放射工作人员外照射个人剂量监测是放射卫生防护监测的重要手段之一, 是检验和评价辐射防护水平以及辐射所致健康影响的重要指标。个人剂量监测通常采用的方法是热释光剂量法(TLD), 自1997年开始, 光致光技术(OSL)逐渐应用于外照射个人剂量监测中。但是, 截至目前光致光个人剂量监测技术在国内的应用较少, 加上缺乏国家计量检定规程标准等原因, 目前关于光致光个人剂量监测方法的应用研究较少。为此, 笔者通过对OSL与TLD个人剂量监测系统的实验数据的研究分析, 探讨OSL与TLD在个人剂量监测过程中的应用。

1 仪器的测量原理 1.1 热释光技术的测量原理

热释光剂量学的测量原理是基于某些物质所具有的热释光特性。它们经过放射性辐照后, 物质结构内部的电子能级发生变化, 部分电子跃迁到较高的能级, 并被由于晶体参杂后的缺陷形成的陷阱所俘获。把经过照射的材料加热, 则受热激发的电子又返回到基态能级, 同时把储存的能量以发光的形式释放出来。发光强度与材料所受照的剂量成正比^[1]。

本次研究所使用的热释光测读仪是本中心配备的RGD-3A型热释光测读仪, 所使用的热释光探测器为LiF (Mg, Cu, P)粉末。探测器安装于无滤片的非能量鉴别式剂量计外壳中。

1.2 光致光技术的测量原理

OSL剂量片受到射线照射后, 所产生的电子空穴对会被晶格缺陷捕获, 用特定波长的光激发受过辐照的晶体, 导致电荷从空穴场运动到发光中心, 晶体受入射光激发后的发光量与晶体所受剂量和入射光的强度成正比^[2]。

本次研究所使用的光致光测读仪为美国蓝道尔公司的InLight200型测读仪和配套的剂量计, 探测器为Al₂O₃:C。在剂量计塑料外壳的前后两面分别开出4个孔, 其中1个孔为开窗, 其余3个分别镶嵌塑料、铝片和铜片做为能量补偿和鉴别电离辐射能量之用^[3]。表 1列举了本次实验所用的RGD-3A与InLight200个人剂量监测系统的特点。

2 实验方法 2.1 实验材料

分别准备同一批次的退火后的TLD和OSL个人剂量计各100枚, 国际标准化组织(ISO)推荐的30 cm ×30 cm ×15 cm的个人剂量模体, 以及检定合格的RGD-3A和InLight200个人剂量测读仪。

2.2 实验的环境条件

温度18~22℃; 湿度50% RH; 气压:103.7 kPa。

2.3 照射方法 2.3.1 线性实验

将TLD与OSL剂量计置于国际标准化组织(ISO)推荐的30 cm × 30 cm × 15 cm模体上, 剂量计几何中心与¹³⁷Cs源的距离均设定为2.0 m, 线束的入射角为0°, 使用标准的¹³⁷Cs源对两种剂量计分别进行照射, 每种剂量计每组剂量分别照射10枚剂量计。

2.3.2 能量响应实验

将TLD与OSL剂量计置于ISO推荐的30 cm × 30 cm × 15 cm模体上, 使用标准的窄谱X射线对两种剂量计分别进行照射, 每种剂量计每组剂量分别照射10枚剂量计, 射线束的入射角为0°。表 2为能量响应实验的标准辐射场参数。

3 实验结果

通过标准的¹³⁷Cs γ源以及窄谱的X射线对两种剂量计分别进行照射, 来比较分析两种个人剂量监测系统的线性和能量响应, 探讨两种个人剂量监测系统在日常监测中的应用。

3.1 线性实验

TLD和OSL监测系统的线性结果和比较分别见表 3、4和图 1。

线性实验结果表明, TLD和OSL两种个人剂量监测系统的线性性能均符合国家标准要求

对线性回归方程进行假设性检验, 得F_OSL > 5.32, F_TLD > 5.32, 因此可以认为X与Y之间存在线性回归关系。同时R²=1, 判断线性性能良好。

3.2 能量响应实验

图 2和图 3分别为TLD和OSL个人剂量监测系统的能量响应实验结果, 经剂量归一法后, 绘制的能量响应曲线。两者的能量响应性能均符合国家标准要求。

通过能量响应实验可知, TLD个人剂量监测系统在能量段40 keV~120 keV的偏差≤20%, 能量响应较好; OSL个人剂量监测系统在较高能量段65~120 keV的偏差≤20%, 能量响应较好, 但对于更低的能量段(如48 keV)能响偏差接近30%, 相较之下, OSL个人剂量监测系统对高能量的响应优于低能量的响应。

4 结论

线性和能量响应实验结果表明, 热释光和光致光个人剂量监测系统在线性和能量响应方面的性能均符合目前现行的国家标准要求, 可用于放射工作人员个人剂量监测。