白 雪 陳建新 李燕飛 / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

直讀式X、γ輻射個人劑量當量監(jiān)測儀（以下簡稱個人劑量計）是輻射防護領(lǐng)域廣泛應用的個人劑量監(jiān)測儀器。個人劑量當量Hp(10)的測量應使用ICRU推薦的標準體模，按照ISO 4037-3：1999 《用于校準劑量儀和劑量率儀及確定其能量響應的X和γ參考輻射第3部分：場所劑量儀和個人劑量計的校準及其能量響應和角響應的測定》和JJG 1009-2006《直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀》的規(guī)定，個人劑量計的校準因子使用體模進行測量。ISO 4037-3：1999同時也允許采用在自由空氣中校準的簡化方法，前提是簡化方法給出的結(jié)果與按規(guī)定程序得到的結(jié)果相同，或它們的差異可以得到可靠的修正。

個人劑量當量監(jiān)測是輻射安全與防護最重要的工作之一，保障個人劑量計量值的準確統(tǒng)一也是輻射劑量學最重要的任務(wù)之一。由于儀器的使用量大面廣，刻度、校準的需求也甚為迫切。合理的簡化方法如果能夠符合相關(guān)標準的要求，亦有利于個人劑量計刻度、校準工作高效的開展。

為此，針對部分典型型號的個人劑量計，用實驗手段分別測定其采用簡化方法或在規(guī)定程序下的校準因子，通過比較分析驗證用簡化方法刻度的可行性（或使用體模的必要性），具有應用與參考的價值。

1 實驗條件與方法

實驗采用ICRU推薦的等效材料模體，即用有機玻璃板制成的平板水箱體模，其外部尺寸（長×寬×厚）為30 cm×30 cm×15 cm；輻射源為137Cs核素，γ光子能量661.62 keV；測量時射線垂直于體模前表面入射（圖1），采用光學準直系統(tǒng)定位。標準輻射場中各測量點γ輻射空氣比釋動能率/劑量當量率由石墨空腔電離室測定，量值溯源至國家基準。

實驗一共選定5個校準測量點，分別為主射線束中心線上距輻射源2 m、3 m、4 m、5 m等。

圖1 實驗裝置示意圖

選擇6種型號的個人劑量計進行實驗，其主要計量性能參數(shù)見表1。

實驗時，同一臺儀器在同一測量點上、分別在空氣中和體模上輻照相同的劑量，并讀取相應條件下的累計劑量（劑量率×時間，單位為μSv）值。

表1 部分個人劑量計的型號及參數(shù)

實驗分別在劑量率不同的5個測量點上逐一進行，每一個點上重復讀數(shù)5次，取平均值。

2 實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果處理

6種型號的個人劑量計，分別在自由空氣中和使用體模的條件下，在不同劑量值的5個測量點上的讀數(shù)見表2。

個人劑量計的校準因子為校準測量點劑量當量標準值與儀器讀數(shù)的比值。對于同一校準測量點，劑量當量標準值不變，因而可直接以被測儀器讀數(shù)的變化來表示校準結(jié)果的變化。

以自由空氣中輻照時個人劑量計的累積劑量讀數(shù)為D，以體模上輻照時累積劑量讀數(shù)為D*，用E=（D* - D）/D表示簡化方法與規(guī)范程序下校準結(jié)果的差別。上述6種型號儀器在兩種測量條件下校準結(jié)果的差異見表3。

3 分析與討論

由表3可見，不同型號儀器的平均E值在4.4～12.9 %之間變化；相同型號的儀器E值最大約10%，在不同輻照劑量率下E值的變化大部分超過10%，甚至大于100%，表明簡化方法的適用性受到儀器特性、輻照劑量率等眾多條件的制約，在規(guī)范程序下校準直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀是結(jié)果準確與量值統(tǒng)一的必要保障。

在自由空氣中校準與使用體模校準，重要的影響因素之一是散射光子，一方面，水箱對光子的反散射作用遠強于空氣中的散射，使入射儀器探測器的光子數(shù)量增加；另一方面，散射光子因康普頓效應其能量減弱，低于直射光子的能量，使入射光子能譜中低能部分增多；并且由于不同型號儀器的計量性能尤其是能量響應不同，大多數(shù)儀器對于低能射線的響應通常更高。諸多因素導致使用體模（水箱）作校準測量時，個人劑量計的讀數(shù)高于在自由空氣中的測量值，從而校準因子的測量結(jié)果也小于在自由空氣中的測量結(jié)果，或者說在自由空氣中校準得到的校準因子將偏大。

表2 各型號個人劑量計的讀數(shù)

表3 簡化方法與規(guī)范程序下校準結(jié)果的差別

由于儀器響應的非線性，在不同劑量率下測量得到的校準因子亦存在很大的差異，因此校準時，測量條件的規(guī)范與控制尤為重要。

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