-H型醫(yī)用診斷高頻X線機(jī)、MSD-Ⅲ型微焦點(diǎn)牙片機(jī)、各類型CT機(jī)、以及醫(yī)用小C形臂等等，不斷介入患者的治療中去。由于x射線看不見、摸不著，而且它的穿透能力也比較強(qiáng)，在治療的時(shí)候如不采取防護(hù)或是防護(hù)不當(dāng)，容易使射線發(fā)生泄露，對(duì)不需要照射治療的他人造成額外的劑量照射，引發(fā)輻射照射事故。

過量的x射線會(huì)破壞人的肌肉組織結(jié)構(gòu)，引發(fā)機(jī)體病變。機(jī)體組織中的活細(xì)胞會(huì)被電離輻射殺死，失去活性，容易產(chǎn)生以造血機(jī)構(gòu)損傷為主的放射性疾病。放射性損害程度與受照射劑量、受照時(shí)間、照射面積和受照部位、受照個(gè)體與組織細(xì)胞的放射敏感率以及射線的能量等多種復(fù)雜因素的有關(guān)。主要損害如非照射急慢性放射病、放射反應(yīng)，主要癥狀表現(xiàn)為惡心、血象異常、嘔吐、頭痛、皮膚損傷等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可使患者誘發(fā)皮膚癌、白血病、放射性白內(nèi)障等，妊娠期的婦女如受到大劑量的x射線照射易造成胎兒致死、致畸、嚴(yán)重智力低下等。

對(duì)于醫(yī)護(hù)人員，按照規(guī)定他們會(huì)在治療時(shí)穿上防護(hù)服，或是圍鉛圍脖、帶上鉛眼鏡等用以屏蔽射線。病房外的群眾主要依靠機(jī)房阻止射線向外泄露而免受不必要的劑量照射。因此，做好X射線防護(hù)情況十分重要，這就要求對(duì)醫(yī)院的放射室進(jìn)行防護(hù)情況的檢測(cè)。

由于治療時(shí)各個(gè)病人情況不同，所需劑量不同。治療時(shí)診斷機(jī)發(fā)射射線能量的不同，曝光時(shí)間也不相同，所以在測(cè)量應(yīng)采取相應(yīng)的儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，才能得到較為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在選擇相應(yīng)的儀器時(shí)，我們要考慮不同輻射儀器的測(cè)量原理，儀器的技術(shù)參數(shù)（如：能量響應(yīng)、響應(yīng)時(shí)間、測(cè)量范圍）等因素。

在輻射劑量監(jiān)測(cè)中，由于探測(cè)器的探測(cè)原理不同，其所探測(cè)的范圍也各有差別。當(dāng)前用于醫(yī)用X射線防護(hù)檢測(cè)的探測(cè)器類型大致分為以下三類：電離室探測(cè)器、閃爍體探測(cè)器和半導(dǎo)體體探測(cè)器。

電離室內(nèi)氣體的分子與射線發(fā)生作用，產(chǎn)生由帶負(fù)電荷的電子和一個(gè)正電荷離子組成的離子對(duì)。電離產(chǎn)生的離子向四周自由擴(kuò)散。在擴(kuò)散的過程中，電子和正離子可以重新復(fù)合，形成一個(gè)不帶電的分子。但如果在氣體探測(cè)器的兩極加上電壓，兩極之間形成一個(gè)電場(chǎng)，那么電子和正離子就會(huì)在電場(chǎng)的作用下分別向正負(fù)兩極漂移，被高壓極和收集極收集。

常見的電離室主要由兩個(gè)不同電位的電極和一個(gè)保護(hù)電極組成，安置在以一個(gè)灌有一個(gè)大氣壓左右的特殊氣體的體積中。兩個(gè)電極，一個(gè)加以所需高壓，稱為高壓電極（或稱陽(yáng)極）；一個(gè)接地，稱為收集極（或稱陽(yáng)極）。為了使收集區(qū)域的邊緣電場(chǎng)均勻，確定靈敏體積，也為了更好地收集靈敏體積內(nèi)所形成的電離電流，在高壓電極和收集極之間需要設(shè)置一個(gè)保護(hù)電極。當(dāng)用電離室探測(cè)器監(jiān)測(cè)射線照射時(shí)，射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用，在電離室室壁產(chǎn)生次級(jí)電子。產(chǎn)生的次級(jí)電子使電離室內(nèi)的氣體電離，離子在電場(chǎng)的作用下向收集極運(yùn)動(dòng)，并被收集極收集，形成電離電流信號(hào)輸出給測(cè)量單元。

閃爍體探測(cè)器是利用某些物質(zhì)在輻射的作用下會(huì)發(fā)光的特性探測(cè)輻射的，這些物質(zhì)稱為熒光物質(zhì)或閃爍體。閃爍體探測(cè)器主要由閃爍體、光學(xué)收集系統(tǒng)、包括反射層、光電倍增管以及給光電倍增管各電極供電的分壓器組成。當(dāng)射線進(jìn)入閃爍體中，會(huì)被閃爍體中原子（或分子）吸收，吸收能量后的原子（或分子）在退激的過程中產(chǎn)生光子，光子到達(dá)光陰極并在光陰極上打出光電子，這時(shí)候的光電子十分少，之后被光電倍增管各級(jí)不斷倍增，最后形成電流信號(hào)輸出給測(cè)量單元。

半導(dǎo)體探測(cè)器，是在本征半導(dǎo)體內(nèi)添加“施主雜質(zhì)”或是“受主雜質(zhì)”，用以提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。在半導(dǎo)體兩邊加上一電壓，形成一塊探測(cè)器工作區(qū)，也叫靈敏區(qū)。當(dāng)射線進(jìn)入半導(dǎo)體探測(cè)器的靈敏區(qū)時(shí)，與半導(dǎo)體相互作用，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。在電場(chǎng)的作用下，電子和空穴就向兩極作漂移，收集電極上會(huì)收集到相應(yīng)的電荷，進(jìn)而在外電路形成電信號(hào)。在半導(dǎo)體探測(cè)器中，射線產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對(duì)所需消耗的平均能量約為3eV，而氣體電離室產(chǎn)生一個(gè)離子對(duì)所需消耗的平均能量為30eV，因此半導(dǎo)體探測(cè)器比氣體電離探測(cè)器的能量分辨率好得多。

當(dāng)電子在靶附近通過時(shí)，被靶核的庫(kù)倫場(chǎng)減速時(shí)，電子的部分能量轉(zhuǎn)化為相等能量的X射線發(fā)射出來，這種射線稱之為韌致X射線。醫(yī)用X射線機(jī)就是運(yùn)用這個(gè)原理產(chǎn)生X射線。目前我國(guó)醫(yī)用X射線診斷機(jī)的常用電壓范圍主要在100kV～200kV之間。X射線與物質(zhì)發(fā)生作用，產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓散射和電子對(duì)生成效應(yīng)。這三種效應(yīng)中前兩種的醫(yī)用X射線診斷機(jī)占據(jù)了市面95%左右的份額，所以在檢測(cè)醫(yī)院輻射防護(hù)過程中選擇儀器設(shè)備也主要考慮這兩種作用類型。

在過濾輕微的情況下，韌致輻射的分布較寬，封值一般出現(xiàn)在Emax/3到Emax/2之間。目前我們接觸到射線機(jī)基本是在150kV的條件工作，由此可知出來的射線能量的平均值應(yīng)該是50kV～75kV，因此在選擇輻射檢測(cè)儀器時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮儀器的能量響應(yīng)域。

目前桂林市核與輻射監(jiān)督室經(jīng)常用到作為醫(yī)用X光機(jī)輻射防護(hù)檢測(cè)的儀器主要有451P型X、 、 射線巡測(cè)儀、BH3103B型 - 劑量率測(cè)量?jī)x、6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀按照前面輻射探測(cè)器的分類，451P型X、 、 射線巡測(cè)儀屬于電離室探測(cè)器、BH3103B型 - 劑量率測(cè)量?jī)x、6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀屬于閃爍體探測(cè)器。

在能量響應(yīng)方面，451P可以測(cè)量大于25keV的 、X射線和大于1keV的 射線，而且在30keV～1MeV之間能量響應(yīng)的偏差在？0%范圍內(nèi)。BH3103B型 - 劑量率測(cè)量?jī)x可測(cè)量36KeV～3MeV之間的射線，并在36KeV～3MeV能量范圍內(nèi)響應(yīng)的極限偏差15%。6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀，可響應(yīng)45keV～2.6MeV之間能量的射線，并在45keV～2.6MeV能量范圍內(nèi)響應(yīng)的偏差在10%范圍內(nèi)。綜合各儀器給出的能量響應(yīng)范圍和能量響應(yīng)的不確定度，451P、6150AD 5/H能量響應(yīng)的范圍較寬而且能量響應(yīng)的不確定較小，比較適合醫(yī)用X射線機(jī)防護(hù)中劑量的檢測(cè)。

在劑量率測(cè)量范圍方面，451P、BH3103、6150AD 5/H均沒有給出劑量測(cè)量范圍，但都給出劑量率范圍為。451P的劑量率測(cè)量范圍為0～50mSv/h；BH3103劑量率測(cè)量范圍為0～100 Gy·h-1；6150AD 5/H劑量率測(cè)量范圍為1nSv h-1～1000mSv h-1。在這方面主要考慮各個(gè)探測(cè)器劑量測(cè)量的下限，所以415P、BH3103、6150AD 5/H靈敏度都較高，都較適合醫(yī)用X射線防護(hù)中檢漏型測(cè)量。

在儀器的響應(yīng)時(shí)間方面，電離室從原理上講，射線從入射電離室就開始消耗能量，不斷的產(chǎn)生離子對(duì)，這個(gè)時(shí)間是非常短的，而且離子、電子一產(chǎn)生立刻在電場(chǎng)的作用下向兩極移動(dòng)，這個(gè)時(shí)間也非常短，所以電離室的響應(yīng)時(shí)間幾乎為零。451P說明書給出的在0～500 R/h量程范圍內(nèi)從10% ～90%的響應(yīng)時(shí)間為5s，BH3103和6150AD 5/H沒有給出響應(yīng)的時(shí)間，從原理上分析可得，其所耗時(shí)間主要取決于光電倍增管的電子飛行時(shí)間及其漲落時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中這三種儀器的響應(yīng)時(shí)間都比較短。一般的醫(yī)用X射線機(jī)通常所用曝光時(shí)間為幾十毫秒，所以這幾款儀器：451P、BH3103、6150AD 5/H的時(shí)間響應(yīng)較好，均可以現(xiàn)場(chǎng)快速得到測(cè)量結(jié)果，而且數(shù)據(jù)比較可信。

綜合以上各項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)測(cè)量目的不同，采用電離室探測(cè)器的451P和采用閃爍體探測(cè)器的BH3103和6150AD 5/H都是是不錯(cuò)的選擇。出于便攜性的要求，451P在重量和操作的方便性上較后兩者有優(yōu)勢(shì)，所以451P型x、 、 巡測(cè)儀較適合于醫(yī)用X射線防護(hù)劑量測(cè)量。