BR-J4000型热释光个人剂量计对不同射线的能量响应及能量鉴别研究

王琳杰，赵进沛，张建，侯金兵，李秀芹

BR-J4000型热释光个人剂量计对不同射线的能量响应及能量鉴别研究

王琳杰，赵进沛，张建，侯金兵，李秀芹

目的：探讨BR-J4000型个人剂量计不同位置探测器读数比值与射线能量之间的相关性。方法：将已筛选退火后的探测器片放于剂量计盒的所有位置，分别予以入射角为0°下的不同能量的照射，通过分析探测器读数最大值与最小值的比值，探讨其与辐照能量之间的关系和规律。结果：入射角为0°下的不同能量的射线照射，无过滤槽体位置探测器的读数为最大值，Hp（10）位置的探测器为最小值，两者读数之比与能量的关系具有相关性。结论：应用BR-J4000型剂量计“无过滤槽体位置/Hp（10）位置”探测器计数的比值，有可能获得辐照的射线性质、能量范围等资料，获得更为准确的剂量检测结果。

热释光；个人剂量计；比值法；能量鉴别

热释光剂量测量系统是应用最为广泛的外照射个人剂量监测手段，不仅用于放射工作人员个人剂量监测，也是核事故应急救援中进行人员剂量评估的重要方法，在职业照射防护和核与辐射事故医学应急救援中都发挥着至关重要的作用[1-3]。影响辐射生物效应的因素除了剂量大小，与射线能量等因素有很大关系。同时个人剂量的监测结果也与射线能量密切相关，GBZ/T 144-2002规定[4]，空气比释动能到个人剂量当量的转换系数，在光子能量0.010MeV和0.080MeV时分别为0.009和1.903，相差几个数量级，由此可见，在个人剂量当量监测中，辐射能量因素的影响不可忽视。本研究首先对BRJ4000型个人剂量计的能量响应进行了测定，然后通过分析BR-J4000型个人剂量计不同位置探测器计数的比值，探讨了辐照能量与上述比值的依从关系。该研究的目的在于通过比值法获得更为确切和详细的辐照能量信息，以便得到更为准确的剂量检测结果，从而为放射工作人员个人健康防护以及核与辐射事故受辐照人员的临床诊疗提供更有价值的依据，同时也为实验室间比对提供更为精确的技术方法。

1 资料和方法

1.1 测量仪器本实验主要采用的仪器有热释光探测器（TLD）、热释光读出器和热释光退火炉，其主要参数见表1。所有仪器使用前均经中国计量科学研究院检定或校准。

1.2 能量响应实验将分散性小于（±5%）的探测器在BR2000A型热释光退火炉中于240℃退火10min，然后分装于BR-J4000型剂量计盒监测Hp（10）的位置。准备3组剂量计，每组剂量计数量为10个，其中每个剂量计中2个探测器。将剂量计放置在所选的检定点上，参照检定规程分别用65 keV、83 keV、137Cs参考辐射从正面对每组剂量计进行辐照。辐照采用30 cm×30 cm×15 cm（长×宽×高）IAEA体模[有机玻璃（PMMA）材料]。实验分组及照射条件见表2。计算每组的平均值-Ei和标准偏差S-Ei。计算是辐射剂量的约定真值。为第i组的平均值-Ei的置信区间的半宽度。

1.3 能量鉴别实验将上述退火后的探测器分装于BR-J4000型剂量计盒的所有位置。将分装好的热释光个人剂量计分为3个实验组,每组4个剂量计，其中每个剂量计中2个探测器。参照检定规程采用S-Cs辐射质（137Csγ线）和不同能量的窄谱X线标准辐射源分别对不同组别的剂量计给予入射角度0°的照射。其具体实验分组及照射条件见表3。

1.4 数据处理数据修约依据GB/T 8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》。计算不同槽体位置探测器读数最大值与最小值的比值，并对不同能量的比值结果进行显著性检验。

2 结果

2.1 不同能量响应实验结果不同能量响应实验结果见表4。

表1 实验测量仪器

表2 不同能量响应实验分组与照射条件

表3 能量鉴别辐照设计分组方案

2.2 能量鉴别实验结果在00下的不同能量照射，无过滤槽体位置探测器与Hp（10）位置探测器计数比值见表5。可见，不同能量照射情况下无过滤槽体位置探测器与Hp（10）位置探测器计数的比值与能量呈现良好的相关性，差异显著。提示有可能通过无过滤槽体位置探测器与Hp（10）位置探测器计数的比值对辐照能量进行鉴别。

3 讨论

表4 HARSHAW-3500热释光剂量测量系统能量响应

表5 不同能量射线照射下TLD不同位置探测器计数分析

职业性外照射个人监测的量主要是Hp（10），即适用于体表10 mm深处的器官或组织的监测，在特定条件下可以用该值估计有效剂量。因此，目前市售的个人剂量计，都有检测Hp（10）的探测器槽体位置，也有一些兼有Hp（3）和Hp（0.07）探测器槽体位置。还有个别剂量计设计有能量鉴别的槽体位置，在插入重过滤片后可以作为能量鉴别的数据，如果不插入重过滤片，则该剂量计仍然可以作为普通剂量计使用。上述不同位置的探测器槽体，根据其所探测的实用量的不同，其挡片模体各有区别，对射线的散射和吸收各不相同。其中，没有插入重过滤片的无过滤槽体位置应该对射线的吸收和散射影响最小。

利用同一剂量计中不同位置的探测器的响应信号的不同，推算射线能量的研究已有少量报道。其中，刘建忠等[5]设计了不同材料过滤片的能量鉴别式剂量计盒，李秀芹等[6]采用了BR4000A型个人剂量计的Hp（0.07）与Hp（10）计数的比值，章雷等[7]采用CTLD-J4000型左上槽/左下槽以及左下槽/右下槽的计数比值，都成功地实现了对辐照能量的鉴别，Nelson等[8]设计了5种剂量计的挡片材料用于X线的能量鉴别，并将上述原理推广至医疗照射的能量鉴别和剂量检测。由于各种探测器及剂量计盒的材料、形状与结构的不同，或者探测器及剂量计盒不同方式的组合，导致特定剂量计的剂量学性能各有差异，已有的能量鉴别方法或数据并不能简单应用于其他类型的剂量计。因此，根据所用剂量计自身特性针对性地设计相关试验确定其能量鉴别方法并获取相应数据非常必要。

本研究工作首先确定了辐照能量因素对BRJ4000型个人剂量计刻度因子的影响程度，然后选择了无过滤槽体位置探测器的读数以及Hp（10）位置的探测器的读数比值，探讨了其与射线能量的相关性，发现该型个人剂量计辐照能量与无过滤槽体位置探测器的读数/Hp（10）位置的探测器的读数比值有显著相关性，不同能量的上述比值之间具有差异显著，因此可以通过该比值推断射线能量。

BR-J4000型个人剂量计在不同射线能量辐照情况下，其对应的剂量刻度因子是不同的。通过上述方法可以首先判断TLD所受射线的性质、能量范围，然后有针对性地选用Hp(10)剂量当量刻度因子[9]，从而准确地计算剂量值。应用上述方法及获得的实验数据，在全国性个人剂量比对中，可以在判定辐照能量的基础上给出更为准确的剂量报告。在日常的放射工作人员外照射个人剂量监测或核应急中的人员剂量评估中，通过上述方法对辐照能量进行鉴别，从而准确计算剂量值，就可以获得更为确切和详细的危害资料，从而提供更准确的诊断和更有效的治疗。总之，上述工作无论对于放射工作人员健康监护以及核与辐射事故中受辐照人员的临床诊疗，都具有十分重要的现实意义。

[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.

[2]Antic V，Ciraj-Bjelac O，Stankovic J，et al.Radiationexposuretonuclearmedicinestaffinvolved in PET/CT practice in Serbia[J].Radiat Prot Dosimetry，2014，162（4）：577-585.

[3]Trompier F，Bassinet C，Della Monaca S，et al. Overviewofphysicalandbiophysicaltechniquesforaccidentdosimetry[J].RadiatProt Dosimetry，2011，144（1-4）：571-574.

[4]中华人民共和国卫生部.用于光子外照射放射防护的剂量转换系数[S].GBZ/T 144-2002：中华人民共和国卫生部，2002：27.

[5]刘建忠，姚小丽，王勇.比值法在热释光个人剂量计中的应用[J].核电子学与探测技术，2014，34（5）：602-604.

[6]李秀芹，侯金兵，杨新芳，等.BR4000A型热释光个人剂量计对不同射线能量响应的研究[J].灾害医学与救援（电子版），2013，2（4）：222-225.

[7]章雷，王兴功，李功杰，等.关于CTLD-J4000型个人剂量计用于能量鉴别的研究[J].中国辐射卫生，2015，24（4）：411-414.

[8]Nelson VK，Holloway L，McLean ID.The application of thermoluminescence dosimetry in X-ray energydiscrimination[J].AustralasPhysEngSci Med，2015，38（4）：543-549.

[9]李秀芹，赵进沛，米宁，等.热释光剂量测量系统检定的质量保证及刻度因子的应用[J].职业与健康，2012，28（18）：2191-2193.（收稿：2017-01-12修回：2017-02-01编校：齐彤）

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

原总后勤部卫生部立项课题（11WQZ04）

400038重庆，第三军医大学预防医学院（王琳杰）；北京，原北京军区疾病预防控制中心（赵进沛，李秀芹）；北京，北京瑞福特辐射测量仪器有限公司（张建）；北京，原子能科学研究院电离辐射计量站（侯金兵）

赵进沛，E-mail：zhaojinpei@aliyun.com