用于X、γ辐射场中检测射线的仪器种类繁多, 一般大致分为两类:一类为定性测量装置, 如各类射线报警仪、个人剂量仪以及一些结构原理简易的现场监测仪器, 通常这类仪器大部分是为监控、查找辐射源或预防辐射现场出现意外情况而设计的, 其特点是灵敏度高、反应快, 且重量轻、体积小、操作简单、便于携带, 当射线超过一定阈值时, 仪器报警提示。但此类仪器测量误差大, 只能达到快速定性、粗略测量的目的。另一类为定量测量装置, 如针对不同射线种类采用不同探头原理设计的监测仪器, 其特点是可根据辐射源不同的能量范围和不同的剂量范围对辐射场进行较为准确的测量, 且性能稳定、仪器测量误差小, 能达到定性和定量测量的目的。在放射防护工作中, 定量测量装置占主导地位, 而正确选择和使用这类现场检测仪器是值得研究和探讨的。

1 材料和方法 1.1 常见辐射检测仪器

RGD-3A热释光剂量仪和剂量计、BABYLINE-31型X、γ剂量巡测仪(以下简称BABYLINE-31型)、451P型X、γ巡测仪(以下简称451P型)、FJ-347A型X、γ剂量率仪(以下简称FJ-347A型)、BH-3103A型X、γ剂量率仪(以下简称BH-3103A型)、CKL-3130型X、γ剂量率仪(以下简称CKL- 3130型)、FD-71A型辐射仪(以下简称FD-71A型)、FD-3013A型辐射仪(以下简称FD-3013A型)等, 以上设备和装置的技术资料及说明书、计量部门的检定和测试证书。

1.2 方法

选择不同的X、γ辐射场, 在相同时间、相同条件下将比对的仪器在相同位置进行测量, 并将现场实验测量结果进行数据处理、统计分析。

2 几种常见仪器性能比较(表 1)

其中BH-3103A型和CKL-3130型X、γ剂量率仪属于环境级的测量仪器, 因此他们的量程比较小, 即可测量辐射环境的本底值, 又可测量低剂量段的数值, 是比较理想的常用仪器。FD-71A型和FD-3013A型辐射仪量程也比较小, 作为环境测量经过修正^[1]可以得出本底值和某段能量的辐射值。因BABYLINE-31型和FJ-347A型X、γ剂量率仪的最低量程为10 μGy, 加之在最低量程档时仪器指针漂移大, 故环境本底无法测出。

3 讨论

用于X、γ射线场所的测量仪器有相应的性能要求, 但笔者认为有两点比较重要, 一是考虑仪器的能量响应, 二是考虑仪器的时间响应, 现根据几个不同的辐射场所分别进行讨论。

3.1 测量医用诊断X射线机场所

测量仪器应在10 kV ~ 120 kV的低能部分有较好的能量响应, 方能达到较为准确的测量。如BABYLINE-31型和FJ-347A型采用电离室的探头, 能量响应范围10 keV~ 10MeV, 451 P型的能响范围25 keV~ 1 MeV, 是比较理想仪器; BH-3103A型和CKL-3130型采用塑料闪烁体加硫化锌晶体补偿的探头, 能量响应范围25 keV~ 3 MeV, 基本上也能满足医用诊断X射线机场所低能部分的测量。从时间响应来看, 医用诊断X射线机透视曝光的时间在10 s以上时, 以上几种仪器都可测量。若摄片的曝光时间在0.1~ 1.5 s之间时, FJ-347A型的时间响应是3~ 8 s, 则无法收集到射线; BABYLINE-31型的时间响应为1~ 10 s, 只有当摄片曝光时间在1 s以上该仪器才能够响应, 但从响应到最大值则要视射线量的大小和曝光持续时间, 如测量仪器指针一直在上升表明正在收集射线, 只有当指针恒定时, 方能达到最大值, 故也会出现较大的误差; 451 P型的时间响应为1.8 ~ 5 s, 同样也不能满足1.5 s以内曝光时间的射线测量。BH-3103A型和CKL-3130型采用数字式表头, 且时间响应都是μs级的, 但BH-3103A型设计的采样测量时间是1 s, 中间间隔2 s, 循环测量(不能改变此设置), 如摄片曝光时间正好落在测量的1 s里, 数据是可信的, 否则将随着曝光时间和采样时间错位的程度出现相应误差, 有时甚至捕捉不到射线。而CKL-3130型采用了1~ 99 s可调式测量时间的设计, 突出了采样时间上的优势, 克服了摄片曝光时间短、射线不易收集的难题, 基本上可满足医用诊断X射线机场所及环境的测量。而FD-71A型和FD-3013A型等采用碘化钠晶体探头的仪器, 能量响应的局限性很大, 其低能部分响应极差, 故在医用诊断X射线机场所是根本无法测出较为准确的数据。

3.2 测量医用加速器场所

首先要考虑检测仪器的能量响应是否能达到要求, 因为医用加速器场所杂散射线能量是比较复杂的, 测量这些漏射线和环境剂量时, 测量仪器的能量响应必须范围宽且成线性, 方能达到较为准确的测量。其次由于医用加速器的照射时间一般都大于10 s, 故X射线能量在10 MV和电子能量在10 MeV以下的医用加速器, 采用BABYLINE-31型和FJ-347A型此类仪器以及热释光剂量计法测量比较合理。若能量在10 M eV以上的医用加速器, 应采用能量响应适合的测量装置或热释光剂量计法(经过能量刻度)测量比较理想, 而表 1中的仪器性能均达不到该场所测量的要求。

3.3 测量γ放射源的工业探伤和医用放射治疗场所

由于放射源的能量都是已知和固定的, 且照射(曝光)时间不受限制, 故测量仪器只要达到能量响应和量程范围的要求即可测量; 测量X射线的工业探伤和医用放射治疗场所时, 因照射(曝光)时间也比较长, 常用仪器的时间响应不成问题, 只要能量响应在100 keV ~ 1 MeV之间有较好的线性, 均能达到要求。

3.4 热释光剂量计

用经过能量刻度的热释光剂量计法测量各种辐射场所应当是比较准确的, 但在一个场所需要布放若干测量点才能了解剂量分布情况, 且现场不能反映测量结果以采取及时的防护措施, 需将剂量计带回实验室测量后方可作出评价。另外, 在不同时间、不同条件下的测量也给计算带来很大麻烦, 故此法工作量大、效率低, 除能量在10 MeV以上的医用加速器和特殊环境下的测量外, 一般现场很少采用。

正确选择测量仪器是准确评价放射工作场所安全性的质量保证。目前, 相关国家标准对放射工作人员和公众的受照剂量都给出剂量限值^[2], 但并没有对所有的辐射场所规定检测仪器的性能指标^[3], 假如测量仪器选择使用不当, 数据测量不准确, 如何对放射工作场所以及放射工作人员和公众作出正确的辐射剂量估算。纵观近几年的相关文献报道, 时常有一些由于仪器选择不合理而出现不规范的检测数据和不准确的评价。故建议相关国家标准中, 应明确测量仪器的使用范围和性能指标, 为正确评价各类放射性场所的安全性提供科学规范的依据。