1 医用X射线防护材料衰减性能的测定与评价^[1] 1.1 衰减比

即核辐射经防护材料屏蔽衰减后减弱的倍数。测定衰减比的意义在于, 可以直观定量的确定某种防护材料可将某一线质的初始辐射减弱到什么程度。衰减比应按下述公式计算:

(1)

式中:F-衰减比; K₀-没有屏蔽物条件下所测量的空气比释动能率; K₁-有屏蔽物条件下所测量的空气比释动能率。

1.2 铅当量(mmPb)

在规定线质的线束中和规定的测量条件下, 所测防护材料与参考物质标准铅片(纯度为99.99%, 厚度精度为±0.01mm)具有相同衰减程度时所相当的铅片厚度(mmPb)。铅当量(mmPb)按下述方法测量:

1.2.1 标准化线质的选择

如表 1所示。

1.2.2 防护材料铅当量(mmPb)

检测条件如图 1所示。

1.2.3 铅当量的计算

标准铅片迭代法即在选定的线质和测量条件下, 首先在探测器的参考点测量无标准铅片时的空气比释动能率, 然后分别测定放置不同标准铅片时的空气比释动能率, 并依据所测值绘出初始空气比释动能率随标准铅片厚度的衰减标准曲线。测定X射线防护材料时, 将所测经防护材料衰减的空气比释动能率在标准衰减曲线上查出对应的铅片厚度, 即品进行测量。对于防护材料铅当量的测定, 国外通常采用的线质为:100kV, 0.25mmCu, 我国通常采用的线质为: 120kV, 2.5 mmAl。

1.3 非均匀性V的计算

防护材料的非均匀性用衰减当量单次测量值δ₁偏离其平均值δ的最大偏差来表示。测量方法:在所测防护材料上选取5到10个有代表性的部位, 测量衰减当量单次测量值δ₁, 按下式计算其平均值-δ.

(2)

非均匀性按下式计算:

(3)

1.4 使用仪器要求

X射线辐射源:高稳定度X射线机。要求其X射线管电压百分波纹率≤ 4%。辐射探测器:辐射剂量仪, 要求探测器对X射线能量响应的依赖性在管电压40kV~ 400kV范围内≤ ±20%, 探测器灵敏体积的直径和长度≤ 50mm。

1.5 结果评价 1.5.1 铅当量的评价^[2]

铅橡胶个人防护材料及用品防护性能评价标准要求示于表 2中。

1.5.2 铅玻璃防护制品铅当量的评价标准要求^{[3, 4]} (表 3) 1.5.3 诊断X射线防护器具(防护屏、防护室、防护椅、防护门、防护面罩等)评价要求(表 4)^[5] 1.5.4 医用诊断X射线机机房的防护标准要求^[6]

摄影机房中有用线束朝向墙壁的防护当量要求≥ 2.0mmPb; 摄影机房中其侧面墙壁的防护当量要求≥ 1.0 mmPb。(注意:单管头200mA的X射线机机房的面积应≥ 24m²; 双管头X射线机机房的面积应≥ 36 m²。)

2 铅橡胶/塑料板物理性能的测定和评价方法 2.1 需要检测的物理性能参数

铅橡胶需要检测的物理参数示于表 5中。

2.2 铅橡胶/塑料板物理性能参数的定义和计算方法^[7-9] 2.2.1 扯断强度

试样拉伸至断裂过程的最大应力。拉伸应力为拉伸试样时所施加的力与试样的原始截面积之比。扯断强度按下式计算:

(4)

式中:TS_b扯断强度, MPa; F_b拉力机记录的最大力值, N; W_试样狭小平行部分宽度, mm; t_试样长度部分的厚度, mm。测量试样要求:测量试样至少测量3个, 试样厚度为2 mm, 试样形状采用哑铃状试样, 其形状示于图 2中。

2.2.2 扯断伸长率

试样在拉断时的伸长率。扯断伸长率按下式计算:

(5)

式中:E_b─扯断伸长率, %; L_b─试样断裂时狭小平行部分的伸长长度, mm; L₀─试样拉伸前狭小平行部分的初始长度, mm。

2.2.3 扯断永久变形率

试样在拉断时3 min后狭小平行部分长度的变化率。扯断永久变形率按下式计算:

(6)

式中:E_y—扯断永久变形率, %; L_y—试样断裂后, 放置3 min对接起来的狭小平行部分的长度, mm; L₀—初始狭小平行部分的长度, mm。

2.2.4 撕裂强度

垂直于割口平面的外力作用于规定的直角型试样, 拉伸试样撕裂割口所需的最大力除以试样的厚度。撕裂强度按下式计算:

(7)

式中:T_s─撕裂强度, kN/m; F─试样撕裂时所需的力, N (取最大值); d─试样厚度中位数, mm。试验结果以每个方向适应样的中位数和最大最小值表示, 数值准确到整位数。

测量试样要求:测定撕裂强度采用直角形试样, 试样至少测3个, 试样厚度为2 mm。直角型试样的形状示于图 3中。

2.2.5 试样厚度的测定测量仪器

试样厚度用专用测厚仪测定, 仪器如图 4所示。

测量方法:①右手拇指按住压力手柄, 向下按下抬起压杆, 将试样放置在试样平台上后, 放松压力手柄, 压杆自然下降, 与试样平面接触时, 测读指示盘上的示值。②在测点相距至少6mm的不同位置测量硬度值5次, 取中位数。

2.2.6 硬度(邵尔A)的测定^[9]

测量仪器:测量铅橡胶硬度使用邵尔A硬度计, 仪器如图 5所示。

试样要求:厚度至少6 mm, 厚度不够可用3层2 mm厚的试样叠加。

检测方法:将试样放置在试样平台上, 右手握住压力手柄, 用力向下按下手柄, 试样平台垂直向上升起, 直至与上方固定压针压实, 试样平台不能上升为止。此时读取硬度计指示盘上的示值, 在相距至少6mm距离的不同位置测读5次, 取中位数作为测定结果。

2.2.7 老化试验前后的硬度变化硬度变化

按下式计算:

(8)

式中:H—试样老化前后硬度的变化; X_a—试样老化后的硬度测量值; X_b试样老化前的硬度测量值。

2.2.8 老化试验

老化实验使用老化试验箱, 试样在高温和大气压力下的空气中老化后测定其性能, 并与未老化试样的性能做比较。老化方法与要求阐述如下:①将老化试验箱的温度调至70℃, 将老化试样呈自由状态悬挂在老化箱内进行试验, 老化试样取3个或5个。②试样放入老化箱后即开始记录老化时间。老化时间选择72h或96h, 到达规定时间后取出试样。③将取出的试样置于室温环境下进行环境调节16h~ 144h, 按上述方法进行相关性能测量。

2.3 检测结果评价^[2]

铅橡胶/塑料板的物理性能检测结果按表 6中的要求进行评价。就铅橡胶/塑料板的质量而言, 扯断强度、扯断伸长率、撕裂强度越大越好, 扯断永久变形和硬度(邵尔A)越小越好, 扯断降低率、伸长率降低率和硬度变化(邵尔)越小越好。

由于铅橡胶和铅塑料板中含有氧化铅, 氧化铅含量越高, 则铅当量就越大, 而其物理性能就越差。因此, 在铅橡胶和铅塑料板的生产过程中, 为使产品即符合铅当量要求, 又要符合物理性能要求, 就应综合考虑橡胶或塑料与氧化铅配比问题。

3 密封γ放射源容器、测井用源罐放射卫生防护检测与评价^{[10, 11]} 3.1 使用仪器

使用X-γ剂量(率)仪或X-辐射巡测仪、α、β沾污仪、中子周围剂量当量(率)仪。

3.2 检测方法

射线辐射剂量率检测:测量大型贮源容器时, 测量点应对准放射源容器内贮源位置, 距贮源容器表面1m处测量辐射剂量率水平。测点分布为:以贮源容器表面1m处为圆布置测量点, 每隔45°角设置1个测量点, 责围绕贮源容器周围应设置8个测量点, 距贮源容器顶部中心表面1m处设置1个测量点。测量小型贮源容器时, 只需检测四周及顶部和底部表面1m处的辐射剂量率既可。需要时, 应检测贮源容器表面5cm处辐射剂量率水平, 通常按贮源容器前、后、左、右和顶部测量其表面辐射剂量率。

密封放射源容器和测井用源罐表面、沾污测量:沿贮源容器周围间隔45°角或90°角和顶部选取测量点。测量表面污染时, 探头表面距贮源容器表面距离为0.5cm, 测量表面污染时, 探头表面距贮源容器表面距离为1.0cm。

测井用源罐辐射剂量率检测:检测²⁴¹Am-Be中子源贮源容器时, 要在所选检测点同时测量射线辐射剂量率和中子周围剂量当量率, 检测方法与上述方法相同。测量结果按中子和射线辐射剂量之和计算。

3.3 α、β表面沾污检测数据处理与结果计算

计算所测数据的平均值和实验标准偏差(C_a±S), 实际沾污水平按下述公式计算:

计算α表面沾污水平:

(9)

式中:A_α ─实际α表面沾污水平(Bq/cm²); C_a─测量平均值(C/s); R_α─仪器校准因子(Bq^-1· s^-1· cm²)。计算表面沾污水平:

(10)

式中:A_β ─实际β表面沾污水平(Bq/cm²);C_β─平均值(C/s); R_β─仪器校准因子(Bq^-1· s^-1· cm²)。

注:若测量时选择以“ C/min”为单位, 则应除以60s, 转换为“C/s”单位时按(9)、(10)式计算、表面沾污水平。

3.4 评价标准要求^[10]

密封γ放射源容器辐射防护评价标准要求见表 7。测井用源罐辐射防护评价标准要求见表 8。

运源车辐射剂量水平的测定^[11] :运源车分为专用和兼用两种, 要求测量运源车驾驶员座椅部位、车厢外表面和距车厢外表面2m处的辐射剂量率, 其测量点的选取应为:驾驶员座椅部位、副驾驶员座椅部位、车厢外表面左右两侧前中后各部位、对应车厢外表面距各测点2m处位置。运源车内外的空气比释动能率控制要求示于表 9中。

放射防护器材种类繁多, 笔者对常用的一些放射防护器材的检测方法和评价要求进行概括和论述, 以期作为放射防护器材检测与评价之参考。