放射工作人员个人剂量监测, 目前一般采用热释光方法, 本人总结了多年实际工作中遇到的一些问题, 分析了在实验室中出现的误差, 总结了部分解决办法, 并提出了一些质量控制方法。

1 剂量计的选择

对放射工作人员开展个人剂量监测, 国际上逐步走向实用量Hp(d)的测量^[1], 我们国家也参加了比对^[2], 测量时一般采用鉴别式个人剂量计和双磷光体个人剂量计^[3], 但目前实际工作中并没有测量Hp(d), 仅是测量照射量, 剂量计往往是由热释光材料加外套构成。

对于热释光剂量计材料的选择, ISO、ICRP、CEC等组织提出了有关剂量计性能的试验程序^[4], 我国《个人和环境剂量监测用热释光剂量系统》 (GB 10264-88)也提出了热释光探测器的确定规则, 包括热释发光曲线、相对灵敏度、探测阈、均匀性、能量响应、在各种气候条件下的稳定性、残余剂量等。在众多的热释光材料中, LiF(Mg、Cu、P)具有近组织等效、且有高灵敏度的优点^[5], 成为目前最常用的热释光材料。

2 热释光材料的退火

所有的热释光材料, 在使用前都要进行高温退火, 目的是内部重新建立电子缺陷平衡, 从而再次使用, 这就要求每次退火温度和时间相同, 保持相同的电子缺陷平衡。

对于市售的热释光材料, 均提供标准的退火温度和时间, 使用专用的退火炉退火, 退火炉分手动和自动两种, 都要求温标正确反映热释光材料在退火炉炉膛内位置的温度; 热释光材料进炉前, 要求退火炉加热到热平衡, 时间从达到标准退火温度开始计时。如果退火温度过高或时间太长, 就会导致灵敏度永久降低, 温度太低或时间不够残存剂量就退不掉。

另外, 退火后要求快速冷却, 使深陷阱里的电子放出来, 消除辐照敏化引起的灵敏度增大现象, 保持灵敏度不变; 同时正确的标准退火, 能够保持发光曲线形状不发生畸变; 提高测量的重复性, 降低分散度。冷却一般使用铜制镀镍金属冷却板, 对于成型剂量计, 可以采用风吹加速冷却。对于粉末样, 我们采用医用铝制针盒, 盛样品置于装冷水的盘中, 鉴于LiF(Mg、Cu、P)的热传导能力较差, 可轻微晃动, 以达到快速冷却的目的。

3 热释光读出器^[6] 3.1 选择合适的测量程序

测量程序包括加热速度及预热温度和测量温度。画发光曲线, 以较低的速度加热, 有的读出器可以达到1℃/s。在常规测量中, 加热速度可以快点, 从而使加热时间尽量短, 恒温时间长点, 一般选择30至40℃/s。

根据发光曲线确定预热温度和测量温度, 发光曲线中的低温峰不稳定, 常温下就可以衰退, 因此测量中只能是使用较高温度的峰作为剂量峰, 经过一段时间的预热, 可以消除低温峰的影响。研究发光曲线发现, 低温峰和剂量峰并不存在一个明显的分界点, 这就要求预热需有一段时间; 对于剂量峰的高温端, 以不高于退火温度为宜。对于LiF(Mg、Cu、P), 我们选择的加热速度为30℃/s, 预热温度135℃, 预热时间10s, 测量温度240℃, 测量时间10s, 保证测量结果的稳定性好, 残存剂量率小。

3.2 保证读出器的稳定

热释光测量的精度与读出器的性能和使用有密切关系。读出器质量的关键在于长期使用的稳定性, 它与样品量的多少、样品在加热盘中的位置、加热盘的性能、参考光源的稳定度、高压的稳定度、光学系统的稳定性、光电倍增管的稳定性, 还有测量环境等因素有密切关系。

对于粉末样品的分样, 由于分样器每次震动次数和强度不一样, 重量差别可以达到10%, 另外过分震动会引起不同颗粒大小的粉末分离, 实验表明, 同批样品不同粒径的灵敏度不一样。这就要求不同操作者之间动作尽量一致。

样品在加热盘中的位置和形状影响读数, 我们曾试验过在方形加热盘不同位置放相同质量的LiF (Mg、Cu、P)粉末, 得到的计数相差可达20%, 另外, 样品厚度不同, 热释光的自吸收也不一样, 所以, 要求样品尽量摊平, 至少每次相同。加热盘在高温氧化下, 开始变黄, 逐步变黑, 既降低了对光的反射能力, 又降低了热传导性能, 可以用白绸布和去污粉擦洗加热盘, 直到擦光亮为止。

参考光源的目的是校正测量系统的灵敏度, 一般采用放射性同位素C-14和苯乙烯单体混合在一起制成塑料闪烁体, 参考光源一般安在样品抽屉内, 由于抽屉的抽动, 甚至象FJ-377或FJ-427的抽屉转动, 经过一段时间使用, 光源表面往往蒙了一层灰尘, 要求定期用擦镜纸轻轻擦净, 尽量避免划痕而影响发光均匀稳定。

在光学系统中, 由于环境灰尘和热释光材料的不洁, 使滤光片表面被油污、气污、灰尘覆盖, 大大降低了透光率, 因此除了定期使用擦镜纸清洁滤光片表面以外, 要求保持测量环境的干净, 及热释光材料的清洗、过筛, 防止加热时有害气体污染滤光片。

光电倍增管的稳定性, 一般涉及到的影响因素为高压变化, 高压变化1%, 增益变化10%, 长期使用, 逐步老化, 增益逐步下降, 高压越高, 老化越快, 因此要求在保持适当的灵敏度的前提下, 尽量使用低一点高压; 暗电流的影响, 尤其在维修或清洁光路系统后, 要求避光一段时间后再加高压, 减小暗电流。

对于读出器高压的稳定, 高压在读出器中可分为外部可调和内部闭环自动调节两种, 如防化院生产的RGD-3型热释光剂量仪就属于第一种, 光源变化、滤光片污染、光电倍增管老化都可能改变灵敏度, 通过手动改变高压可以保持灵敏度不变。对于内部闭环自动调节系统, 如北综的FJ-377和FJ-427热释光剂量仪, 光源、光路系统、光电倍增管的高压形成闭环系统, 内部可自动调节, 以保持灵敏度不变。如灵敏度有小的波动, 较容易调节, 但有大的改变, 则高压有可能急速上升, 因此开机后打开高压时要特别留意观察, 要手动调节高压, 保持灵敏度不变。

4 质量控制

为了保证个人剂量测量的质量, 经过多年的实践, 觉得下述控制办法比较有效。

4.1 定期检定

根据中华人民共和国国家计量检定规程《个人监测用X、γ辐射热释光剂量测量装置》 (JJG593-89)规定, 热释光剂量测量装置为强制检定仪器, 要求每年到计量部门定期检定。我们对全省热释光剂量测量装置多年的组织刻度比对。结果表明, 没有按时到法定计量检定部门作计量检定的仪器比对结果都较差^[7]。

4.2 参加比对

参加剂量计比对, 是对一个单位个人剂量监测质量的最好检验。历年来, 除了参加省内比对工作, 还参加了卫生部工卫所组织的刻度比对, 并且取得了较好的成绩, 标准值和测量值的误差:1995年为5%以内, 1996年为10%以内, 1997年为5%以内。参加剂量计比对, 可以提高测量技术。

4.3 定期自检

每次退火以后, 除了测量退火本底以外, 利用FJ-417照射器照射, 测量可以得到每批样品的效率和刻度因子, 避免了测量仪器的波动带来的误差。

4.4 本底测量

个人剂量监测, 要求扣除由于环境造成的本底照射, 我们给各地各单位随带本底外, 在固定的地方放置剂量计, 除和外地比较外, 每个测量周期还可以自我比较, 从而检验退火的效果, 比较每批样品的灵敏度, 保证测量的准确。