固定式a 、β个人表面污染监测装置表面发射率响应的测量*

徐一鹤 唐方东 何林锋 陆小军 叶东胜

(上海市计量测试技术研究院，上海 201203)



固定式a 、β个人表面污染监测装置表面发射率响应的测量*

徐一鹤 唐方东 何林锋 陆小军 叶东胜

(上海市计量测试技术研究院，上海 201203)

固定式a 、β个人表面污染监测装置主要应用于核电站，放射性核素生产等涉源单位，是辐射工作人员从热区进入冷区的必经装置。固定式a 、β个人表面污染监测装置的表面发射率表征了该装置的主要性能，是评价该类装置能否正常工作的主要参数依据。本文介绍了用a 、β标准平面源测量表面发射率响应的方法与结果，提供了对固定式a 、β个人表面污染监测装置性能的评价依据。

a 、β表面污染监测装置;表面发射率响应;a 、β标准平面源;相对固有误差

0 引言

固定式a 、β个人表面污染监测装置也称为全身放射性表面污染监测仪，是用于开放型放射性工作场所及核设施热区工作人员放射性表面污染监测的放射性防护仪器，采用多个闪烁体或气体探测器组合成多个探测面，对工作人员作全身表面污染监测。

固定式a 、β个人表面污染监测装置的计量性能与辐射安全防护密切相关。上海计量测试技术研究院作为华东地区的最高计量标准，承担了量值溯源等仪器校准的需求。对固定式a 、β个人表面污染监测装置探测能力，包括活度响应、相对固有误差、表面发射率响应等计量特性的研究可以有效的评价该类装置的实际工作情况，保证了该类装置的正常运行及相关工作人员对辐射安全防护的诉求。

1 测量标准

固定式a 、β个人表面污染监测装置的监测对象是a 、β放射性表面污染，相应的测量标准是a 、β标准平面源。在确定的测量条件下装置的表面发射率响应等于示值与标准源表面发射率之比。

测量用a 、β标准平面源的规格为10×15cm2，a 参考核素为241Am，表面发射率范围(103～105)/min·2p ·sr，β参考核素为204Tl，表面发射率范围(104～106)/min·2p ·sr，相对扩展不确定度为3%(k=2)。

2 测量方法

固定式a 、β个人表面污染监测装置预热后，在无放射源或其他监测对象的条件下作a 、β本底计数率测量，连续读数10次，取算术平均值。

分别将a 、β系列标准源依次设置在固定式a 、β个人表面污染监测装置各个探测面上中心位置，平面源表面距探测面10mm，对每一个标准源重复读数5次，取平均值，按式(1)计算探测面对每个标准源的表面发射率响应：

Ri=(Ni-Nb)/As

(1)

式中，Ri为探测面对a 或β标准源的表面发射率响应;Ni为探测面对第i个a 或β标准源的读数平均值,min-1；Nb为探测面a 或β道的本底计数率，min-1；As为标准源a 或β表面发射率，min-1。

探测面对a 或β放射性的响应平均值按式(2)计算：

R=∑Ri/n

(2)

分别在固定式a 、β个人表面污染监测装置正面探测面中心垂直线上，标准源中心距上下两端各10cm处，和两侧探测面的中心位置，进行表面发射率响应的测量。以装置正面探测面中心点的响应为参考值，由各测量点的响应值按式(3)计算响应的一致性。

(3)

式中：C为装置对a 或β放射性响应的一致性%；Rk为第k个测量点对a 或β放射性的响应；Rc为装置正面探测面中心点对a 或β放射性的响应。

固定式a 、β个人表面污染监测装置的示值通常为计数率，其相对固有误差是对测量值作响应因子修正后的最大相对示值误差，可按式(4)计算：

E=±(Ri/R平均-1)max

(4)

式中：E为装置的相对固有误差%；Ri为第i个测量点对a 或β放射性的响应；R平均为响应的平均值。

3 测量数据与结果处理

按照上述方法，用a 、β系列标准平面源测量3款不同厂家、不同型号的固定式a 、β个人表面污染监测装置的表面发射率响应，由装置各探测面对系列标准平面源读数，其中探测面1为正面探测面，测量数据按公式(1)计算表面发射率响应，结果见表1。

表1 表面污染监测装置各探测面对系列标准平面源的响应

由表1的数据按公式(2)计算固定式a 、β个人表面污染监测装置各探测面的表面发射率响应，结果见表2。

由表1、表2的数据按公式(3)、(4)计算装置表面发射率响应的一致性及其相对固有误差，结果见表3、表4。

表2 表面污染监测装置各探测面的 表面发射率响应

表3 固定式a 、β个人表面污染监测装置 表面发射率响应的一致性

表4 固定式a 、β个人表面污染监测装置的 相对固有误差

4 讨论

固定式a 、β个人表面污染监测装置的表面发射率响应与探测器类型、探测器窗的材料及厚度密切相关，不同规格型号的装置表面发射率响应有显著的差异。试验结果显示，同一装置的各个探测面、同一探测面上不同的区域，表面发射率响应都不相同，差异明显；当标准源的表面发射率较大时，装置的响应随之降低，在确定的测量范围内，装置的测量值经响应因子修正后，相对固有误差主要体现为装置探测器(面)响应的非线性。

放射性表面污染水平通常以活度或单位面积的活度(Bq或Bq/cm2)表示，监测仪器或装置的示值通常为计数率。以计数率显示的示值需要通过响应因子才能修正并换算成实际的活度值。便携式a 、β表面污染测量仪的响应以仪器读数与标准源单位面积活度之比表示，称为“表面活度响应”，单位为s-1Bq-1cm2，测量值除以表面活度响应即可算得被测表面单位面积的活度。固定式a 、β个人表面污染监测装置的探测面远远大于标准平面源，其响应通常以装置读数与标准源的表面发射率之比，即“表面发射率响应”表示，标准平面源表面发射率与活度之比称为板源效率，监测时装置的计数率除以表面发射率响应与板源效率的乘积，可近似得到监测对象以活度表示的表面污染水平。

5 结束语

利用a 、β标准平面源作为参考标准，对固定式a 、β个人表面污染监测装置的表面发射率响应进行测量，测量数据提供了非线性、相对固有误差和重复性等计量参数，为2014.11.25日颁布的JJG 1102—2014《固定式a 、β个人表面污染监测装置检定规程》提供了技术依据和支持。

[1] GB/T 5202—2008《辐射防护仪器a 、β和a /β(β能量大于60keV)污染测量仪与监测仪》

[2] GB/T 8997—2008《a 、β表面污染测量仪与监测仪的校准》

[3] JJG 478—1996《a 、β和(表面污染仪》

[4] 杜向阳,等.WBS-II型全身表面β污染监测仪数据处理方法的考虑与实施.中国科技报告，1999(S4)

[5] 朱培清.医用诊断X辐射源辐射输出的空气比释动能率测量不确定度评定.计量技术,2004(7)

质检公益性科研专项(201210044)；上海市科委科技计划项目(12DZ2293802)。

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.1.05