中国辐射卫生  2013, Vol. 22 Issue (3): 353-354  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2013.03.040

引用本文 

刘超, 王丽, 邢亚飞, 陈渝. 热释光法对闪光X射线发生装置的放射防护监测[J]. 中国辐射卫生, 2013, 22(3): 353-354. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2013.03.040.

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收稿日期:2012-10-19
热释光法对闪光X射线发生装置的放射防护监测
刘超 , 王丽 , 邢亚飞 , 陈渝     
兵器工业卫生研究所,陕西 西安 710065
摘要目的 探讨采用热释光法对闪光X射线发生装置进行放射防护监测的可行性。方法 触发闪光X射线发生装置曝光7次, 比较热释光法与几种常见直读式X射线检测仪的测量结果。结果 发现热释光剂量计能够对闪光X射线装置发射的脉动X射线做出有效响应。并且在照射方向距X射线管10m以内, 热释光法测量结果与理论推算值非常接近。结论 通过对某研究所闪光X射线发生装置工作现场实际监测, 证明热释光法可用于对闪光X射线装置进行放射防护监测。
关键词热释光    闪光X射线发生装置    放射防护监测    

闪光X射线发生装置是研究不透明介质内部事物运动规律及形态变化过程的重要测试装置。用它来观察伴有灰尘、烟雾产生的高速过程(如射击、碰撞和爆炸)是非常有效的。目前已被广泛的用于弹道过程,雷管爆炸、聚能射流侵彻,爆炸复合、土中空腔动态膨胀,高速碰撞等过程的研究[1]。该技术有两个鲜明的特点:①能穿透不透明介质,从而使一般光学摄影无法看到的各种事物显现出来; ②有非常短的曝光时间,一般在10-7~10-8s范围内[2]。由于该装置应用越来越广泛,随之而来的放射防护问题也越来越受到广大用户的关注。由于该装置曝光时间非常短,常规的辐射防护监测仪器很难凑效,下面就闪光X射线发生装置放射防护监测中的问题进行讨论。

1 仪器和实验方法 1.1 实验仪器 1.1.1 X射线发生装置

闪光X射线发生装置Ⅰ,瑞典ScandiflashAB公司生产,设备型号:450S型; 输出电压:160~480kV; 峰值输出电流:10kA; 脉冲宽度:20 ns。闪光X射线发生装置Ⅱ,瑞典ScandiflashAB公司生产,设备型号:1200型,输出电压:500~1200kV; 峰值输出电流:10kA; 脉冲宽度:20ns。

1.1.2 X射线辐射防护监测仪器

FD-3013H型X、γ辐射仪:上海申核电子仪器有限公司(原核工业总公司上海电子仪器厂),上海计量测试研究院华东国家剂量测试中心计量; ThermoRadEyeG-10型个人剂量报警仪:美国热电,国防科工委放射性计量一级站计量; 451P型电离室剂量和剂量率检测仪:产地美国,中国计量科学研究院检定; JB402型X、γ辐射个人剂量报警仪(受检单位自购); 热释光剂量计读取装置、退火炉、冷却炉:北京博创特科技发展有限公司生产; 热释光剂量计:0.4mm厚LiF(Mg,Cu,P)剂量片安装于BR—J4000型热释光剂量盒内构成(剂量片分散性≤ ±2%),热释光剂量计经中国计量科学研究院标准60Co放射源刻度。

1.2 实验方法 1.2.1 热释光剂量计测量方法

① 退火条件:退火温度240℃,恒温退火10min。②冷却条件:5℃条件下,冷却20s。③测读条件:20℃/s升温速度升至140 ℃并保持20s,再以20℃/s升温至240℃,保持20s,仪器自动记录测量结果。

1.2.2 监测方法

① 主照射方向输出剂量监测:清空直读式仪器历史记录,用支架将上述检测仪器固定在X射线管照射方向距X射线管一定距离处,检测仪器探头正对射线出口并与X射线管处于同一水平。触发闪光X射线发生装置曝光若干次,现场读取直读式仪器的最大剂量率值和累积剂量,热释光剂量计带回实验室由读取装置进行读取。②放射防护监测时,将热释光剂量计和直读式X射线检测仪布置在待测点,实验结束后,统计曝光次数,现场读取直读式仪器测量结果,热释光剂量计带回实验室由读取装置进行读取。

2 结果与讨论 2.1 闪光X射线发生装置主照射方向输出剂量测量 2.1.1 不同型号检测装置测量结果比较

将试验涉及的不同型号X射线检测仪器固定于闪光X射线发生装置ⅠX射线管前方,距X射线管3.0m处,在400kV、10kA条件下曝光7次,各检测设备测量结果如表 1所示:

表 1 不同检测设备测得输出剂量结果

表 1可见,热释光剂量计对闪光X射线装置发射的脉冲X射线能够做出有效响应,测得距闪光X射线管3.0m处7次曝光累计剂量为230.8μSv。三种直读式检测设备对闪光X射线发生装置发射的脉冲X射线未能做出有效响应,最大剂量率测量结果为环境本底值,累积剂量测量结果为0μSv。这主要是由闪光X射线发生装置发射的是单脉冲X射线,曝光时间非常短,三种直读式检测设备响应时间较长,未能对X光管发射出的X射线作出有效响应。

2.1.2 热释光法测量结果线性规律

将热释光剂量计布置在闪光X射线装置Ⅰ照射方向距X射线管不同距离处,在400kV、10kA条件下曝光7次,测量各检测点累积剂量,并将测量结果与理论值(距离平方反比定律)比较,结果见表 2:

表 2 距X射线管不同距离处输出剂量测量结果

表 2可知:热释光法能够很好的测量出闪光X射线装置的有效输出剂量。热释光剂量计距X射线管距离小于10m时,测量剂量与理论推算剂量相对误差均在9%以内,测量结果与理论值非常吻合。随着距X射线管距离增加,测量结果逐渐降低,与理论推算剂量相对误差有所升高,这主要是由于在低剂量条件下热释光剂量计本身测量误差所致。

2.2 闪光X射线发生装置放射防护监测

利用热释光法对某研究所Scandiflash1200型闪光X射线装置机房进行放射防护监测。选取成像板所在位置、设备间高压发生器与X射线管连接电缆口、控制室操作位等典型位置作为监测点,同时布置热释光剂量计和该研究所自购剂量报警仪,在650kV、10kA、单次曝光20 ns条件完成相关试验,直至实验结束累积曝光10次。监测结果如表 3所示:

表 3 放射防护监测结果

表 3可以看出:热释光法测得设备间高压发生器与X射线管连接电缆口累积剂量为90μSv与成像板处累积剂量基本相同,明显高于操作位累积剂量,说明该监测点X射线泄漏显著。控制室操作位,累积剂量接近本底,未见X射线泄漏现象。

JB402型剂量报警仪测得设备间高压发生器与X射线管连接电缆口累积剂量与控制室累积剂量相同,接近环境本底。说明该X射线剂量报警仪对闪光X射线发生装置发射的脉冲X射线未做出有效响应,三个监测点监测结果为试验期间环境本底。

3 结论

与本文涉及的几种直读式X射线检测仪器相比,热释光法能够对闪光X射线发生装置发射的脉冲X射线做出有效响应,监测结果准确可靠,用于闪光X射线装置放射防护监测是可行的。

对闪光X射线发生装置进行放射防护监测时,应确保所用仪器能对闪光X射线发生装置发射的脉冲X射线做出有效响应,以免因设备响应时间过长提供失真监测结果。

参考文献
[1]
张奇. 闪光X射线技术在兵器测试中的应用[J]. 测试技术学报, 1996, 10(2): 614-618.
[2]
张文元, 张源斌. 用于中间弹道测量的闪光X射线发生器研究[J]. 西安交通大学学报, 1996, 30(3): 45-50.