一种因参考光源强度变化导致的热释光剂量测量结果偏差的修正方法

黄国夫，施 锷，黄凌欣，陆月萍，陆建峰，方剑青

(浙江省辐射环境监测站，杭州 310012)

热释光剂量测量广泛应用于辐射环境质量监测、核设施和核技术应用场所及辐射工作人员的职业照射监测中[1-2]。在热释光剂量测量中，参考光源强度是测量所需的重要参数，参考光源读数的稳定性直接影响校准系数和测量结果的稳定性[3]，参考光源读数的高低直接影响测量数据的高低。在测量系统工作时，通过检查光源计数，即可直观反映仪器工作的状态及其稳定性。参考光源可由放射性同位素或LED光源制成，由长寿命C-14放射性同位素制成的参考光源具有发光均匀、性能稳定的优点，而LED光源会随测量温度高低而发生变化，因国内监管部门将C-14放射性同位素纳入放射源管理，目前国内采用LED光源制作参考光源，导致测量值发生偏差。

在实际工作中，参考光源强度随着测量环境条件而异，尤其是测量时的环境温度，所以同一测量设备在不同的环境温度下使用，其参考光源强度也会不同。常规的测量过程中，对于参考光源强度的变化，通过调整仪器的高压设置来改变参考光源强度，达到所需要的参考光源强度值才能开始测量，并且在测量的过程中要关注参考光源强度值满足测量要求，测量过程中需要经常调整高压参数值[4-7]。但调高高压参数会导致测量仪器暗电流的增加，进而导致测量值偏差增大[8-9]。频繁的调整高压参数，也会使仪器的稳定性变差。

针对实际测量中的问题，提出利用测量时的参考光源强度值与校准测量时参考光源强度值的变化，求出相应的修正系数(m)来进行测量结果修正，以提高测量的准确性。

1 实验方法

测量时高压以出厂设定值为准，设定高压不变。修正公式如式(1)：

(1)

式中：m为参考光源强度值修正系数；A0为仪器校准测量时的10 s参考光源强度平均值；A为测量时的10 s参考光源强度平均值。

环境中累积剂量率测量值的计算公式为：

(2)

其中：Di为布放点的空气吸收剂量率，nGy/h；m为测量仪器的参考光源强度值修正系数；K为刻度系数；Ii为布放点这一组读数的平均值；Io为运输(包含贮存)本底组读数的平均值；t为布放时间，h。

2 定量辐照剂量片验证

将两批不同测量仪所用的剂量片在上海计量研究院进行500 μSv剂量辐照实验，辐照后的剂量片分别用2台同一型号不同日期出厂的仪器进行测量，其测量时环境条件、参数、实际测量值及修正值结果列于表1。

从上述实验结果可知，实际测量时的参考光源强度计数与校准测量时的参考光源强度计数，对于测量仪器-1，二者相差8.4，相对偏差为-8.5%；对于测量仪器-2，二者相差7.1，相对偏差为-8.4%。利用校准测量时参考光源强度计数值与实际测量时参考光源强度计数值的比值作为修正系数(m)对测量计数进行修正，此次测量，对于测量仪器-1的m=1.093，对于测量仪器-2的m=1.092。修正后的测量结果比未修正的测量结果更接近标准值，测量结果更准确，相对偏差在5%以内[10]。说明修正方法在热释光剂量测量中可行。

3 实际应用

根据上述因参考光源强度变化引起的测量误差的解决方法，利用参考光源强度计数变化修正系数修正测量计数误差，对某核技术应用设施外围33个监测点位的TLD样片进行了测量。测量时仪器所在环境温度为28 ℃，湿度为60%RH，测量时仪器高压为出厂设置的691 V，测量时仪器10 s参考光源强度平均计数为88.6；仪器校准测量时环境温度为20 ℃，湿度为60%RH，校准测量时仪器高压为691 V，校准测量时仪器10 s参考光源强度平均计数为98.7，测量仪器的校准系数为1.037 μSv/读出值。测量时仪器10 s参考光源强度平均计数比校准测量时仪器10 s参考光源强度平均计数小，相差10.1，相对偏差达-10.2%，故按照公式(1)得到其测量修正系数m=1.114,实际测量计数与结果及修正后的测量结果列于表2。

表1 2台某型热释光剂量测量仪定值测量时的环境条件、测量参数及测量与修正结果Table 1 Environmental conditions, measurement parameters, measurement and correction results of two thermoluminescent dosimeters

表2 某核技术应用设施外围热释光剂量实际测量及其修正后的测量结果Table 2 The actual measurement and corrected measurement results of thermoluminescence dose around a nuclear technology application facility

续表2

从表2中可知，未修正前实际测量计数总体平均值为244.0，其剂量率总体均值为92.7 nGy/h；修正后的测量计数总体平均值为271.8，其剂量率总体均值为103.7 nGy/h，修正后的测量结果更符合实际情况。两者比较，测量计数相差27.8，相对偏差为-10.2%，计算的剂量率总体均值相差11.0，相对偏差为-10.6%。这与此次测量时10 s参考光源强度平均计数与校准测量时仪器10 s参考光源强度平均计数的相对偏差基本一致。

4 结论

在热释光剂量测量中，由于测量时环境条件的变化而导致的参考光源强度计数变化，进而引起测量结果偏差[11]。针对这一问题，提出利用测量时参考光源强度平均计数与校准测量时仪器参考光源强度平均计数求出修正系数对测量结果进行修正，而不需要调整仪器的高压设置，其修正系数随每次测量时的参考光源强度平均计数不同而不同。这一方法通过定量辐照剂量片的测量验证，能满足测量要求，证明其实际操作可行，准确度相对更高。该方法的应用，提高了测量的准确性，避免了频繁调整高压对测量仪器稳定性、寿命及测量结果的影响，简化了测量准备工作。实际用于核设施及核技术应用设施周围的热释光剂量测量，效果良好。