白 雪 陳建新 李燕飛 / 上海市計量測試技術研究院

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果與按規(guī)定程序得到的結果相同，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

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5次，取平均值。

2 實驗數據與結果處理

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的變化來表示校準結果的變化。

以自由空氣中輻照時個人劑量計的累積劑量讀數為D，以體模上輻照時累積劑量讀數為D*，用E=（D* - D）/D表示簡化方法與規(guī)范程序下校準結果的差別。上述6種型號儀器在兩種測量條件下校準結果的差異見表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，個人劑量計的讀數高于在自由空氣中的測量值，從而校準因子的測量結果也小于在自由空氣中的測量結果，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

表3 簡化方法與規(guī)范程序下校準結果的差別

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。

[1]全國核能標準化技術委員會. GB/T 12162.3-2004[S]. 北京：中國標準出版社，2004.

[2]全國電離輻射計量技術委員會. JJG 1009-2006[S]. 北京：中國計量出版社，2006.

[3]張學藝. 光子劑量計刻度時體模的反向散射[J]. 國際放射醫(yī)學核醫(yī)學雜志, 1991，02：67.

[4]杜毅, 李星垣，任敏等. 無受體條件下校準C個人劑量計修正因子的實驗研究[J]. 原子能科學技術, 2008，42（3）：266-268.

[5]陳霓. 受體對個人劑量計光子能量響應的影響[J]. 輻射防護,1985，5（1）：32-35.

[6]錢大可, 薛永庫，郭勇，等. 個人劑量計刻度方法研究[J]. 原子能科學技術, 1994，28（3）：225-230.