常用型号直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪主要计量性能的比较与评价

孙训 白雪 袁杰 资明 王遥 陈建新 / 上海市计量测试技术研究院

常用型号直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪主要计量性能的比较与评价

孙训 白雪 袁杰 资明 王遥 陈建新 / 上海市计量测试技术研究院

依据JJG 1009-2006《直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪》，以防护水平X、γ辐射空气比释动能率标准装置为测量标准，对市场上常见的20种不同型号的直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）仪进行了校准检测，根据重复性和相对固有误差的测量结果进行分析评价，可以看出进口仪器的性能还是优于国产仪器，半导体型剂量计要优于GM管型剂量计。

直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）仪；重复性；相对固有误差

0 引言

随着科学技术的进步与发展，核技术在众多领域得到广泛的应用。特别是近年来我国核电事业快速发展，辐射防护的重要性日益凸显，直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪是应用最多的个人辐射防护监测仪器之一，具有体积小巧、使用方便，适用范围广等特点，产品的规格、型号众多，按照仪器探测器类型可以分为GM管型剂量仪、闪烁体剂量仪和半导体剂量仪。作为常用的辐射防护仪器，其计量性能的准确尤为重要，关乎放射工作人员的辐射安全。

直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪的主要计量性能参数为相对固有误差、重复性、能量响应、角响应等。其中能量响应与探测器的类型密切相关，角响应与探测器的形状密切相关，而相对固有误差和重复性为X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪最通用的性能指标，是JJG 1009-2006《直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪》规定的后续检定项目，或参照JJG 1009-2006进行校准的主要参数。

1 实验

1.1 实验设备

检定校准直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪的测量标准为防护水平X、γ辐射空气比释动能率标准装置，包括防护水平电离室剂量仪和137Cs γ参考辐射场，电离室剂量仪的量值溯源至X、γ辐射空气比释动能率基准。实验装置的主要技术参数见表1。

图2 γ射线（防护水平）标准装置

表1 辐射装置的主要技术参数

1.2 实验方法

直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪相对固有误差和重复性的检测按照JJG 1009-2006中7.3规定的方法进行，相应的技术要求见表2。

表2 直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）仪相对固有误差和重复性的技术要求

1.2.1 被检测仪器的规格、型号

直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）仪是用来佩戴在人体躯干上的用来测量由X和γ辐射外照射而产生于佩戴者的个人剂量当量（亦可兼有个人剂量当量率测量功能）的直读式监测仪，其可有效测量的辐射光子的能量为50 ～1.5×103keV，这类仪器的探头和测量部件必须是一体化的，按照直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）仪的探测器类型可分为GM管型个人剂量监测仪，闪烁体型个人剂量监测仪和半导体型个人剂量监测仪。

本次实验选择常见的国产和进口各10种类型的直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪，见表3。

表3 实验选用的剂量计型号和编号

1.2.2 仪器相对固有误差的测量方法

在规定的参考条件下，对指定参考辐射，仪器指示值相对于被测量约定真值的百分误差，定义为相对固有误差I：

式中：Hi—— 被检仪器每次测量的示值；

Ht—— 剂量当量（率）约定值

测量时，将被检监测仪（包括体模）按其校准方向置于辐射场中，使其有效测量点（即模体表面下10 mm处）位于已知剂量当量（率）约定值Ht（或Ht）。

每一种型号仪器选择10台进行测量，选取相对固有误差绝对值最大的数值作为本次测量的结果，测量方式分为累计剂量测量和剂量率测量，测量结果列于图3中。

1.2.3 仪器重复性的测量方法

重复性在测量时，仪器的放置条件跟1.2.2中相同。在相同条件下进行20次重复测量，记录每次测量的示值Hi并求出其算术平均值，最后仪器重复性以单次测量的相对标准偏差V表示：

每一种型号仪器选择10台进行测量，选取重复性最大的数值作为本次测量的结果，测量方式分为累计剂量测量和剂量率测量，测量结果见图3。

图3 各类直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）仪重复性和相对固有误差测量结果

2 实验结果与分析

1）相对固有误差

由图3可知，在进行累计剂量测量的8台仪器中，有6台仪器的相对固有误差≤±15%，符合JJG 1009-2006中规定的范围；有两台在≤±15%～≤±20%之间，稍微超出JJG 1009-2006中规定的范围，其中16号仪器的相对固有误差在加上辐射场本身4.4%（k= 2）的不确定度之后也符合JJG1009-2006中规定的范围。

进行剂量率测量的有12台仪器，其中8台仪器的相对固有误差≤±20%，符合JJG 1009-2006中规定的范围；还有4台仪器的相对固有误差在加上辐射场本身4.4%（k= 2）的不确定度之后也符合JJG 1009-2006中规定的范围。另外，从图中明显可以看出半导体探测器的剂量计数据明显优于GM管型剂量计，超过60%的半导体型剂量计的相对固有误差在±10%以内，而GM管型剂量计的相对固有误差大都在±10%以上。

2）重复性

由图3的数据来看，在进行累计剂量测量的8台仪器中，有4台仪器的重复性≤5%，符合JJG 1009-2006中规定的范围；另外4台均大于6%，超出了JJG 1009-2006中规定的范围。在进行剂量率测量的12台仪器中，有8台仪器的重复性≤6%，符合JJG 1009-2006中规定的范围；另外4台均大于6%，超出了JJG 1009-2006中规定的范围。从重复性来看，两种探测器类型的剂量计无明显差异，这是由于重复性的控制与仪器的具体内部数据算法程序有关，与探测器类型关系不大。

3 结论与讨论

1）20种共200台直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪（其中包括8台累计剂量测量、12台剂量率测量）相对固有误差和重复性检测结果显示，相对固有误差总体上绝大多数都符合JJG 1009-2006中的规定，主要的不符合项目体现在重复性上。

2）进口仪器采用半导体探测器的较多，而国产仪器采用GM管探测器的较多。半导体探测器具有低功耗、高量程等优点，而GM管技术成熟、成本较低。检测结果显示，半导体型个人剂量监测仪的性能明显较好，主要是体现在相对固有误差方面，也就是说在仪器准确性上占优势，半导体型个人剂量监测仪多用于对仪器准确性要求较高的单位，比如核电站的个人剂量监测等。GM管型个人剂量监测仪在相对固有误差方面表现较差，但仪器的重复性还不错，也就是说仪器比较稳定，在一些主要考虑仪器报警的场所多采用这类仪器。总体上进口仪器的性能优于国产仪器，与所用探测器类型基本相符。我国核仪器行业起步较晚，多采用GM管型探测器，但是目前也有半导体型剂量计出现，且性能达到进口剂量计的水平，产品水平也在进步。

3）仪器说明书上显示各项参数均符合JJG 1009-2006中规定的的要求，但是检测结果显示满足JJG 1009-2006中规定范围的只有约60%。说明仪器厂家说明书的数据只能作为参考，实际使用应以专业机构的校准数据为准。

4 结语

根据直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）仪重复性和相对固有误差的测量结果，半导体型剂量计要优于GM管型剂量计，总体上目前进口仪器的综合性能优于国产仪器。

[1]全国电离辐射计量技术委员会.JJG 1009-2006直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪检定规程[S].北京：中国计量出版社，2006.

[2]中国核工业总公司.GB/T 12162.1-2000 用于校准剂量仪和剂量率仪以及确定其能量响应的X和γ参考辐射--第1部分：辐射特性及产生方法[S].北京：中国标准出版社，2000.

[3]全国核仪器仪表标准化技术委员会（SAC/TC30）.GB/T 13161-2015 辐射防护仪器 测量X、γ中子和β辐射个人剂量当量Hp(10)和Hp(0.07) 直读式个人剂量当量仪[S].北京：中国标准出版社，2016.

[4]全国核仪器仪表标准化技术委员会（SAC/TC30）.GB/T 4835-2008 辐射防护仪器：β、X和γ辐射周围和（或）定向剂量当量（率）仪和（或）监测仪[S].北京：中国标准出版社，2008.

[5]中国核工业集团公司.GB/T 12162.3-2004 用于校准剂量仪和剂量率仪以及确定其能量响应的X和γ参考辐射——第3部分：场所剂量仪和个人剂量计的校准及其能量响应和角响应的测定[S].北京：中国标准出版社，2004.

[6]何林锋.固定式环境γ辐射监测及其量值溯源[J].上海计量测试，2016（3）：9-11.

Comparison and evaluation of the main metering performance of common type direct reading personal dose equivalent (rate)monitors for X and gamma radiation

Sun Xun，Bai Xue，Yuan Jie，Zi Ming，Wang Yao，Chen Jianxin
（Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology）

Based on the JJG 1009-2006Direct reading Personal dose equivalent (rate) Monitors for X and Gamma Radiation, the level of protection X and gamma radiation air kerma standard device is selected as measuring standard for the common market of 20 different types of direct reading personal dose equivalent (rate) monitors , analysis and evaluation according to the repeatability of measurement results and the relative error can be seen, the performance of the imported monitors is better than that of the domestic monitors, semiconductor dosimeter is superior to the GM tube type dosimeter.

direct reading personal dose equivalent (rate) monitors;repeatability; relative intrinsic error