＊張學(xué)東

（甘肅省核與輻射安全中心 甘肅 730020）

輻射監(jiān)測設(shè)備的工作原理也是通過閃爍體或高氣壓電離室對射線產(chǎn)生的初始離子對全部收集后，最終轉(zhuǎn)化為計數(shù)器所能識別的電信號，內(nèi)置算法將計數(shù)轉(zhuǎn)化為日常監(jiān)測活動使用的空氣吸收計量率。當(dāng)然，這里所轉(zhuǎn)化得到的最終監(jiān)測結(jié)果也是服從統(tǒng)計漲落規(guī)律的。本文對最終得到的監(jiān)測結(jié)果使用Grubbs準(zhǔn)則剔除可疑值后，將結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計展示。進(jìn)而得到我們監(jiān)測點位儀器對宇宙射線響應(yīng)值，也對我們使用的兩款主流設(shè)備性能做直觀展示，服務(wù)我們的日常工作。

1.宇宙射線監(jiān)測方案

甘肅省根據(jù)自身地域特點，宇宙射線監(jiān)測實施方案如下。

（1）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：《環(huán)境γ輻射劑量率測量技術(shù)規(guī)范》（HJ 1157-2021）。

（2）監(jiān)測設(shè)備：便攜式γ劑量率儀FH40G+FHZ672E-10，高氣壓電離室RS131-200-ER0000，氣墊船（電動），激光測距儀，GPS（帶海拔高度），溫濕度計。

（3）點位選擇：劉家峽水庫（E：103°17′27″，N：35°51′58″，海拔h：1724m）以上標(biāo)注的經(jīng)緯度信息滿足是離水庫岸邊一公里的監(jiān)測條件，同時考慮安全、時間和經(jīng)濟(jì)成本。

（4）監(jiān)測計數(shù)：設(shè)備開機(jī)預(yù)熱5min，離水面高度1m，10s時間間隔讀取1個計數(shù)，計數(shù)量為100個。

2.Grubbs準(zhǔn)則剔除可疑值

根據(jù)《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理和解釋 正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》（GB/T 4883-2008）7.2格拉布斯檢驗法中的計算方法。

借鑒層次分析法“九標(biāo)度”取值思想[19]，考慮因素指標(biāo)對評價目標(biāo)的突出影響程度，確定Λ的取值原則見表2。

(1)便攜式γ劑量率儀FH40G+FHZ672E-10宇宙射線響應(yīng)值測量結(jié)果處理方案

當(dāng)然，利用數(shù)據(jù)處理工具時，例如Excel中的相關(guān)函數(shù)處理起來，效率會更高更便捷。在有表1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之后，1～100個測值需放入同一列（本例中放入B5：B104），方便后續(xù)的數(shù)組計算。

C5:C104我們放測量值統(tǒng)計量，公式為：T=ABS(B5-AVERAGE($B$5:$B$104))/STDEV($B$5:$B$104)，從C5行依次向下拖至C104。

查詢Grubbs檢查臨界值T（n，a）表，n=100，a=0.05（95%置信水平），T（100，0.05）=3.207，放入D5:D104（合并居中）。

E5:E104列寫入數(shù)值比較T ≤3.207的判斷語句“=IF(C5<=$D$5,1,0)”，從E5依次拖至E104。

F5:F104寫入漢字轉(zhuǎn)換語句，變更直觀的識別剔除信息“=IF(E5=1,‘否’,‘是’)”，由F5拖至F104。

這樣，凡是在剔除信息顯示“是”字樣的，都是需要剔除的數(shù)據(jù)。實際工作中我們發(fā)現(xiàn)，做1次剔除工作已能夠滿足統(tǒng)計規(guī)律，可以進(jìn)行下一步宇宙射線響應(yīng)值測量計算。

G5:G104寫入剔除計算平均值函數(shù)“=ad(AVERAGEIF(F5:F104,‘否’,B5:B104),3,3,0)”，其中這里ad函數(shù)為VBA工程自行編寫的有效位數(shù)“四舍六入五單雙”數(shù)據(jù)修約規(guī)則（合并居中）。

H5:H104寫入標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)組計算公式“{=ad(STDEV(IF(F5:F104=‘否’,B5:B104)),2,2,0)}”（合并居中）。這里為什么要強(qiáng)調(diào)是數(shù)組公式的原因，是因為查詢非剔除數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差計算必須用數(shù)組才能實現(xiàn)（合并居中）。

I5:I104寫入平均值乘以設(shè)備校準(zhǔn)因子的數(shù)據(jù)處理公式“=ad(G5×H2,3,3,0)”，其中H2單元格寫入設(shè)備當(dāng)年溯源后的校準(zhǔn)因子1.21（合并居中）。

J5:J104寫入標(biāo)準(zhǔn)偏差修正公式“=ad(H5×H2,2,2,0)”（合并居中）。

以上我們得到該設(shè)備當(dāng)次測量的宇宙射線響應(yīng)值為20.6±1.6nSv/h。

(2)高氣壓電離室RS131-200-ER0000宇宙射線響應(yīng)值測量結(jié)果處理方案

使用表1的計算模版，獲得RS131-200-ER0000型號設(shè)備的宇宙射線響應(yīng)值結(jié)果為55.8±2.2nGy/h（其中該設(shè)備校準(zhǔn)因子為1.02）。

表1 FH40G+FHZ672E-10宇宙射線響應(yīng)值測量結(jié)果（單位：nSv/h）

續(xù)表

3.高斯分布數(shù)據(jù)展示與設(shè)備性能評價

在做高斯分布數(shù)據(jù)處理展示時，我們用的是原始測量數(shù)據(jù)，這樣后續(xù)的數(shù)據(jù)使用會更加直觀可靠。

這里我們需要在表格中預(yù)先處理幾個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括組個數(shù)R5=100、組距R6=(R9-R8)/(R5-1)、上下線與中心值距離R7=4、組坐標(biāo)下限R8=G5-R7×H5、組坐標(biāo)上限R9=G5+R7×H5。以表1數(shù)據(jù)為例，組個數(shù)（R5=100）、組距（R6=0.105）、上下線與中心值距離（R7=4）、組坐標(biāo)下限（R8=11.8）、組坐標(biāo)上限（R9=22.2）。

這樣我們得到正態(tài)曲線分布處理綜合數(shù)據(jù)表，Excel數(shù)據(jù)區(qū)域為L5：P104。組坐標(biāo)為L5=R8，L6=R8+$R$6，拖至L104即可；頻數(shù)M5=COUNTIF(B$5:B$104,"<="&L5)，拖至M104；正態(tài)曲線N5=NORM.DIST(L5,$G$5,$H$5,FALSE)，拖至N104，95%置信上限O5:O104=$G$5+2*$H$5，95%置信下限P5:P104=$G$5-2*$H$5。

利用以上數(shù)據(jù)，以組坐標(biāo)為橫坐標(biāo)，頻數(shù)、正態(tài)曲線數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)繪制展示圖，如圖1所示。

圖1 FH40G+FHZ672E-10宇宙射線測量正態(tài)分布圖

同樣，利用表2數(shù)據(jù)我們可以得到RS131-200-ER0000高氣壓電離的宇宙射線測量正態(tài)分布圖，其中95%置信上限為59.1，置信下限為50.3。如圖2所示。

表2 RS131-200-ER0000宇宙射線響應(yīng)值測量結(jié)果（單位：nGy/h）

圖2 RS131-200-ER0000宇宙射線測量正態(tài)分布圖

綜上結(jié)果可以看出，所用的兩種型號設(shè)備測量結(jié)果很好的滿足高斯分布規(guī)律，且在95%置信水平上下限的比較中，監(jiān)測結(jié)果非常集中，表現(xiàn)出了很好的儀器性能。所得監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

4.日常測點處宇宙射線計算

通過以上處理方法，我們得到的是單臺設(shè)備在水面處的宇宙射線響應(yīng)值，但實際工作中，實際陸地測點的宇宙射線響應(yīng)值由于地理環(huán)境限制，無法通過監(jiān)測得到。這時我們就需要將測點處的宇宙射線依據(jù)水面測得的宇宙射線響應(yīng)值進(jìn)行修正計算得到。依據(jù)方法《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 61-2021）附錄D“宇宙射線響應(yīng)值修正方法”，采用以下公式：

擬以某點位紅崖山水庫（E:102°53′23″，N:38°23′07″，海拔高度h:1408m）為例，理論計算RS131-200-ER0000高氣壓電離的監(jiān)測結(jié)果。通過文中修正公式可以計算得到D宇=43.42nGy/h（紅崖山水庫水面處宇宙射線電離成分在低大氣層中產(chǎn)生的空氣吸收劑量率），D/宇=47.63nGy/h（劉家峽水庫水面處宇宙射線電離成分在低大氣層中產(chǎn)生的空氣吸收劑量率），D/c=55.8nGy/h（劉家峽水庫點位實測值），得到該儀器在紅崖山水庫測點處的宇宙射線響應(yīng)值應(yīng)為Dc=50.9nGy/h。這與該設(shè)備在紅崖山水庫水面測點實際測值51.2±2.2nGy/h極為接近。以上Excel數(shù)據(jù)處理與標(biāo)準(zhǔn)有效結(jié)合，并在實際工作中能夠得到有效應(yīng)用，計算方法正確并得到有效性驗證，對具體工作有很強(qiáng)的指導(dǎo)性作用。

5.結(jié)論

（1）能夠很好滿足高斯分布規(guī)律的輻射環(huán)境監(jiān)測用設(shè)備，具有良好的設(shè)備性能，能夠保障并滿足日常監(jiān)測活動需要，所得監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。文中介紹使用的圖形化處理界面可以及時了解并掌握儀器在具體工作時的狀態(tài)，方便進(jìn)行設(shè)備性能判斷。

（2）根據(jù)HJ 1157-2021標(biāo)準(zhǔn)要求，實際測點的環(huán)境γ輻射劑量率最終修正結(jié)果需扣除儀器對宇宙射線的響應(yīng)值。而本文介紹的利用Excel編寫的數(shù)據(jù)處理工具，能夠很好的與標(biāo)準(zhǔn)要求相契合，理論計算測點處的宇宙射線響應(yīng)值修正結(jié)果可靠，方便日常宇宙射線響應(yīng)值監(jiān)測工作的數(shù)據(jù)處理，能夠確保環(huán)境γ輻射劑量率的準(zhǔn)確行。