1982年印度的K·G· VOHKA等报道了[1]用双元件对CaSO₄：Tm进行补偿的办法。笔者认为这是一一个比滤片打孔更优越的补偿方法。在他们工作的启发下，我们设计了一种监测可靠，使用方便，价格低廉的TLD个人剂量计一双元件补偿剂量计，现报道如下。

一 基本原理

所谓能量补偿，简单地说就是随着射线能量的降低，滤片对射线吸收增加的趋势来抵消热释光元件的TL响应随射线能量的降低而增加的作用。但TL响应增加与滤片吸收增加的规律只是相似而并不一致，特别是在射线的能量低于几十个keV时，这种不一致的现象更加突出。双元件补偿方法是把TLD元件分成两半。一半B受原来强度的射线照射。一半A受强度因吸收而减弱了的射线照射。然后按一-定比例取A、B两半的TL相加作为剂量的读数。TL少了，B半的比分b就可以取得大些，A半的比分a取得少些，这相当于孔开得大些、多些。反之，B半的比分b就取得少些，A半取得多些，这相当于孔开得小些、少些。

取TL=a· TLA+b· TLB，或R=a·A +b·B为整个剂量计的读数或响应，则R值对能量的依赖达到极小。其中，A是A半元件的TL，B是B半元件的TL，a、b是各自的权重因子，R是整个剂量计的TL。

二 剂盘计的结构

双元件剂量计是将原来的诊断X线热释光剂量计改装而成，它由外壳、补偿套、塑料柱、剂量片四个部分组成。

双元件剂量计的外壳是塑料袖珍笔套。长8.5cm，直径1.2cm，可直接佩带在衣服上面。

补偿套由两层金属组成。里层为铜套，厚度为0.1cm，外层是锡套，厚度为0.05cm。整个补偿套的内径为0.7cm，外径为1cm，高为2 cm。

塑料柱由塑料管和聚乙烯膜组成，整个塑料管的直径为0.7cm，高度为4 cm。

剂量片是CaSO₄：Tm超薄Ⅱ型剂量元件，该元件直径为1cm，质量厚度是4mg/cm²。

组装时将两片剂量片分开卷入聚乙烯膜中，卷成柱状后插入补偿套内，使一个元件在补偿套内，一个元件位于补偿套外，最后将插有塑料柱的补偿套放入笔形外壳内拧紧，即成为-一个双元件剂量计。

三 滤片和权重因子的选择

根据文献所介绍的经验，在双元件剂量计中采用的是铜和锡的复合滤片，厚度也与报道相仿，铜厚0.1cm，锡厚0.05cm。考虑到改善方向响应，滤片被做成一个中空的园柱套。须过滤的TLD剂量片就放入园柱套中做为A片，另一个TLD剂量片伸出在园柱滤片外做为B片。由上海市标准计量局提供各种能量的辐射试验结果表明，权重因子a和b取a=0.85，b=0.085为佳。

规定，剂量计的刻度用⁸⁰Co的Y射线，并用A元件的灵敏度作为剂量计的灵敏度。即：

而

即为剂量计的测最值。实验指出，用此法进行测量在20keV至1250keV能区内，剂量计的能量响应≤±20%。

四 两个元件的TL比值对射线能量的响应

双元件剂量计里的两个热释光元件由于一个处于补偿套里，一个在补偿套外面，所以它们的T L比值对不同能量的射线来说是不一样的。总的趋势为射线能量越高，比值越小；反之，射线能量越低，比值越大。

在28keV至108keV能量范围内，将实验值回归，得到TL比值对射线有效能量响应的经验公式如下：

式中，y为射线有效能量，单位：KeV；x为两个热释光元件的T L比值，并定义处于补偿套外的元件的T L与处于补偿套内的元件的TL之比。这是一个十分有用的经验公式，利用这个公式，我们可以对监测周期内的射线有效能量进行不失准确性的估算，为进一步估算器官的剂量当量提供重要数据。这是双元件剂量计明显优于其它剂量计的一个特点。

五 剂量计的剂量学特性

剂量计的剂量学特性主要取决于元件的剂量学特性。双元件剂量计使用的超薄Ⅱ型TLD元件，其一般剂量学特性可见文献^[1]，值得注意的是，经过补偿的剂量计的方向响应往往是个突出问题。双元件剂量计由于在补偿套的结构上考虑了方向响应的改善，所以垂直于剂量计轴向的实际方向响应小到可以忽略，实验指出，在射线方向平行于剂量计轴向的极端情况下，对50k V的诊断X线TL响应偏小约30%。在实际应用中，单纯的轴向照射是不可能的。由于佩带剂量计人员的运动，辐射来自各个方向并且轴向比例很小，所以可以估计实际使用中的方向响应会更小。

六 比对与使用效果

为了验证双元件剂量计的实际测量结果是否可靠，我们进行了不同照射源（包括照射量和能量）照射下和x、r射线不同比例混合照射下的一。系列测量验证，并参加了4次全国卫生系统个人剂量计比对，部分结果见表 1和表 2。

从各次验证和比对结果看，双元件的测量值与照射值都符合得较好。这证明双元件剂量计的设计、测量和计算方法是比较合理的，是能真实反映客观情况的。

七 讨论 1 关于权重因子a、b及滤片厚度

采用双元件补偿方法，可以对一定滤片用计算而不是用实验来观察权重因子a、b对R的影响，这是极大的方便。例如通过计算对0.1cmCu+0.05cmSn复合滤片采用不同的权重因子a、b求得R值。以及与此R值相应的测量值对照射值的最大偏离∆波动在<±17%~<±20%之间，说明最大偏离△对a、b的变化依赖不大。

同样，选定a=0.85，b=0.085以后，观察△对滤片组成的依赖。将0.1cmCu+0.05cmSn复合滤片换成0.2cmCu的单一滤片，△值由<±27%仅增大到<±32%，同样可以得到较好补偿。可见，双元件剂量计对滤片材料和厚度的依赖性也不大，这为双元件剂量计的生产制造提供了很大的方便。

2 关于剂量计的灵敏度

CaSO₄：Tm在低能区（100keV以下），有很高的灵敏度，但是在用滤片打孔的补偿方法中，硬是将其压低以求得与高能区（200 keV以上的灵敏度保持一致。但在双元件补偿中，B元件不用滤片，所以在低能区依然保持其固有的高灵敏度。在计算R值时，虽然B元件所取得权重很小，但却起到主要作用。即在R值中0.085B>>0.85A。对于相同照射量，低能区的B要比高能区的B高出一个数量级。所以相应地它在低能区可测低一个量级的照射量。这也就是说，双元件剂量计在低能区的可测下F限比高能区低一个数量级。

3 关于用TL比值估算射线的有效能量

实验指出，利用双元件的TL比值估算射线有效能量的公式，在28keV至108keV能量范围内估算有效能量，其相对误差小于20%。即使适当扩大估算范围，例如从20keV至136keV，其相对误差也不大于21%。可见适当扩大经验公式应用范围。误差增加并不明显。但是必须注意。当TL比值接近1时，此公式即不适用。

其次，用这个有效能量估算公式，对另一种国外的双元件剂量计（补偿套组成为0.8 A1，0.6mmSn，0.3mmCu）的TL之比mm值进行有效能量估算，也可得到较好的结果。由此可见，从估算能量的角度来说，双元件剂量计对补偿套的要求也不严格。补偿套小的变化不会对估算结果的准确性产生大的影响。这一点为双元件剂量计成为一个既准确又价廉的剂量计创造了条件。

4 关于小剂量测量位的分散性比对

结果指出，双元件剂量计测小剂量的分散性较大。这是由于元件的磷光体少（约3mg），计数低所引起的。实验指出，不管多大剂量，只要读数达到500，分散性即可控制到±10%以下。否则，元件分散性再小也会在小剂量测量时产生较大误差。也就是说，要减小分散性，就必须增加计数，增加计数的途径有二条；一条是增加TL读数仪的灵敏度。例如我们将TL读数仪的灵敏度扩大了10倍以上。这时，5倍探测限的读数即可达到500，分散性为±5%。另一条是增加磷光体。如果将双元件剂量计中元件改用粉末（完全可能）。则计数还可以进-步增加，予计它将使分散性小于±10%的测量值比5倍探测限低得多。

5 关于元件分散性的稳定性

据用户反应，元件经一年使用后，分散性增大很多。这可能与剂量计的结构有关。因Ⅱ型元件是十分薄弱的TLD片。而在重复使用中装拆剂量计时须不断地将它们加以卷曲和机械磨擦，这就会造成元件上的敏感层有所脱落，而且每片元件脱落多少又各不相等。结果使原来比较一致的元件渐渐地分散了。因此，我们认为改用粉末作为探测元件是一举两得的事。既可增加灵敏度，又可减小分散性，缺点是要增加操作上的麻烦。