放射卫生  1988, Vol. 1 Issue (1): 21-24  

引用本文 

尉可道. 仪器校准的刻度量与放射防护的量之间的关系[J]. 放射卫生, 1988, 1(1): 21-24.

文章历史

收稿日期:1988-09-16
仪器校准的刻度量与放射防护的量之间的关系
尉可道     
卫生部工业卫生实验所
摘要:本文给出了在现代放射卫生防护的外照射监测中,由测量仪器(元件)校准后的刻度量换算成放射防护中需要评价的限值量(或其近似估计),所采用的转换系数,文章重点介绍了ICRU-39号报告中给出的四个实用量的有关数据,可供从事外照监测的防护人员参考。

随着放射防护的发展,共所应用的量和单位一直处在不断演变之中。目前,在现代放射防护外照射监测中所应用的辐射量可区分为三种:①封度量(Calibration quantity):它用以表征辐射场的特性,为可测量的无受体的量,如照射量(x)、空气吸收剂量(Da)、空气比释动能(Ka)和粒子的注量(Φ)等:②剂量当量限值量(Limiting quantity):为放射防护中剂量限值所使用的基术限量,为不可测量的有受体的量,如器官(或组织)的平均剂量当量(HT)、有效剂量当量(HE)和剂量当量指数量(HI),前两个量称为基木限值量,后一个量称为次级限值量;③剂量当量实用量(operational quantity):评价辐射防护仪器测量的实际应用的量,可用它对基本限值量作近似的估计,其特征为可测量的有受体的量。1985年2月正式出版ICRU-39号报告,提出了用于环境(场所)监测和个人监测的四个剂量当量的实用量。它们分别称为周图剂量当量H*(10)、定向剂量当量H'(0.07)、深部个人剂量当量Hp(10)和浅表个人剂量当量H'(0.07)。前两个量是针对环境(场所)监测用的,用H*(10)描述强贯穿辐射场的防护量,是处于该点的人体的有效剂量当量的近似估计,用H'(0.07)描述羽贯穿辐射场的防护量,是考察处于该点的人体表面剂量的限值。后两个量是针对个人监测用的,Hp(10)适用于被强贯穿辐射照射的人员的有效剂量当量的近似估计,而Hs(0.07)是对弱贯穿辐射照射的人受照皮肤的剂量当量的适当估计。

以上三种辐射量用图 1表示,给出他们量的名称和相互关系。某些量的比值称为转换系数(Conversion Coefficients),在规定的条件下由某一给定的量得出另一个量时,就使用这些转换系数。

图 1 外照射监测中使用的辐射量及其相互关系

环境(场所)和个人监测仪器(或元件),在辐射场中给出对辐射的响应值(仪器读数),通过校准给出上述的某一个封度量(如对光子用照射量X,对β粒子用吸收剂量D,对中子用注量Φ)的仪器测量的量。这一步跑就是对仪器(或元件)进行校准(刻度)的过程。为了使仪器能给出准确刻度量值,需要建立参考辐射场和标准仪器及相应的实验宝,以进行刻度量值的复现和传道。木文不讨论校准过程中某些问题和造成的误差来源,面着重讨论,一旦仪器(或元件)通过校准得到了测量的制度量,如何再转换成放射防护的量(如实用量),最终给出基本限值量(如有效剂量当量或皮肤剂量当量)这一过程。由仪器的刘度量转换成实用量,或由实用量再转换基本限值量的过程中,所采用的转换系数与射线的种类、能量、辐射的入射方向(或照射的几何条件)、受体(人体、休模、1CRU-球)的情况和仪器(或元件)的佩带位置等有密切关系。所造成的误差也与这些因素的一种或几种相关联。图 2给出对一个环境(场所)或个人剂量监测仪器(元件)的读数最终表示有效剂量当量或皮肤剂量当量的评价时,所经过的步骤和所要采用的转换系数。在有的文献中将图 2中四个系数:仪器读数修正系数、刻度系数、转换系数(1)和(2)用一个总系数代替,称为评价系数(evaluation factor)。这样,仪器(或元件)的读数采以评价系数,得到被评价的数值(evaluated vnlues),即有效剂量当量或器官(组织)的剂量当量的评价。

图 2 外照射监测仪器(元件)读数值的修正、刻度与转换的评价过程

表 1给出光子由刻度量(空气比释动能)转换成实用量的转换系数,即光子的周围和定向剂量当量与空气比释动能的比值。可见在光子能量70keV左右有一个峰值,H*(10)/Ka≈1.75,H'(0.07)/Ka≈1.61。

表 1 光子定向和周围剂量当量与空气比释动能比值(平行束)(Sv/Gy)

表 2表 3给出光子和中子的由实用量转换成基本限值量的转换系数,即光子和中子的有效剂量当量与周围剂量当量的比值,皮肤剂量当量与定向剂量当量的比值。并分别给出了它们与能量的关系和照射几何条件的关系,(前向-AP,背向-PA,各向同性-ISO)。

表 2 光子和中子有效剂量当量(HE)与周围剂量当量(H*(10))的比值(单向平行束,ICRU球中,前向和背向几何条件)(Sv/Sv)

表 3 光子和中子的皮肤剂量当量(Hsk)与定向剂量当量(H'(0.07))比值(前向照射、各向同性照射几何条件,ICRU球)(Sv/Sv)

表 2可以看出以下几个特点:

(1)对于光子而言,HE/H*(10)比值是随光子能量的变化而变化,对前向照射,在光子能量0.1~10MeV范田,H*(10)≌HE,用H*(10)大体反映受强贸穿辐射照射的人体的有效剂量当量HE。但是光子能量小于70keV时,则H*(10)对HE的过高估计是不可接受了,即HE/H*(10)比值在这个低能区为0.79~0.19交化。所以说,对于医用诊断X线放射防护领城的场所监测,用H*(10)这个量估计有效剂量当量,达到不容接受的高估程度(高达数倍)。另一方面,HE/H*(10)比值也随照射的几何条件而交化,尽管H*(10)要求各向同性,但是HE是依赖入射方向的,造成了HE/H*(10)在不同照射几何条件下的差异。从表 2给出的背向照射的HE/H*(10)比值可见,H*(10)对HE的高估比前向照射严重的多(高达数十倍)。从文献资料看,最不利的是侧向(高达数百倍)。

(2)对于中子而言,在100keV处的前向照射的情况,HE/H*(10)比值等于0.29,对HE过高几倍的估计。在背向照射的情况下其比值为0.08,对HE过高几十倍的估计,这种情况不能用H*(10)估计HE,需要进行更为复杂的测量。

表 4给出了光子的用于个人剂量监测仪器(元件)刻度量(空气吸收剂量)换算成实用量的转换系数,即光子的深部个人剂量当证Hp(10)和浅表个人剂量当量Hs(0.07)与空气吸收剂量的比值。

表 4 光子深部和浅表个人剂量当量与空气吸收剂量比值(平行束、ICRU球)(Sv/Gy)

根据国际放射防护委员会第51号出版物所述,木文表 2表 3中的有关光子和中子有效剂量当量与周围剂量当量的比值,皮肤剂量当量与定向剂量当量的比值:可以应用于个人剂量监测中的剂量计的实用显转换成相应的基本限位量的计算,即有效剂量当量与深部个人剂量当量的比值,和皮肤剂量当量与浅表个人剂量当量比值的计算。

根据对周围剂量当量H*(10)定义,它是一个与各辐射线束的入射方向无关的量,它没有角响应,即它要求探测器具有各向同性的角响应。因此H*(10)只与参考点的位置有关,不与辐射的入射方向有关,仅对探测器的H*(10)要作能响校正。而对于其余的三个实用量,定向剂量当量H'(0.07)、深部个人剂量当量Hp(10)和浅表个人剂量当量Hs(0.07),按定义它们都是有方向性的量,除了对它们作必要的能量响应的校正外,还必须作角响应的校正。表 5表 6给出光子定向剂量当量H'(0.07)和H'(10)与空气比释动能Ka的比值,它们分别适用于Hs(0.07)和Hp(10)的角响应的校正。

表 5 不同角度入射的光子定向剂量当量H'(0.07)与空气比释动能的比值(平行线束)

表 6 不同角度入射的光子定向剂量当量H'(10)与空气比释动你的比值(平行线束)

对于光子辐射,如果仪器或元件卖数值经过卖数修正和制度校准给出照射量(X),则利用下式给出空气中比释动能(ka)或吸收剂量(Da):

Da-ka=8.73×10-3×X

Da和ka以戈瑞为单位,X以伦琴为单位。

对上述公式,设测量点处达到带电粒于平衡而且韧致辐射损失包略不计,两个条件得到调足才成立。

参考文献
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