摘要
目的 驗證和探討4種常用輻射檢測儀器（6150AD6+6150AD-b型劑量儀、FH40G+FHZ672E-10型劑量儀、451P型電離室劑量儀和AT1123型劑量儀）的時間響應修正方法。
方法 在X射線照射持續時間為500、200、100和50 ms情況下，記錄儀器顯示周圍劑量當量率；根據電阻R和電容C串聯電路（RC電路）的時間響應修正公式對數據進行時間響應修正。
結果 AT1123型劑量儀測量值與照射持續時間沒有相關性，其他3種劑量儀測量值隨照射時間變化明顯。
結論 AT1123型劑量儀測量值可以不進行時間響應修正，其他3種劑量儀測量值可通過時間響應修正公式進行修正。源PDF下載鏈接
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輻射防護檢測中經常需要檢測射線照射持續時間短（ms - s的量級，甚至ns - ms量級）的X射線裝置所在工作場所。療診斷中的計算機X射線攝影（CR）和數字X射線攝影（DR）以及介入放射學使用的射線裝置在攝影模式時單次照射時間在ms - s量級，工業應用中的脈沖X射線機的單次照射時間甚至可達ns - ms量級。為了得到準確的檢測結果，在射線照射持續時間短的情況下進行檢測，應選擇響應時間小于射線照射時間的儀器，否則需要對儀器測量值進行響應修正。按照經典的電子學理論，對于電阻R和電容C組成的串聯電路（RC電路）有時間響應的修正公式,電離室型儀表測量結果經修正后才能用于判斷被檢測工作場所的輻射水平是否滿足國關標準要求。目前,輻射檢測儀器時間響應修正方法尚無定論,因此對輻射檢測儀器時間的研究非常必要。本研究使用輻射防護檢測中用的4種類型檢測設備,在照射持續時間為50 - 500ms的情形下進行測量,并使用時間響應修正公式對儀器測量值進行修正及探討,將有助于推動常用輻射檢測儀器時間響應修正方法的合理應用。
材料與方法
1.測量對象:4種類型的劑量儀分別為德國Automess公司生產的6150AD6+6150AD-b型劑量儀、美國Thermo公司生產的FH40G+FHZ672E-10型劑量儀、美國Fluke公司生產的451P型電離室劑量儀和白俄羅斯ATOMTEX生產的AT1123型劑量儀。
2.儀器:美國GE公司生產的Brio型用X射線攝影設備。
3.測量方法:X射線機工作電壓80kV,電流200mA,照射持續時間分別設置為500、200、100和50ms,照射后記錄防護門外30cm處各劑量儀顯示的周圍劑量當量率*大值,該值乘以儀器校準因子得到測量的周圍劑量當量率。對于電離室型劑量儀,其RC電路時間修正公式為：
D（t）=h(1-e-t/τ)
式中,D(t)為t時刻儀器測量的周圍劑量當量率,μSv/h;h為輻射場所實際的周圍劑量當量率,μSv/h;t為時間,s;τ為RC電路的時間常數,s,儀器響應時間為2.197τ。
4.質量控制:4種類型的劑量儀均經過中國計量科學研究院的檢定或校準,測量時均在檢定或校準的有效期內。
結果
1.AT1123型劑量儀:AT1123型劑量儀在短時間測量模式下(>30ms)測量值隨著照射持續時間的變化見表1。相同照射時間條件下多次測量時,各樣本相對標準偏差均<13%。對50~500ms測量的所有9個測量值,樣本相對標準偏差均<10%。本次測量是在AT1123型劑量儀選擇短時間測量模式下進行的,儀器測量值與照射持續時間沒有相關性,其測量結果可以不進行時間響應修正,這與儀器說明書是一致的。
2.451P型電離室劑量儀、6150AD6+6150AD-b型劑量儀和FH40G+FHZ672E-10型劑量儀:3種劑量儀測量值列于表2~4,表中數據已扣除本底。表2中測量值變化范圍為0.47~5.07μSv/h,表3中測量值變化范圍為0.53~5.20μSv/h,表4中測量值變化范圍為0.64~7.76μSv/h,這3種設備的測量值隨照射持續時間變化明顯,同一儀器不同照射時間時,其測量值差別可達一個量級;與ATl123的顯示平均值比較差別接近兩個量級。但相同照射時間條件下多次測量時,樣本的標準偏差較小相對標準偏差均<10%。
3.時于間響應修正結果:選取AT1123型照射持續時間*長(500ms)的測量值(41.4μSv/h)作為
公式(1)中輻射場所實際的周圍劑量當量率h的值;需要指出6150AD6+6150AD-b型劑量儀和FH40G+FHZ672E-10型劑量儀為塑料閃爍體型探測,本研究也使用公式(1)進行修正,探索其可行性。對451P型電離室劑量儀、6150AD6+6150AD-b型劑量儀和FH40G+FHZ672E-10型劑量儀同時選500ms時測量值(5.07、5.20和7.76μSv/h)分別作為D(τ)代入公式(1),可以求出τ,分別為3.82、3.72和2.41s。然后使用計算得到的τ值和公式(1)對儀器測量值進行修正,修正值列于表5。從表5可以看出,3種劑量儀的修正值與h值
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表1不同照射時間AT1123型劑量儀測量的周圍劑量當量率(μSv/h)
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照射時間（ms）
|
*次
|
第2次
|
第3次
|
平均值
|
標準偏差
|
|
500
|
41.4
|
—
|
—
|
41.4
|
—
|
|
200
|
45.1
|
45.1
|
46.0
|
45.3
|
0.99
|
|
100
|
41.4
|
49.7
|
—
|
45.5
|
5.85
|
|
50
|
35.9
|
44.2
|
46.0
|
42.0
|
5.39
|
|
注：“—”表示未測量,數據已扣除本底,本底平均值為0.10uSv/h。為劑量儀顯示值乘以校準因子
|
|
表2不同照射時間451P型電離室劑量儀測量的周圍劑量當量率(μSv/h)
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|
照射時間（ms）
|
*組
|
第2組
|
第3組
|
平均值
|
標準偏差
|
|
500
|
5.07
|
—
|
—
|
5.07
|
—
|
|
200
|
1.99
|
2.12
|
2.01
|
2.04
|
0.07
|
|
100
|
0.98
|
1.06
|
—
|
1.02
|
0.06
|
|
50
|
0.55
|
0.55
|
0.47
|
0.53
|
0.05
|
|
注:“—”表示未測量,數據已扣除本底,本底平均值為0.10μSv/h。為劑量儀顯示值乘以校準因子
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|
表3不同照射時間6150AD6+6150AD-b型劑量儀測量的周圍劑量當量率“(uSv/h)
|
|
照射時間（ms）
|
*組
|
第2組
|
第3組
|
平均值
|
標準偏差
|
|
500
|
5.2
|
—
|
—
|
5.20
|
—
|
|
200
|
2.65
|
2.69
|
2.30
|
2.55
|
0.22
|
|
100
|
1.23
|
1.27
|
—
|
1.25
|
0.04
|
|
50
|
0.57
|
0.53
|
0.61
|
0.57
|
0.04
|
|
注:“—”表示未測量,數據已扣除本底,本底平均值為0.10μSv/h。為劑量儀顯示值乘以校準因子
|
|
表4不同照射時間FH40G+FHZ672E-10型劑量儀測量的周圍劑量當量率(μSv/h)
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|
照射時間（ms）
|
*組
|
第2組
|
第3組
|
平均值
|
標準偏差
|
|
500
|
7.76
|
—
|
—
|
7.76
|
—
|
|
200
|
2.95
|
3.02
|
2.90
|
2.96
|
0.06
|
|
100
|
1.49
|
1.50
|
—
|
1.49
|
0.01
|
|
50
|
0.64
|
0.70
|
0.72
|
0.69
|
0.05
|
|
注:“—”表示未測量,數據已扣除本底,本底平均值為0.10μSv/h。為劑量儀顯示值乘以校準因子
|
|
表5 3種劑量儀測量不同照射時間周圍劑量當量率的修正值
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劑量儀
|
照射時間（ms）
|
測量值平均值(μSv/h)
|
修正值(μSv/h)
|
|
6150AD6+6150AD-b
|
500
|
5.20
|
41.4
|
|
200
|
2.55
|
48.7
|
|
100
|
1.25
|
47.2
|
|
50
|
0.57
|
42.7
|
|
FH40G+FHZ672E-10
|
500
|
7.76
|
41.4
|
|
200
|
2.96
|
37.2
|
|
100
|
1.49
|
36.7
|
|
50
|
0.69
|
33.5
|
|
451P
|
500
|
5.07
|
41.4
|
|
200
|
2.04
|
40.0
|
|
100
|
1.02
|
39.5
|
|
50
|
0.53
|
40.5
|
|
（41.4 μSv/h）的*大偏離均<20%,修正結果接近h值。
|
討論
根據以上測量和分析,針對測量情形,451P型劑量儀、6150AD6+6150AD-b型劑量儀、FH40G+FHZ672E-10型劑量儀在射線照射持續時間短的情形下的測量值是可以進行時間響應修正的,公式(1)中的r值可取3.82、3.72和2.41s。但根據相關研究,此時計算的r值是否與該儀器的時間常數一致,還需要進一步討論。
另外,需要指出本次測量的輻射場較高,當輻射水平低一個量級以上且照射時間<200ms時,儀器測量值會接近本底,本底的統計漲落會對修正結果造成很大的影響,甚至不能進行修正,比如實際周圍劑量當量率為2.5μSv/h且照射時間為200ms時,根據公式(1)和上面計算的r值,可推導出3種儀器的測量值僅為0.15、0.18和0.12μSv/h,這些值與本底值0.10μSv/h已非常接近。
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