目前核技术在各个领域的广泛应用，比如:核电站、核军工、放射医学、核化工、地质勘探、同位素应用、工业无损探伤等，与人们的日常工作、生活息息相关。随着接触电离辐射的人员不断增加，为他们提供良好的辐射防护条件，保障他们的人身安全就显得尤为重要。近年来，国内涌现出许多类型的X、γ个人剂量仪，它们的性能是否能够满足国家及行业标准的要求，能否提供快速，准确、可靠的测量结果尤未可知。中国辐射防护研究院放射性计量站根据已有的辐射剂量实验条件，对目前市场上常见的辐射防护监测用的X、γ个人剂量仪性能进行了测试和评价。

1 评价依据和设备 1.1 直读式X、γ个人剂量仪性能要求

根据国际电工委员会发布的《辐射防护仪表X、γ、中子和β射线辐射个人剂量当量H_p(10)和H_p(0.07)的测量直读式个人剂量当量计和监测器》(IEC 61526-2005)标准^[1]，我国参考该标准于2003年制定了《用于校准剂量仪和剂量率仪以及确定其能量响应的X和γ参考辐射》 (GB /T 12162-2004) ^[2-3]及《直读式个人X和γ辐射个人剂量当量(率)监测仪》(JJG 1009 － 2006) ^[4]。目前，用来测量工作人员受到X、γ辐射外照射而产生的个人剂量当量(率)的监测仪的相关检定要求主要依据检定规程JJG 1009-2006。仪器的主要辐射性能应满足表 1中的要求。

1.2 测试设备

用于辐射防护X、γ外照射个人剂量当量(率)监测仪性能测试中，使用了中国辐射防护研究院放射性计量站按照GB /T 12162要求建立的X射线(防护水平)参考辐射装置和γ射线(防护水平)参考辐射装置^[2-3]。其中过滤X射线参考辐射的特性包括窄谱系列、低空气比释动能系列、宽谱系列和高空气比释动能系列过滤X辐射。γ射线(防护水平)参考辐射装置安装了三个不同活度的¹³⁷Cs源，分别是: 3.7 × 10⁹、3.7 × 10¹⁰、3.7 × 10¹¹ Bq。两套参考辐射装置具有较高的自动化程度，在实验期间通过控制系统精确调节台车在前后、左右及上下六个方向的移动及沿台车轴心的转动。其辐射场特性见表 2。

2 仪器辐射性能测试及分析比对

实验选取了近30种不同型号的辐射防护用X、γ个人剂量仪，对它们的重复性及相对固有误差进行了测试比对。所选仪器型号、探测器类型、剂量率测量范围、累积剂量测量范围、抽检台数、重复性及相对固有误差如表 3所示。所选仪器的探测器类型包括了:气体探测器GM计数管、闪烁体探测器CsI、半导体探测器如Si、PIN二极管及PD探测器。在性能评价中由于实验条件所限，其中9种型号仪器的抽检台数为1台，可能存在该台仪器的测试结果不具代表性的问题，这里以统计时仪器的测量结果为准。对其余20种型号的仪器，抽检台数大于1台，按各台仪器测量得到的平均值作为最终评价结果，以减小其统计涨落引入的误差。下面将就各种型号的个人剂量仪的辐射特性测试结果进行分析说明。

2.1 重复性

将被监测仪(包括体模)按其校准方向置于辐射场中。

对于剂量当量的重复性实验，检定时剂量当量的约定真值取在仪器最灵敏十进量级的80%处，在相同测量条件下至少重复进行5次，仪器的重复性以单次测量的相对标准偏差按公式(1)表示，其中H_i为每次测量的指示值，H表示其算数平均值。由于仪器的重复性测量实验中测量值通常在几十到几百μSv，按照JJG 1009-2006此项的要求，重复性应满足。

(1)

对于剂量当量率的重复性实验，检定时剂量当量率约定真值取在仪器第2个最灵敏十进量级的50%处或最灵敏量级的80%处两个点，在相同条件下连续测量20次，相邻两次测量的时间间隔不小于仪器时间常数的3倍。仪器的重复性以单次测量的相对标准偏差按公式(2)表示，其中为单次测量指示值，为其算数平均值。由于仪器的重复性测量实验中测量值通常在几十μSv /h到几十mSv /h，按照JJG 1009 － 2006此项的要求，重复性应满足。

(2)

对29种不同型号辐射防护用个人剂量仪的重复性测量结果如表 3所示，其中21种型号的仪器重复性≤20%，其余8种型号的仪器重复性≤5%。

2.2 相对固有误差

仪器摆放位置的选取与测量重复性的方法相同。检定时根据仪器的特定情况(首次检定，后续检定，使用中的检定)，参照JJG 1009-2006对此项的要求选取对应的检测点。对于规定的参考条件下，同样对这29种不同型号的仪器在¹³⁷Cs参考辐射场中进行测试。仪器的指示值相对于被测量约定真值的百分比误差，为该有效测量点(即体模表面下10 mm处)的相对固有误差，如公式(3)所示。H_i，H_T分别为仪器剂量当量的指示值和辐射场的约定真值; 分别为其相应剂量当量率的指示值和辐射场的约定真值。根据检定规程要求:剂量当量的相对固有误差在15%以内，剂量当量率的相对固有误差应满足。

(3)

不同仪器的测试结果见表 3。分析发现90%的仪器相对固有误差满足检定规程要求，其中17种仪器的相对固有误差≤ ± 10 %，10种仪器的相对固有误差在± 10% ~ ± 15%。3种型号仪器不满足规程要求，其相对固有误差较大，这可能是由于仪器存在系统误差造成的，原则上可通过修正因子进行修正。

2.3 能量响应

能量响应为个人剂量仪的指示值与辐射场约定真值的比值随辐射场能量的变化。根据检定规程要求对仪器能量响应项进行的检定时推荐几种特定能量的过滤X辐射以及¹³⁷Cs和⁶⁰Co辐射。由于实验室没有⁶⁰Co放射源，我们目前无法得到仪器对⁶⁰Co 1.25 MeV的射线的能量响应结果。相关实验结果表明在60 keV ~ 3 MeV的能量范围内，大多数探测器对低能射线的能量响应较差，对于能量较高的射线它们的响应往往比较理想，我们推断⁶⁰Co 1.25 MeV与¹³⁷Cs 662 keV射线的能量响应结果相差不会太大。即使缺少对⁶⁰Co γ射线的能量响应测试，对整个能量响应结果的评价不会影响太大。

在实际测量中我们选取了过滤X射线参考辐射中的窄谱系列能量从48 ~ 250 keV范围内的8个能量点和¹³⁷Cs能量为662 keV的参考辐射场，将这八个点的测量数据按¹³⁷Cs能量响应进行归一，对24种型号的个人剂量当量仪的能量响应进行测试结果见表 4所示。其中“－ ”表示检定中根据送检用户需求，未检定的能量点。

根据检定规程要求，归一后的能量响应应满足。从表中数据分析发现，只有序号为10、17、18、22、23、24六种型号的仪器能量响应符合检定规程的要求，占总类型比例1 /4，此外14、15、16、21四种型号仪器除低能端(E = 48 keV)外其余各点能量响应满足要求。个别仪器能量响应起伏明显，例如9号仪器E = 83 keV点处的能量响应是E = 48 keV处的近8倍，某些仪器产品说明与测试结果有一定出入。分析结果表明，测试中满足要求的仪器不足总量的30%，特别是低能部分能量响应普遍较差，还有部分仪器在整个能量区间数据涨落明显。这为我们在低能辐射占比例较大或复杂辐射场所从业的人员的辐射安全带来了隐患。因此在选购个人剂量当量仪时，应根据工作场所实际情况的需要，选择在相应能量下响应较好的仪器特别重要。

2.4 角响应

入射角响应为仪器指示值与辐射场约定真值的比值随辐射入射角的变化。根据检定规程要求在进行入射角响应项的检定时应选用两种能量的辐射: ¹³⁷Cs和²⁴¹Am辐射(或也可使用60 keV过滤X辐射来代替²⁴¹Am辐射)。通常仪器对较高能量射线的角响应较好，根据以往历史测量数据表明在¹³⁷Cs参考辐射场中的角响应比较理想，因此对部分型号仪器的入射角响应我们只使用了平均能量在60 keV左右的窄谱80 kV和低空70 kV辐射场。实验中对10种型号的辐射防护用个人剂量当量仪，测量了0° ~ ± 90°入射角响应特性，按0°归一后的测试见表 5所示。分析表明，各类型号仪器在0° ~ ± 60°入射角响应均满足检定规程及IEC 9.5.2.2的要求:对¹³⁷Cs角响应变化在20%以内，对60 keV能量左右的过滤X射线在50%以内，其中有2种型号仪器在¹³⁷Cs参考辐射场中± 90°范围内好于10%。在对9、10两种型号仪器的批量检定发现，小角度入射条件下，仪器的角响应数据较稳定，而大角度入射时(θ＞± 60°)仪器的角响应统计涨落相差近70%。

2.5 报警声响

被测量的29种仪器中抽检了四种具有超阈值报警功能的个人剂量仪，虽然在JJG 1009 － 2006中没有对辐射防护用X、γ个人剂量仪超阈值报警项的检定要求，但作为一个完整的评价体系我们对该项进行了测试分析。参照对辐射防护用X、γ环境监测仪GB /T 4835-2008中的规定，若仪器具有超阈值报警的功能，在距报警源30 cm处的声音75 dBA ≤报警声响≤100 dBA。实验中我们将声级计放置在距离探测器30 cm处对报警声响进行测量，结果如表 6所示。所检测仪器报警声响的最大值均小于75 dBA，都不能满足参考要求。

3 结果与讨论

中国辐射防护研究院放射性计量站根据IEC 61526-2005，GB /T 12161-2003及JJG 1009-2006分别对29种不同类型的辐射防护用X、γ个人剂量仪的重复性、相对固有误差，部分仪器的能量响应、入射角响应和报警声响特性进行了测试。检测结果表明，不是所有仪器的每一必检项都能满需JJG 1009 － 2006的要求，特别是能量响应。

测试结果表明，所抽检的29种仪器均能满足检定规程重复性小于等于5%的要求，其中9种型号仪器的重复性好于2%。

在IEC 60846-2002，GB /T12161-2003及JJG 1009-2006中规定:对个人剂量仪累计剂量的相对固有误差项应满足≤20%，其中90%仪器符合要求。这说明目前市面上绝大多数仪器的重复性和相对固有误差的性能稳定，测试结果比较理想。

对角度响应项检定结果表明:在¹³⁷Cs参考辐射场中入射角响应好于过滤X射线辐射场，在θ＞± 60°所有仪器的入射角响应均满足要求(在¹³⁷Cs参考辐射场满足≤20%，在过滤X射线参考辐射场≤50%)，当60°＜θ≤90°条件下的角响应测量结果涨落明显。

对于不同型号的个人剂量仪的能量响应项的检定结果表明，不同仪器之间的能量响应性能差别较大，在60 keV ~ 3 MeV的能量范围内满足能量响应要求的仪器仅占总数的25%。尤其在低能端大部分仪器的能量响应较差，个别仪器不同能量点的能量响应相差近8倍。

对于直读式个人剂量仪的设计、研制及最终使用必须加以改进。

通过对当前测试结果的分析发现:各种类型的个人剂量仪均具有良好的重复性及相对固有误差，而仪器的能量响应符合检定规程要求的仅占25%，其中个别仪器的能量响应在不同能量点相差近10倍。说明部分仪器在设计研制过程中仅使用了¹³⁷Cs参考辐射装置进行刻度、数据拟合，未做能量响应项的调试或能量补偿，建议若仪器设计初衷对能量响应有要求，在今后对个人剂量仪的研制中应进行全面系统的实验，以保障各项指标符合检定规程要求。

根据对历史数据分析表明:大部分仪器的能量响应较差并且有较高的统计涨落，这主要表现在低能端(能量在50 ~ 80 keV)。在今后的研制过程中应对低能端的能量补偿方法进行改进与完善以满足对复杂环境或低能条件下的检定要求。

检定规程规定角响应项的检定中以下10个点: ± 15°，± 30°，± 45°，± 60°，± 75°由实验给出，在60 keV左右的过滤X射线照射条件下的角响应应满足50%。目前绝大多数仪器对能量为60 keV左右的过滤X射线入射角大于± 60°的角响应结果不能满足检定规程要求。建议检定规程对大角度入射的角响应作出特别说明。

对同一型号仪器进行批量检定发现其能量响应、大角度条件下的入射角响应、报警声存在一定涨落。这里以GM计数管为例:目前市面上部分GM计数管中玻管的生产及能量补偿的包层采用手工工艺制备，这样导致同一型号仪器一致性品质较差。如果对一台仪器进行刻度，将方法进行推广势必会影响整批仪器的性能参数。因此建议厂家在生产中改进探测器及能量补偿的生产工艺，从而进一步提高仪器的性能。

在选购仪器时应根据特定需求(比如个人剂量仪工作在低能或复杂能量环境中)选择测试性能满足要求的仪器，不应盲目根据产品说明书所给的性能指标选择，必要时应经过检定、校准，满足特定条件要求方可投入使用。