一种现场用热释光辐射剂量测量系统的性能测试与校准

赵进沛，杨新芳，李秀芹，杨会锁，孟园

一种现场用热释光辐射剂量测量系统的性能测试与校准

赵进沛，杨新芳，李秀芹，杨会锁，孟园

目的：对核事故救援现场用热释光辐射剂量测量系统进行性能测试并建立实验室内自校准方法。方法：分别用现场热释光剂量读出器和实验室热释光剂量读出器对定量受照热释光剂量元件进行计数，计算相对标准差并比较；用现场热释光剂量读出器对不同受照剂量热释光剂量元件进行计数，采用最小二乘法进行线性拟合，计算线性偏差；分别用现场热释光剂量读出器和已核定过的实验室热释光剂量读出器对定量受照的热释光剂量元件检测计数，将实验室热释光剂量读出器计数推导出的个人剂量当量值Hp(10)作为约定真值，与现场用热释光剂量读出仪计数比较得其校准因子。结果：试验表明，现场用热释光剂量测量系统的重复性、线性均符合标准要求；自校的现场用热释光剂量测量系统与实验室剂量测量系统检测结果，无显著性差异。结论：现场用热释光剂量测量系统性能可靠；实验室内剂量自校准的方法结果可信，并且简便易行，是解决其特殊应用需求的有效途径。

辐射剂量检测；热释光剂量读出器；防原医学；核事故救援

R 142

现场用热释光剂量测量系统是一种新型便携式剂量测量系统。其核心装置为小型热释光剂量读出器，其与热释光剂量元件配套组成辐射剂量测量系统，具有体积小、重量轻、抗振动性强和对环境温湿度条件宽容度大的特点，适用于核与放射事故现场救援应用。本研究对该剂量测量系统的重复性和线性进行了测试，并与实验室热释光剂量测量系统相关数据进行了比对。同时，本研究利用实验室已经核定的热释光剂量测量系统和自备辐照器,对现场用热释光剂量测量系统进行了校准。

1 实验设备和方法

1.1 实验设备Harshaw 3500 TLD读出器（美国Harshaw公司生产，国防科技工业电离辐射一级计量站检定），现场用热释光剂量读出器(军事医学科学院放射与辐射医学研究所研制)，GR-200A (LiF:Mg,Cu,P)探测器（防化研究院生产、筛选），FJ 411 B热释光退火炉(北京核仪器厂生产，军事医学科学院医学计量测试研究站校准)，FJ-417137Cs辐照器（北京核仪器厂生产、校准）。

1.2 方法

1.2.1 重复性检测在精密筛选剂量元件和保持剂量读出系统稳定的基础上，取退火后的剂量元件20片随机分为2组，每组10个剂量元件，用自备FJ-417137Cs辐照器给予1.47×10-5C∙Kg-1的照射。其中1组用实验室Harshaw 3500 TLD读出器进行计数，另外1组用现场热释光剂量读出器进行计数。各自计算两组读数的相对标准偏差。

2 结果

2.1 重复性检测照射量相同的剂量元件，用实验室Harshaw 3500 TLD读出器以及现场用热释光剂量读出器计数结果以及各自的相对标准偏差。见表1。

重复测量数据的分散程度至少包含了剂量元件本身的分散性和读出器性能的微小波动两个因素。用于个人剂量监测的剂量元件筛选，一般要求其分散性小于5%。综合考虑剂量元件分散性和读出器波动两个因素，两个读出器计数的相对标准偏差都小于5%，而且现场用热释光剂量读出器计数的相对标准偏差更小，说明该型热释光剂量测量系统的信号响应是非常稳定的。

2.2 线性检测照射不同量的剂量元件，现场用热释光剂量读出器平均计数值。见表2。

按照国家质量监督检验检疫总局相关标准，线性偏差的限值为±10%。而上述计算的最大线性偏差为-6.8%，因此该热释光剂量测量系统的线性偏差是符合标准要求的。

2.3 剂量校准将标准剂量学实验室的量值，通过自备辐照器传递给现场用热释光剂量测量系统，获得现场用热释光剂量测量系统的刻度因子平均值为1.22E-5mSv/计数。见表3。

2.4 自校准效果验证检验经自校准的现场用热释光剂量测量系统检测结果与实验室热释光剂量测量系统检测结果是否有显著性差异。本检验自由度为：V=10+10-2=18，通过查表得t0.05=2.101，通过对三组样本的均数进行比较，其t值分别为1.51、0.06和0.095,均符合t＜t0.05标准,因此P＞0.05，即两组检测结果无显著性差异。说明自校准的现场用热释光剂量测量系统的结果是可信的。见表4。

表1 两种不同剂量读出系统的重复性检测结果

表2 线性检测结果

表3 校准中刻度因子的获得

表4 两个剂量测量系统对同一批受照剂量元件的检测数据比对结果

3 讨论

个人辐射剂量检测是核事件应急时进行辐射源强度或污染程度估算、人员急性损伤情况和开展事件后果评估的重要手段。救援人员通过个人剂量检测数据,可以判断环境危险程度和个人受照情况，救援组织可以通过撤离、轮换作业等方式，限制作业人员不超过一定的剂量限值从而达到保护救援人员的目的；通过现场其他人员的个人剂量检测结果，可以判断其辐射损伤程度，从而采取针对性的医学处置措施。因此，在核与放射突发事件时，使现场人员佩带热释光剂量计并及时获取剂量检测数据，对于核事故的医学救援具有非常重要的意义。

因此，现场用热释光剂量测量系统是核应急医学救援的一种重要装备，除了具有对野外作业环境更高的适应性外，上述测试结果表明，该剂量测量系统的稳定性和线性都达到了有关标准的要求，而且不低于实验室剂量测量系统的相关性能。

象其他剂量测量系统一样，现场用剂量测量系统需要事先校准，否则其TLD读数则没有任何实际意义[1]。如果在核应急救援时送标准剂量学实验室检定或校准现场用剂量测量系统，则由于检定或校准的用时较长，不能满足现场救援的应急性使用；另一方面如果周期性将现场用剂量测量系统送到标准剂量学实验室进行检定或校准，以时刻保持其检定或校准的有效性，又因为核突发事件的偶发性而不免造成浪费。因此，建立一种对现场用热释光剂量测量系统简便和快捷的实验室内自我校准方法是非常必要的。

本实验室用于日常个人辐射剂量测量的系统，按照要求定期在标准剂量学实验室进行检定，因此其检测所得到的个人剂量当量值是可溯源的。本实验室所用的FJ-417137Cs辐照器，是一种可以对热释光剂量探测器给予一定量照射的标准照射器具，由于其照射条件的设置与检定时标准剂量学实验室的条件不同，所以不能利用已有的转换因子直接将物理量空气比释动能值转换为实用量个人剂量当量值Hp(10)。本工作将热释光剂量元件作为媒介，经自备FJ-417137Cs辐照器照射一定量后，经实验室个人剂量测量系统检测获得个人剂量当量值Hp(10)作为约定真值，然后相同的受照剂量元件用现场热释光剂量读出器计数，计算其个人剂量当量的刻度因子，从而使其读数赋予特定的个人剂量当量值Hp(10)。通过上述途径，实现了对现场用热释光剂量测量系统的实验室内自校准，方法简单快捷、成本低，在必要情况下可随时实施实验室自校准，解决了现场用热释光剂量测量系统的特殊应用需求，为核与放射突发事件现场救援提供了有力的个人剂量应急检测手段。

[1]赵士庵,欧向明.个人与环境监测用热释光剂量计的校准[J].中华放射医学与防护杂志,2005,25(5)：482-484.

北京军区立项课题（06BJ009）；总后勤部卫生部立项课题（11WQZ04）

100042北京，北京军区疾病预防控制中心（赵进沛，杨新芳，李秀芹，杨会锁，孟园）

1.2.2 线性检测取退火后的剂量元件40片随机分为4组，每组10个剂量元件，用自备FJ-417137Cs辐照器分别给予1.47×10-5C∙Kg-1、2.94×10-5C∙Kg-1、5.88×10-5C∙Kg-1和8.82×10-5C∙Kg-1的照射,用现场热释光剂量读出器进行计数。采用最小二乘法拟合照射量与计数的线性公式，计算线性偏差。

1.2.3 现场用热释光剂量测量系统的实验室内自校准在精密筛选剂量元件和保持剂量读出系统稳定的基础上，取剂量元件100片随机分为5组，每组20个剂量元件,用自备FJ-417137Cs辐照器，分别给予1.47×10-5C∙Kg-1、2.94×10-5C∙Kg-1、5.88×10-5C∙Kg-1、8.82×10-5C∙Kg-1、1.47×10-4C∙Kg-1的照射,每组随机抽出10个探测器，在已经检定过的实验室测量系统Harshaw 3500 TLD读出器计数，根据标准剂量学实验室给出的刻度因子，为上述受照的剂量元件赋予剂量当量mSv值。每组剩余的10个剂量元件，在现场用热释光剂量读出器上计数，由上述实验室测量系统得出的个人剂量当量值（mSv）除以现场用热释光剂量读出仪的计数，计算出现场用读出器的刻度因子。

1.2.4 自校准效果验证用FJ-417137Cs辐照器照射三组探测器,照射量分别为2.94×10-5C∙Kg-1、5.88×10-5C∙Kg-1、8.82×10-5C∙Kg-1,每个量20个剂量元件。每组受照量相同的探测器又随机分为两组，分别用经过检定的实验室测量系统和自校准的现场用热释光剂量读出器计数，用各自的刻度因子计算mSv，得出两组数据，然后用t检验的方法检验两组数据有无显著性差异。

2011-12-09)