自从上世纪50年代第一次将热释光技术成功用于放射剂量的测量以来，热释光测量系统已经成为应用最为广泛的个人剂量检测系统。热释光技术的原理在于其敏感元件经照射后，所形成的电子或空穴处于亚稳态，经加热后其能量能以光子形式释放，其发光量与照射量之间存在着良好的线性关系。从原理可知，热释光个人剂量监测是一种相对测量方法，热释光剂量测量系统在使用前需要对受标准辐射场照射的剂量探测器进行测读，从而为读出系统赋值。笔者从探测器的筛选、照射、读出器的计数、校准因子的推导、标准盲样的验证以及利用自备辐照仪对热释光剂量测量系统的质量控制进行了探讨，保证了热释光剂量测量系统的稳定可靠。

1 实验设备与依据 1.1 热释光剂量测量系统

Harshaw3500TLD读出仪(美国)、GR-200A(LiF: Mg，Cu，P)探测器(防化研究院)、BR2000A热释光退火炉(北京瑞辐特公司)、FJ-417 ¹³⁷Cs辐照器(北京核仪器厂)。

1.2 标准剂量学

实验室国防科技工业电离辐射一级计量站。标准辐射源为¹³⁷Cs，有机玻璃注水模体大小为30cm × 30cm × 15cm。

1.3 依据文件

(JJG 593-2006)个人与环境监测用X，γ辐射热释光剂量测量(装置)系统。

2 方法 2.1 探测器的筛选

取110片GR-200A(LiF: Mg，Cu，P)探测器，在BR2000A热释光退火炉中240℃退火10min，快速冷却，然后用FJ-417 ¹³⁷Cs辐照器参考源照射114mR(空气比释动能1mGy)。在Harshaw3500TLD读出器读计数，按变异系数小于5%筛选探测器。仪器量程: Read Dosimeters模式，测量参数: TTP T₁ = 140℃，t₁ = 10s，T₂ = 240℃，t₂ = 20s，暗电流和噪声计数: 0.0486nC(要求小于0.4nC)参考光源计数: 189.6nC。

2.2 热释光剂量测量(装置)系统的校准

将按变异系数5%筛选出的探测器80个分为8组，每组10个，辐射7组，本底1组。将辐射组在标准剂量学实验室(国防科技工业电离辐射一级计量站)用标准辐射源137 Cs进行辐照，辐照时使用有机玻璃水模体(30cm × 30cm × 15cm)，提供Hp(10)分别为0.5，1.0，2.0，3.0，5.0，10.0和50.0 mSv的一组剂量元件，把辐照过的7组以及本底探测器在读出仪上进行测量，计算校准因子N。

2.3 校准因子的验证

将上述按变异系数5%筛选出的探测器20个，辐射1组，本底1组。将辐射组在标准剂量学实验室(国防科技工业电离辐射一级计量站)进行辐照，得到一定量Hp(10)的剂量探测器。将该探测器以及本底探测器在读出器上进行测量，应用校准因子计算其Hp(10)测量值，计算响应变化值。

2.4 自备辐照仪照射量与热释光剂量测量系统计数的关系

用(按变异系数5%筛选出)探测器70个，在240℃温度下退火10min，将探测器每组10个分为7组，辐射6组，本底1组。用自备FJ-417137Cs辐照器分别照射500、1 000、2 000、3 000、5 000和10 000 μGy。把辐照过的6组和本底探测器在读出器上进行测量，计算校准因子N’。

3 结果 3.1 探测器筛选结果

探测器110个，净发光计数平均值、标准差和变异系数分别为587.31、28.63和4.87%，符合变异系数小于5%的要求。

3.2 热释光剂量测量(装置)系统校准因子的测量与推导

校准因子N是剂量计要定度的约定值H除以剂量计的读数M所得的商，即: N = H/M，首次TLD校准因子的确定是通过在标准条件下照射一条标准曲线(刻度曲线)完成的，其中校准点个人剂量当量H_p(10)约定真值的公式是H_p(10) = F_p(10) × ka，将空气比释动能ka转换为个人剂量当量转换因子F p所用系数见表 1。经测量可获得7组TLD读数的平均值M_i，采用公式N = F_p(10) × ka/M计算TLD校准因子，然后判断所照剂量探测器的线性是否符合线性响应变化不大于10%的要求(见表 2)，最后用多组值N_i平均值法计算校准因子(见表 3)。

3.3 热释光剂量测量(装置)系统校准因子的验证结果

根据读出仪计数和校准因子计算评定值E的平均值和标准偏差，量值检验应满足了响应变化不大于15%，结果符合要求。

4 讨论

热释光剂量测量系统是一个包括退火、受照、检测等多步骤的复杂过程，其准确性和稳定性受探测器的分散性、能量响应、读出仪的稳定性以及退火、检测操作等多因素影响，其中探测器的分散性是影响检测结果的关键因素，也是比较难于达到要求的因素，本实验抓住剂量探测器分散性这一主要矛盾，将同批使用的剂量元件的相对标准偏差控制在5%以内，为热释光剂量测量系统检测结果的稳定可信提供了可靠的物质基础。

作为相对测量系统，热释光读出仪计数所推导出的剂量实用量是由标准剂量学辐射场赋予的。在放射防护研究领域，个人剂量限值是用有效剂量或组织或器官剂量作为剂量约束值的，这些防护量虽与人体损伤密切相关，但当量剂量和有效剂量实际上是不可直接测量的，通行的办法是利用可测的实用量作为防护量的一种合理近似的估计，这些实用量包括个人剂量当量HP(d)、周围剂量当量H^*(d)和定向剂量当量H’(d)。上述实用量可通过表 2所提供的换算系数由测得的空气比释动能值转换而来，而空气比释动能值则由标准辐射场给定的照射量而来。在TLD校准中，所涉及的物理量主要包括:空气比释动能K_a、空气吸收剂量D_a和照射量X。在校准TLD中，物理量的约定值是采用可溯源标准仪器测得的。在放射防护领域光子外照射中，可以认为空气比释动能K_a、吸收剂量D_a和照射量X在数值上的关系1Gy/K_a = 1Gy/D_a = 2.95 × 10^-2C· kg^-1(114.2R)/X是足够精确的^[1]。在热释光剂量测量系统的校准中，明确其量值传递关系是非常重要的。

热释光剂量测量系统在资质计量站的校准周期一般为一年，而在期间多次使用中，退火过程造成的剂量元件能响的变化、分散性的变大、读出仪灵敏度的波动和各种原因造成的读出系统的偏移等，都有可能使测量结果的准确性和稳定性受到影响，而采用自备的辐照仪对热释光剂量测量系统进行质量控制就显得非常必要。FJ-417 ¹³⁷Cs辐照器是一种可以给出固定照射量的小型标准辐照源，由于其没有应用标准剂量学实验室中的标准模体，其空气比释动能无法换算为个人剂量当量H_P(d)值。但是，在两次校准期间如果剂量元件以及读出仪都能保持良好和稳定状态，则FJ-417 ¹³⁷Cs辐照器所给予的空气比释动能与读出仪计数的比值N’应是一个不变的常数。因此，通过自备辐照仪周期性地对热释光剂量测量系统进行验证，可以达到质量控制的目的。