王琳杰，趙進沛，張建，侯金兵，李秀芹

BR-J4000型熱釋光個人劑量計對不同射線的能量響應及能量鑒別研究

王琳杰，趙進沛，張建，侯金兵，李秀芹

目的：探討B(tài)R-J4000型個人劑量計不同位置探測器讀數(shù)比值與射線能量之間的相關性。方法：將已篩選退火后的探測器片放于劑量計盒的所有位置，分別予以入射角為0°下的不同能量的照射，通過分析探測器讀數(shù)最大值與最小值的比值，探討其與輻照能量之間的關系和規(guī)律。結果：入射角為0°下的不同能量的射線照射，無過濾槽體位置探測器的讀數(shù)為最大值，Hp（10）位置的探測器為最小值，兩者讀數(shù)之比與能量的關系具有相關性。結論：應用BR-J4000型劑量計“無過濾槽體位置/Hp（10）位置”探測器計數(shù)的比值，有可能獲得輻照的射線性質(zhì)、能量范圍等資料，獲得更為準確的劑量檢測結果。

熱釋光；個人劑量計；比值法；能量鑒別

熱釋光劑量測量系統(tǒng)是應用最為廣泛的外照射個人劑量監(jiān)測手段，不僅用于放射工作人員個人劑量監(jiān)測，也是核事故應急救援中進行人員劑量評估的重要方法，在職業(yè)照射防護和核與輻射事故醫(yī)學應急救援中都發(fā)揮著至關重要的作用[1-3]。影響輻射生物效應的因素除了劑量大小，與射線能量等因素有很大關系。同時個人劑量的監(jiān)測結果也與射線能量密切相關，GBZ/T 144-2002規(guī)定[4]，空氣比釋動能到個人劑量當量的轉換系數(shù)，在光子能量0.010MeV和0.080MeV時分別為0.009和1.903，相差幾個數(shù)量級，由此可見，在個人劑量當量監(jiān)測中，輻射能量因素的影響不可忽視。本研究首先對BRJ4000型個人劑量計的能量響應進行了測定，然后通過分析BR-J4000型個人劑量計不同位置探測器計數(shù)的比值，探討了輻照能量與上述比值的依從關系。該研究的目的在于通過比值法獲得更為確切和詳細的輻照能量信息，以便得到更為準確的劑量檢測結果，從而為放射工作人員個人健康防護以及核與輻射事故受輻照人員的臨床診療提供更有價值的依據(jù)，同時也為實驗室間比對提供更為精確的技術方法。

1 資料和方法

1.1 測量儀器本實驗主要采用的儀器有熱釋光探測器（TLD）、熱釋光讀出器和熱釋光退火爐，其主要參數(shù)見表1。所有儀器使用前均經(jīng)中國計量科學研究院檢定或校準。

1.2 能量響應實驗將分散性小于（±5%）的探測器在BR2000A型熱釋光退火爐中于240℃退火10min，然后分裝于BR-J4000型劑量計盒監(jiān)測Hp（10）的位置。準備3組劑量計，每組劑量計數(shù)量為10個，其中每個劑量計中2個探測器。將劑量計放置在所選的檢定點上，參照檢定規(guī)程分別用65 keV、83 keV、137Cs參考輻射從正面對每組劑量計進行輻照。輻照采用30 cm×30 cm×15 cm（長×寬×高）IAEA體模[有機玻璃（PMMA）材料]。實驗分組及照射條件見表2。計算每組的平均值-Ei和標準偏差S-Ei。計算是輻射劑量的約定真值。為第i組的平均值-Ei的置信區(qū)間的半寬度。

1.3 能量鑒別實驗將上述退火后的探測器分裝于BR-J4000型劑量計盒的所有位置。將分裝好的熱釋光個人劑量計分為3個實驗組,每組4個劑量計，其中每個劑量計中2個探測器。參照檢定規(guī)程采用S-Cs輻射質(zhì)（137Csγ線）和不同能量的窄譜X線標準輻射源分別對不同組別的劑量計給予入射角度0°的照射。其具體實驗分組及照射條件見表3。

1.4 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)修約依據(jù)GB/T 8170-2008《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》。計算不同槽體位置探測器讀數(shù)最大值與最小值的比值，并對不同能量的比值結果進行顯著性檢驗。

2 結果

2.1 不同能量響應實驗結果不同能量響應實驗結果見表4。

表1 實驗測量儀器

表2 不同能量響應實驗分組與照射條件

表3 能量鑒別輻照設計分組方案

2.2 能量鑒別實驗結果在00下的不同能量照射，無過濾槽體位置探測器與Hp（10）位置探測器計數(shù)比值見表5?？梢姡煌芰空丈淝闆r下無過濾槽體位置探測器與Hp（10）位置探測器計數(shù)的比值與能量呈現(xiàn)良好的相關性，差異顯著。提示有可能通過無過濾槽體位置探測器與Hp（10）位置探測器計數(shù)的比值對輻照能量進行鑒別。

3 討論

表4 HARSHAW-3500熱釋光劑量測量系統(tǒng)能量響應

表5 不同能量射線照射下TLD不同位置探測器計數(shù)分析

職業(yè)性外照射個人監(jiān)測的量主要是Hp（10），即適用于體表10 mm深處的器官或組織的監(jiān)測，在特定條件下可以用該值估計有效劑量。因此，目前市售的個人劑量計，都有檢測Hp（10）的探測器槽體位置，也有一些兼有Hp（3）和Hp（0.07）探測器槽體位置。還有個別劑量計設計有能量鑒別的槽體位置，在插入重過濾片后可以作為能量鑒別的數(shù)據(jù)，如果不插入重過濾片，則該劑量計仍然可以作為普通劑量計使用。上述不同位置的探測器槽體，根據(jù)其所探測的實用量的不同，其擋片模體各有區(qū)別，對射線的散射和吸收各不相同。其中，沒有插入重過濾片的無過濾槽體位置應該對射線的吸收和散射影響最小。

利用同一劑量計中不同位置的探測器的響應信號的不同，推算射線能量的研究已有少量報道。其中，劉建忠等[5]設計了不同材料過濾片的能量鑒別式劑量計盒，李秀芹等[6]采用了BR4000A型個人劑量計的Hp（0.07）與Hp（10）計數(shù)的比值，章雷等[7]采用CTLD-J4000型左上槽/左下槽以及左下槽/右下槽的計數(shù)比值，都成功地實現(xiàn)了對輻照能量的鑒別，Nelson等[8]設計了5種劑量計的擋片材料用于X線的能量鑒別，并將上述原理推廣至醫(yī)療照射的能量鑒別和劑量檢測。由于各種探測器及劑量計盒的材料、形狀與結構的不同，或者探測器及劑量計盒不同方式的組合，導致特定劑量計的劑量學性能各有差異，已有的能量鑒別方法或數(shù)據(jù)并不能簡單應用于其他類型的劑量計。因此，根據(jù)所用劑量計自身特性針對性地設計相關試驗確定其能量鑒別方法并獲取相應數(shù)據(jù)非常必要。

本研究工作首先確定了輻照能量因素對BRJ4000型個人劑量計刻度因子的影響程度，然后選擇了無過濾槽體位置探測器的讀數(shù)以及Hp（10）位置的探測器的讀數(shù)比值，探討了其與射線能量的相關性，發(fā)現(xiàn)該型個人劑量計輻照能量與無過濾槽體位置探測器的讀數(shù)/Hp（10）位置的探測器的讀數(shù)比值有顯著相關性，不同能量的上述比值之間具有差異顯著，因此可以通過該比值推斷射線能量。

BR-J4000型個人劑量計在不同射線能量輻照情況下，其對應的劑量刻度因子是不同的。通過上述方法可以首先判斷TLD所受射線的性質(zhì)、能量范圍，然后有針對性地選用Hp(10)劑量當量刻度因子[9]，從而準確地計算劑量值。應用上述方法及獲得的實驗數(shù)據(jù)，在全國性個人劑量比對中，可以在判定輻照能量的基礎上給出更為準確的劑量報告。在日常的放射工作人員外照射個人劑量監(jiān)測或核應急中的人員劑量評估中，通過上述方法對輻照能量進行鑒別，從而準確計算劑量值，就可以獲得更為確切和詳細的危害資料，從而提供更準確的診斷和更有效的治療?？傊?，上述工作無論對于放射工作人員健康監(jiān)護以及核與輻射事故中受輻照人員的臨床診療，都具有十分重要的現(xiàn)實意義。

[1]Sathiyan S，Ravikumar M，Ravichandran R.An analysis of personnel dose reports in medical radiation occupational workers from an oncology center[J].International Journal of Radiation Research，2016，14（2）：143-148.

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[4]中華人民共和國衛(wèi)生部.用于光子外照射放射防護的劑量轉換系數(shù)[S].GBZ/T 144-2002：中華人民共和國衛(wèi)生部，2002：27.

[5]劉建忠，姚小麗，王勇.比值法在熱釋光個人劑量計中的應用[J].核電子學與探測技術，2014，34（5）：602-604.

[6]李秀芹，侯金兵，楊新芳，等.BR4000A型熱釋光個人劑量計對不同射線能量響應的研究[J].災害醫(yī)學與救援（電子版），2013，2（4）：222-225.

[7]章雷，王興功，李功杰，等.關于CTLD-J4000型個人劑量計用于能量鑒別的研究[J].中國輻射衛(wèi)生，2015，24（4）：411-414.

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The researches of response of BR-J4000 thermoluminescence personal dosimeter irradiated by different energy and energy discrimination

WANG Lin-jie，ZHAO Jin-pei，ZHANG Jian，HOU Jin-bing，LI Xiu-qin.
The Preventive Medical College of Third Military Medical University，Chongqing 400038，China Corresponding author：ZHAO Jin-pei，E-mail：zhaojinpei@aliyun.com

Objective：To study the relationship between the ratio of count values of different positions in BR-J4000 thermoluminescence personal dosimeter and the energy of the rays.Method：To put the detectors which have been chosen and annealed in all positions of personal dosimeter,and give the irradiation of different energy.Then to study the relationship and rule between the ratio of the count values of Max/Min and the energy of the rays.Results：Under the irradiation of different energy,the count value of the position of no filter is the maximum,and the count value of theHp（10）is the minimum.The relationship between the energy of rays and the ratio of the count values of Max and Min has significant statistical significance.Conclusions：Using the ratio of count values of the position of no filter andHp（10）of BR-J4000 personal dosimeter,information about the rays characteristic and energy range and more accurate dose test results could be acquired.

thermoluminescence；personal dosimeter；ratio；energy discrimination

R

A

2095-3496（2017）01-0008-04

10.19372/j.cnki.issn.2095-3496.2017.01.004

原總后勤部衛(wèi)生部立項課題（11WQZ04）

400038重慶，第三軍醫(yī)大學預防醫(yī)學院（王琳杰）；北京，原北京軍區(qū)疾病預防控制中心（趙進沛，李秀芹）；北京，北京瑞福特輻射測量儀器有限公司（張建）；北京，原子能科學研究院電離輻射計量站（侯金兵）

趙進沛，E-mail：zhaojinpei@aliyun.com