黃國(guó)夫，施 鍔，黃凌欣，陸月萍，陸建峰，方劍青

(浙江省輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)站，杭州 310012)

熱釋光劑量測(cè)量廣泛應(yīng)用于輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、核設(shè)施和核技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)所及輻射工作人員的職業(yè)照射監(jiān)測(cè)中[1-2]。在熱釋光劑量測(cè)量中，參考光源強(qiáng)度是測(cè)量所需的重要參數(shù)，參考光源讀數(shù)的穩(wěn)定性直接影響校準(zhǔn)系數(shù)和測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性[3]，參考光源讀數(shù)的高低直接影響測(cè)量數(shù)據(jù)的高低。在測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)檢查光源計(jì)數(shù)，即可直觀反映儀器工作的狀態(tài)及其穩(wěn)定性。參考光源可由放射性同位素或LED光源制成，由長(zhǎng)壽命C-14放射性同位素制成的參考光源具有發(fā)光均勻、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，而LED光源會(huì)隨測(cè)量溫度高低而發(fā)生變化，因國(guó)內(nèi)監(jiān)管部門將C-14放射性同位素納入放射源管理，目前國(guó)內(nèi)采用LED光源制作參考光源，導(dǎo)致測(cè)量值發(fā)生偏差。

在實(shí)際工作中，參考光源強(qiáng)度隨著測(cè)量環(huán)境條件而異，尤其是測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度，所以同一測(cè)量設(shè)備在不同的環(huán)境溫度下使用，其參考光源強(qiáng)度也會(huì)不同。常規(guī)的測(cè)量過(guò)程中，對(duì)于參考光源強(qiáng)度的變化，通過(guò)調(diào)整儀器的高壓設(shè)置來(lái)改變參考光源強(qiáng)度，達(dá)到所需要的參考光源強(qiáng)度值才能開始測(cè)量，并且在測(cè)量的過(guò)程中要關(guān)注參考光源強(qiáng)度值滿足測(cè)量要求，測(cè)量過(guò)程中需要經(jīng)常調(diào)整高壓參數(shù)值[4-7]。但調(diào)高高壓參數(shù)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量?jī)x器暗電流的增加，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量值偏差增大[8-9]。頻繁的調(diào)整高壓參數(shù)，也會(huì)使儀器的穩(wěn)定性變差。

針對(duì)實(shí)際測(cè)量中的問(wèn)題，提出利用測(cè)量時(shí)的參考光源強(qiáng)度值與校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)參考光源強(qiáng)度值的變化，求出相應(yīng)的修正系數(shù)(m)來(lái)進(jìn)行測(cè)量結(jié)果修正，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1 實(shí)驗(yàn)方法

測(cè)量時(shí)高壓以出廠設(shè)定值為準(zhǔn)，設(shè)定高壓不變。修正公式如式(1)：

(1)

式中：m為參考光源強(qiáng)度值修正系數(shù)；A0為儀器校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)的10 s參考光源強(qiáng)度平均值；A為測(cè)量時(shí)的10 s參考光源強(qiáng)度平均值。

環(huán)境中累積劑量率測(cè)量值的計(jì)算公式為：

(2)

其中：Di為布放點(diǎn)的空氣吸收劑量率，nGy/h；m為測(cè)量?jī)x器的參考光源強(qiáng)度值修正系數(shù)；K為刻度系數(shù)；Ii為布放點(diǎn)這一組讀數(shù)的平均值；Io為運(yùn)輸(包含貯存)本底組讀數(shù)的平均值；t為布放時(shí)間，h。

2 定量輻照劑量片驗(yàn)證

將兩批不同測(cè)量?jī)x所用的劑量片在上海計(jì)量研究院進(jìn)行500 μSv劑量輻照實(shí)驗(yàn)，輻照后的劑量片分別用2臺(tái)同一型號(hào)不同日期出廠的儀器進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量時(shí)環(huán)境條件、參數(shù)、實(shí)際測(cè)量值及修正值結(jié)果列于表1。

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，實(shí)際測(cè)量時(shí)的參考光源強(qiáng)度計(jì)數(shù)與校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)的參考光源強(qiáng)度計(jì)數(shù)，對(duì)于測(cè)量?jī)x器-1，二者相差8.4，相對(duì)偏差為-8.5%；對(duì)于測(cè)量?jī)x器-2，二者相差7.1，相對(duì)偏差為-8.4%。利用校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)參考光源強(qiáng)度計(jì)數(shù)值與實(shí)際測(cè)量時(shí)參考光源強(qiáng)度計(jì)數(shù)值的比值作為修正系數(shù)(m)對(duì)測(cè)量計(jì)數(shù)進(jìn)行修正，此次測(cè)量，對(duì)于測(cè)量?jī)x器-1的m=1.093，對(duì)于測(cè)量?jī)x器-2的m=1.092。修正后的測(cè)量結(jié)果比未修正的測(cè)量結(jié)果更接近標(biāo)準(zhǔn)值，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，相對(duì)偏差在5%以內(nèi)[10]。說(shuō)明修正方法在熱釋光劑量測(cè)量中可行。

3 實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)上述因參考光源強(qiáng)度變化引起的測(cè)量誤差的解決方法，利用參考光源強(qiáng)度計(jì)數(shù)變化修正系數(shù)修正測(cè)量計(jì)數(shù)誤差，對(duì)某核技術(shù)應(yīng)用設(shè)施外圍33個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的TLD樣片進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量時(shí)儀器所在環(huán)境溫度為28 ℃，濕度為60%RH，測(cè)量時(shí)儀器高壓為出廠設(shè)置的691 V，測(cè)量時(shí)儀器10 s參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)為88.6；儀器校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)環(huán)境溫度為20 ℃，濕度為60%RH，校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)儀器高壓為691 V，校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)儀器10 s參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)為98.7，測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn)系數(shù)為1.037 μSv/讀出值。測(cè)量時(shí)儀器10 s參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)比校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)儀器10 s參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)小，相差10.1，相對(duì)偏差達(dá)-10.2%，故按照公式(1)得到其測(cè)量修正系數(shù)m=1.114,實(shí)際測(cè)量計(jì)數(shù)與結(jié)果及修正后的測(cè)量結(jié)果列于表2。

表1 2臺(tái)某型熱釋光劑量測(cè)量?jī)x定值測(cè)量時(shí)的環(huán)境條件、測(cè)量參數(shù)及測(cè)量與修正結(jié)果Table 1 Environmental conditions, measurement parameters, measurement and correction results of two thermoluminescent dosimeters

表2 某核技術(shù)應(yīng)用設(shè)施外圍熱釋光劑量實(shí)際測(cè)量及其修正后的測(cè)量結(jié)果Table 2 The actual measurement and corrected measurement results of thermoluminescence dose around a nuclear technology application facility

續(xù)表2

從表2中可知，未修正前實(shí)際測(cè)量計(jì)數(shù)總體平均值為244.0，其劑量率總體均值為92.7 nGy/h；修正后的測(cè)量計(jì)數(shù)總體平均值為271.8，其劑量率總體均值為103.7 nGy/h，修正后的測(cè)量結(jié)果更符合實(shí)際情況。兩者比較，測(cè)量計(jì)數(shù)相差27.8，相對(duì)偏差為-10.2%，計(jì)算的劑量率總體均值相差11.0，相對(duì)偏差為-10.6%。這與此次測(cè)量時(shí)10 s參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)與校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)儀器10 s參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)的相對(duì)偏差基本一致。

4 結(jié)論

在熱釋光劑量測(cè)量中，由于測(cè)量時(shí)環(huán)境條件的變化而導(dǎo)致的參考光源強(qiáng)度計(jì)數(shù)變化，進(jìn)而引起測(cè)量結(jié)果偏差[11]。針對(duì)這一問(wèn)題，提出利用測(cè)量時(shí)參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)與校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)儀器參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)求出修正系數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，而不需要調(diào)整儀器的高壓設(shè)置，其修正系數(shù)隨每次測(cè)量時(shí)的參考光源強(qiáng)度平均計(jì)數(shù)不同而不同。這一方法通過(guò)定量輻照劑量片的測(cè)量驗(yàn)證，能滿足測(cè)量要求，證明其實(shí)際操作可行，準(zhǔn)確度相對(duì)更高。該方法的應(yīng)用，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，避免了頻繁調(diào)整高壓對(duì)測(cè)量?jī)x器穩(wěn)定性、壽命及測(cè)量結(jié)果的影響，簡(jiǎn)化了測(cè)量準(zhǔn)備工作。實(shí)際用于核設(shè)施及核技術(shù)應(yīng)用設(shè)施周圍的熱釋光劑量測(cè)量，效果良好。