在医用X射线辐射防护检测中根据检测目的不同主要分为两类:检漏型测量和剂量测量。检漏型测量主要是为了确定一些关键位置是否有散漏射线, 对于具体有多少的散漏射线不是特别关心。剂量测量主要是通过X射线机的多次曝光, 控制机器各项参数, 测量关键位置的剂量。

在核辐射监测中不同的探测器由于探测原理不同, 所适用的范围也各有差别。目前用于医用X射线辐射防护检测的探测器类型主要有以下几种:TLD剂量计、电离室探测器、正比计数器、G -M计数管、无机闪烁体探测器和有机闪烁体探测器等。

TLD热释光剂量计常见的有LiF, 它的原子序数低, 与空气和人体组织的平均原子序数差不多, 其能量响应较好^[1]。TLD在0.1μGy~ 100Gy的范围内具有较好的线性, 稳定性和测量精度。TLD主要用于个人剂量、低能X射线和中子剂量检测。

电离室探测器是最基本的探测器, 它具有测量的能量范围宽、能量响应好和工作稳定可靠等优点, 在国际和国家X或γ辐射照射量的基准就是一种精心设计与制作的“自由空气电离室”。

正比计数器常常用于电离能力弱的β粒子和γ射线的能谱测量。由于它的坪曲线特性好、分辨时间短、能够在大气压或流气情况下工作, 所以在制成薄窗或无窗的情况下用于α放射源、β放射源、X射线源活度的测量。

G-M计数管气体的放大倍数极高、对于带电粒子的本征效率接近100%, 所需要的测量仪器相对简单, 能够有效的在强γ本底下测量中子或在强β本底下测量α粒子。但是它的缺点主要是分辨时间太长, 不能够用于高计数率测量, 对于γ射线的探测效率较低。它常常用于中子、X射线、低能γ射线、电子的探测中以及精确的放射性活度绝对测量中。

无机闪烁探测器主要有NaI(Tl)、CsI(Tl)、ZnS(Ag)。NaI (Tl)具有密度大, 原子序数高, 对于γ射线探测效率高, 能量分辨率也较好等优点, 但是它容易潮解, 可以用做X、γ射线强度、能谱的测量。CsI(Tl)探测器相比NaI(Tl)原子序数更大, 对于γ射线探测效率更高, 而且不易潮解, 可加工性更好, 但是其主要的缺点是光输出比较低, 原材料的价格比较贵。ZnS (Ag)探测器则对于α粒子的发光效率高, 而对于γ射线和电子不灵敏, 适合在强γ场中探测α粒子, 而且它可以作成大面积的探测器, 可以大大提高对于α粒子的探测效率。

有机闪烁体探测器主要有塑料、液体、蒽晶体等。塑料闪烁体探测器最突出的优点在于可以加工成各种所需要的形状, 而且其体积也可以作的很大。液体闪烁探测器由于可以4π测量样品, 所以探测效率极高, 主要适合测量3H、14C等低能β放射性, 也可以用于中子探测, 由于其体积可以做的非常大, 在高能粒子物理中有着广泛的应用。蒽晶体闪烁探测器是目前已知的有机闪烁体中发光效率最高的, 常常将其作为标准来比较其它闪烁体的发光效率。它可以用做测量β及快中子的好材料, 也可以用于α及γ射线。

国内医用诊断X射线的常用能量范围主要集中在20kV~ 150kV, X射线与物质作用的基本作用主要是光电效应、康普顿效应和电子对生成。这几种相互作用中前两种占据了95%左右的份额, 所以在检测过程中选择仪器设备也主要考虑这两种作用类型。

X射线束具有连续性, 通常用平均的光子能量来代表连续X射线的硬度, 其值一般出现在最高能量的1/3到1/2之间^[3]。假定设定80kV的检测条件, 最后出来的射线平均值应该是在25kV~ 40 kV之间, 所以在选择检测仪器时应该充分的考虑能量响应对于峰值处能量的响应。

目前经常用到作为医用X光机辐射防护检测的仪器主要有国产的FJ427A(TLD)、FD71A、FD3013B、美国卡迪诺公司的451P、美国热电公司的FH40、白俄罗斯原子科学公司的AT1125A等, 除此以外国内外还有一些与这些仪器采用类似探测器的仪器, 在此不一一列举。按照前面辐射探测器的分类, FJ427A属于热释光剂量计、FD71、FD3013B属于闪烁体探测器; AT1125A既有闪烁体探测器同时还有G-M计数管; 451P属于电离室探测器; FH40属于正比计数器探测器。

在能量响应方面, FJ427A仪器说明书没有给出具体的数值, 但是在原理上热释光的能量响应相当优秀。451P可以响应大于1keV的β射线和大于25keV的γ、X射线, 而且在30keV ~ 1MeV之间能量响应的偏差在±15%范围内。FH40可以响应从36keV~ 1.3MeV不同能量的射线, 而且在65keV ~ 1.3 MeV之间能量响应的偏差在±20%范围内, 。AT1125A可以响应50keV~ 3MeV的射线, 并在50keV~ 3MeV范围内能量响应的偏差为±15%。FD71A可以响应大于35keV的射线, 但是没有给出能量响应不确定度, 根据相关文献的资料^[4] FD71A的NaI(Tl)探测器对几十keV的光子, 包括X射线, 其能量响应可达十几倍。即假如被测对象的能量为几十keV的光子, 空气比释动能为十几Gy的话, 当使用FD71A测量时, 其读数会显示几百Gy, 显然, 这是不正确的。又由于被测对象的光子谱常常是不知道的, 因此也就无法进行校正。所以FD71A不适合测量能量为几十keV到300keV范围内的X射线。同样FD3013B可以响应大于40keV的射线, 但是由于采用NaI(Tl)闪烁体做探测器所以面临FD71A同样的问题。综合各仪器给出的能量响应范围和能量响应的不确定度, FJ427A、451P、AT1125A、FH40能量响应的范围较宽而且能量响应的不确定较小, 比较适合医用X射线防护中剂量的检测。

在剂量率测量范围方面, FJ427A的剂量测量范围为30uGy ~ 3Gy, 451P没有给出剂量测量范围, 但是剂量率范围为0 ~ 50mSv/h, FH40的剂量测量范围为100nSv-10Sv, AT1125A的剂量率测量范围为30nSv~ 3Sv, FD71A没有给出剂量测量范围但是剂量率测量范围为大于2μR/h, FD3013B也没有给出剂量测量范围, 但是剂量率测量范围为大于10nSv/h~ 200μSv/h。在这方面主要考虑各个探测器剂量测量的下限, 所以FD71A、FD3013B、451P和AT1125A灵敏度较高, 比较适合医用X射线防护中检漏型测量。

在仪器的响应时间方面, FJ427A没有给出具体的数值, 但在理论上其时间响应为^us量级。电离室从原理上讲, 带电粒子入射损耗能量并产生离子对的时间极短, 而且离子、电子一产生立即在电场作用下漂移, 因此电离室的时滞几乎为零。451P说明书给出的在0 ~ 500μR/h量程范围内从10% ~ 90%的响应时间为5s, FH40没有给出响应的技术指标, 但从原理上来说, 其时滞为us量级, 实际测量过程中FH40的响应时间明显大于451P。另外几款仪器都没有给出相关的技术指标, 但从原理分析, 其时滞主要取决于光电倍增管的电子飞行时间及其涨落时间。实际测量中这几款的仪器响应时间都比较快。由于一般的医用X光机常用的曝光条件为几十ms, 所以这几款仪器中FD71A、451P、FD3013B和AT1125A的时间响应较好, 其次为FH40和FJ427A。

综合以上各项指标, 根据测量目的不同, 检漏型测量采用闪烁体探测器的FD71A、FD3013B、AT1125A和采用电离室探测器的451P是不错的选择, FD71A、FD3013B和AT1125A在测量的灵敏度和响应时间上表现比较优秀, 但在能量响应和防潮等方面存在着明显的缺陷, 451P在各方面表现都比较优秀。剂量测量选择FJ427A热释光剂量计是比较好的选择, 但是FJ427A热释光剂量计的TLD无法现场实时显示测量值, 需要送回实验室在专用测读装置上测量, 所以其使用有一定的局限性。451P可以现场快速得到测量结果, 而且数据比较可信, 所以较适合于医用X射线防护剂量测量。采用正比计数器的FH40各方面表现都比较不错, 但均不是特别突出。