徐一鶴 唐方東 何林鋒 陸小軍 葉東勝

(上海市計量測試技術研究院，上海 201203)

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固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置表面發(fā)射率響應的測量*

徐一鶴 唐方東 何林鋒 陸小軍 葉東勝

(上海市計量測試技術研究院，上海 201203)

固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置主要應用于核電站，放射性核素生產(chǎn)等涉源單位，是輻射工作人員從熱區(qū)進入冷區(qū)的必經(jīng)裝置。固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的表面發(fā)射率表征了該裝置的主要性能，是評價該類裝置能否正常工作的主要參數(shù)依據(jù)。本文介紹了用a 、β標準平面源測量表面發(fā)射率響應的方法與結果，提供了對固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置性能的評價依據(jù)。

a 、β表面污染監(jiān)測裝置;表面發(fā)射率響應;a 、β標準平面源;相對固有誤差

0 引言

固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置也稱為全身放射性表面污染監(jiān)測儀，是用于開放型放射性工作場所及核設施熱區(qū)工作人員放射性表面污染監(jiān)測的放射性防護儀器，采用多個閃爍體或氣體探測器組合成多個探測面，對工作人員作全身表面污染監(jiān)測。

固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的計量性能與輻射安全防護密切相關。上海計量測試技術研究院作為華東地區(qū)的最高計量標準，承擔了量值溯源等儀器校準的需求。對固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置探測能力，包括活度響應、相對固有誤差、表面發(fā)射率響應等計量特性的研究可以有效的評價該類裝置的實際工作情況，保證了該類裝置的正常運行及相關工作人員對輻射安全防護的訴求。

1 測量標準

固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的監(jiān)測對象是a 、β放射性表面污染，相應的測量標準是a 、β標準平面源。在確定的測量條件下裝置的表面發(fā)射率響應等于示值與標準源表面發(fā)射率之比。

測量用a 、β標準平面源的規(guī)格為10×15cm2，a 參考核素為241Am，表面發(fā)射率范圍(103～105)/min·2p ·sr，β參考核素為204Tl，表面發(fā)射率范圍(104～106)/min·2p ·sr，相對擴展不確定度為3%(k=2)。

2 測量方法

固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置預熱后，在無放射源或其他監(jiān)測對象的條件下作a 、β本底計數(shù)率測量，連續(xù)讀數(shù)10次，取算術平均值。

分別將a 、β系列標準源依次設置在固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置各個探測面上中心位置，平面源表面距探測面10mm，對每一個標準源重復讀數(shù)5次，取平均值，按式(1)計算探測面對每個標準源的表面發(fā)射率響應：

Ri=(Ni-Nb)/As

(1)

式中，Ri為探測面對a 或β標準源的表面發(fā)射率響應;Ni為探測面對第i個a 或β標準源的讀數(shù)平均值,min-1；Nb為探測面a 或β道的本底計數(shù)率，min-1；As為標準源a 或β表面發(fā)射率，min-1。

探測面對a 或β放射性的響應平均值按式(2)計算：

R=∑Ri/n

(2)

分別在固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置正面探測面中心垂直線上，標準源中心距上下兩端各10cm處，和兩側探測面的中心位置，進行表面發(fā)射率響應的測量。以裝置正面探測面中心點的響應為參考值，由各測量點的響應值按式(3)計算響應的一致性。

(3)

式中：C為裝置對a 或β放射性響應的一致性%；Rk為第k個測量點對a 或β放射性的響應；Rc為裝置正面探測面中心點對a 或β放射性的響應。

固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的示值通常為計數(shù)率，其相對固有誤差是對測量值作響應因子修正后的最大相對示值誤差，可按式(4)計算：

E=±(Ri/R平均-1)max

(4)

式中：E為裝置的相對固有誤差%；Ri為第i個測量點對a 或β放射性的響應；R平均為響應的平均值。

3 測量數(shù)據(jù)與結果處理

按照上述方法，用a 、β系列標準平面源測量3款不同廠家、不同型號的固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的表面發(fā)射率響應，由裝置各探測面對系列標準平面源讀數(shù)，其中探測面1為正面探測面，測量數(shù)據(jù)按公式(1)計算表面發(fā)射率響應，結果見表1。

表1 表面污染監(jiān)測裝置各探測面對系列標準平面源的響應

由表1的數(shù)據(jù)按公式(2)計算固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置各探測面的表面發(fā)射率響應，結果見表2。

由表1、表2的數(shù)據(jù)按公式(3)、(4)計算裝置表面發(fā)射率響應的一致性及其相對固有誤差，結果見表3、表4。

表2 表面污染監(jiān)測裝置各探測面的 表面發(fā)射率響應

表3 固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置 表面發(fā)射率響應的一致性

表4 固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的 相對固有誤差

4 討論

固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的表面發(fā)射率響應與探測器類型、探測器窗的材料及厚度密切相關，不同規(guī)格型號的裝置表面發(fā)射率響應有顯著的差異。試驗結果顯示，同一裝置的各個探測面、同一探測面上不同的區(qū)域，表面發(fā)射率響應都不相同，差異明顯；當標準源的表面發(fā)射率較大時，裝置的響應隨之降低，在確定的測量范圍內(nèi)，裝置的測量值經(jīng)響應因子修正后，相對固有誤差主要體現(xiàn)為裝置探測器(面)響應的非線性。

放射性表面污染水平通常以活度或單位面積的活度(Bq或Bq/cm2)表示，監(jiān)測儀器或裝置的示值通常為計數(shù)率。以計數(shù)率顯示的示值需要通過響應因子才能修正并換算成實際的活度值。便攜式a 、β表面污染測量儀的響應以儀器讀數(shù)與標準源單位面積活度之比表示，稱為“表面活度響應”，單位為s-1Bq-1cm2，測量值除以表面活度響應即可算得被測表面單位面積的活度。固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的探測面遠遠大于標準平面源，其響應通常以裝置讀數(shù)與標準源的表面發(fā)射率之比，即“表面發(fā)射率響應”表示，標準平面源表面發(fā)射率與活度之比稱為板源效率，監(jiān)測時裝置的計數(shù)率除以表面發(fā)射率響應與板源效率的乘積，可近似得到監(jiān)測對象以活度表示的表面污染水平。

5 結束語

利用a 、β標準平面源作為參考標準，對固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置的表面發(fā)射率響應進行測量，測量數(shù)據(jù)提供了非線性、相對固有誤差和重復性等計量參數(shù)，為2014.11.25日頒布的JJG 1102—2014《固定式a 、β個人表面污染監(jiān)測裝置檢定規(guī)程》提供了技術依據(jù)和支持。

[1] GB/T 5202—2008《輻射防護儀器a 、β和a /β(β能量大于60keV)污染測量儀與監(jiān)測儀》

[2] GB/T 8997—2008《a 、β表面污染測量儀與監(jiān)測儀的校準》

[3] JJG 478—1996《a 、β和(表面污染儀》

[4] 杜向陽,等.WBS-II型全身表面β污染監(jiān)測儀數(shù)據(jù)處理方法的考慮與實施.中國科技報告，1999(S4)

[5] 朱培清.醫(yī)用診斷X輻射源輻射輸出的空氣比釋動能率測量不確定度評定.計量技術,2004(7)

質(zhì)檢公益性科研專項(201210044)；上海市科委科技計劃項目(12DZ2293802)。

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.1.05