目前，医用射线装置的环境验收及每年的定期监测中都包含了设备周围环境的辐射监测^[1-2]。部分医用诊断X射线装置和工业脉冲X射线机产生的辐射场为瞬时脉冲场，然而，这些设备周围环境辐射监测数据大都是采用适宜于测量稳定天然辐射场的仪器获得的。实验证明，这种测量方法往往导致测量数据偏低，造成个人剂量的低估。因此，在对脉冲辐射场的辐射监测中，选择与辐射场性质匹配的测量仪器显得尤为重要，这直接决定了所得数据是否可靠和合理。本文将就脉冲辐射射线装置外围辐射环境监测中存在的问题展开讨论。

1 X射线装置及脉冲辐射场

一般而言，射线装置是指X射线机、加速器、中子发生器以及含放射源的装置。按照使用用途可将其分为医用射线装置和非医用射线装置。医用X射线装置是将电能转变为X射线能的一套换能装置，它能根据实际需求产生“量”与“质”可随意调节的X射线束，达到临床检查或治疗的目的。

诊断用X射线机是利用X射线透过人体形成的各种影像，对疾病进行诊断的设备。诊断用X射线机又分两种:一种为透视用X射线机，一种为摄影用X射线机^[2]。透视用X射线机可以长时间连续出束，其连续出束时产生的辐射场可以近似为连续稳定辐射场。而摄影用X射线机不能连续出束，只能在很短的时间出束(出束时间为几毫秒~几百毫秒量级)，其产生的为脉冲辐射场。

脉冲辐射场的特点之一是核辐射是以脉冲形式，同时出现大量粒子，探测器测量时输出信号是大量粒子作用结果所形成的一个脉冲信号，瞬发剂量高、脉冲宽度窄。另一个特点是脉冲持续时间短，测量对象不重复出现。由于脉冲辐射场的这些特点，决定了脉冲辐射场的测量方法与常规的连续稳定场的测量方法存在着不同。

2 常用辐射剂量率仪测量原理及在脉冲辐射场中存在的问题分析

国内辐射监测机构配置的X-γ辐射剂量率仪主要分两类:一类为脉冲计数型探测器，另一类为电流电离室类型的探测器。

2.1 脉冲计数型探测器及在脉冲场测量时存在问题分析

脉冲计数型探测器一般用闪烁体为探测材料，辐射光子通过探测器后产生光电信号，该信号通过前置放大器及主放大器两级放大后，成为幅度较强的脉冲信号，脉冲信号的频率对应辐射光子的强度，脉冲计数器采集该脉冲频率信号后，经过相应的刻度系数及能量补偿系数后，可换算成为该辐射场的剂量率水平，测量原理图如图 1。

由于脉冲计数器存在分辨时间，即计数电路能够分开记录两个相邻信号脉冲之间的最小时间间隔^[3]，而脉冲辐射场的特点:同时出现大量的粒子，瞬发剂量高，所以导致此类探测器在脉冲瞬变场测量时计数器会出现漏计数，剂量率数值偏低。

2.2 电流电离室型探测器测量原理及在脉冲场测量时存在问题分析

电流电离室型探测器其测量原理主要是辐射场中的光子经过探测器形成电信号，电离室的输出信号非常弱，常规环境中的加压电离室输出电流通常小于10^-10A，而常压电离室更是小于10^-12 A量级，因此对后端的测量电路要求很高。电离室的信号测量系统通常包括以下几部分:高压电源、前置放大器、信号调理电路(包括主放大器)、A /D转换电路、单片机或计算机，其中前置放大器是最为关键的部分。

电离室通常采取两种方式进行信号放大，一种是I-V变换方法，基本原理是让待测电流通过一个高电阻，然后通过测量高电阻两端电压来测量电流; 一种是I-F变换方法，基本原理是将电流信号转换为脉冲信号，并使脉冲频率与输入电流大小成正比，通过测量脉冲频率来测量电流。由于这两种方法都带有对电流的积分特性，因此，时间常数较大，信号的采集时间较长，一般的加压电离室测量仪响应时间都大于1 s，常压电离室更是大于5 s甚至更长。

由电流电离室的原理可以看出，电离室是对累积电流进行测量，虽然不存在计数器分辨时间问题，但是电离室的响应时间却比较长，一般防护级电离室测量剂量率的响应时间为几秒到几十秒。而医用诊断X射线机曝光时间在毫秒量级，所以最终导致所测量的剂量率数值偏低。

2.3 剂量率测量时的问题分析

由于剂量率是由剂量除以时间得到，而探测器实际测量到的数值为一段时间内的累积剂量，剂量率的显示是通过所测量的剂量除以一个固定的时间常数，一般仪器所取的时间常数为1 s或几秒的固定数值，剂量率数值为这段时间内的平均值。由于脉冲辐射场中曝光时间一般都是毫秒量级，远远低于1 s，最终导致测量的结果偏低。所以曝光时间越短，仪器测量的剂量率值越不准确。只有能准确的测量出脉冲持续时间才能得出正确的剂量率值。

3 脉冲场中的测量结果 3.1 现有常用两种仪器测量结果

现阶段环境X-γ监测中应用比较多的两种仪器: FH40G + FHZ672E -10(塑料闪烁体)和451P(加压电离室)。上述两台仪器在脉冲辐射场中(普通X射线机电压90 kV，管电流125 mA，曝光时间为5 ~ 10 ms工况下)测量的结果见表 2。

由上表实验结果可以看出: ①脉冲计数型探测器FH40G + FHZ672E-10在脉冲辐射场中剂量率值变化不大，由于其计数器存在分辨时间问题，当脉冲辐射场中大量光子同时短时间内出现时，导致计数器计数达到饱和，不能正确的得出实际测量值。②电流电离室型探测器451P在脉冲场中剂量率测量的结果要明显好于脉冲计数型探测器FH40G + FHZ672E-10，数值有明显的变化，但由于其仪器本身响应时间需要几秒钟，实验证明，451P的测量结果也是远低于实际剂量率值^[4]。

以上结果可以看出适用于连续稳定场的探测仪器不能准确的测量出脉冲辐射场的剂量率。下面再通过与热释光片(TLD)测量结果对比，分析适用于连续稳定场的探测仪器在脉冲辐射场中测量结果的准确性。

3.2 累积测量中热释光法与之相比较

热释光(TLD)片虽然不能测量剂量率，但是它能准确测量累积剂量，所以实验选择热释光累积剂量值近似为实际准确值，探测器测量出的实际剂量率换算成累积剂量与其对比，判断仪器剂量率测量是否准确，同时也对两台探测器FH40G(正比计数器)和451P进行了累积剂量的测量，测量结果见表 2。

3.2.1 累积剂量测量结果分析

通过实验数据可以看出FH40G的累积剂量值与热释光片相近，而451P的累积剂量明显与热释光片的数值偏差较大。

3.2.2 剂量率测量结果分析

当曝光时间为2.5 s时，按FH40G在此曝光时间内的剂量率最大值计算可以得出其累积剂量为74.31 μSv，热释光(TLD)片测量的累积剂量值约为其0.8倍。而451P剂量率最大值得出的累积剂量为7.90 μSv，热释光(TLD)片测量的累积剂量值约为其7.2倍。当曝光时间为1 s时，按FH40G在此曝光时间内的剂量率最大值计算可以得出其累积剂量为10.28 μSv，热释光(TLD)片测量的累积剂量值约为其2.7倍。而451P剂量率最大值得出的累积剂量为1.25 μSv，热释光(TLD)片测量的累积剂量值约为其22.5倍。当曝光时间为当曝光时间为0.05 s时，按FH40G在此曝光时间内的剂量率最大值计算可以得出其累积剂量为0.02 μSv，热释光(TLD)片测量的累积剂量值约为其23.5倍。而451P最大值得出的累积剂量为0.007 μSv，热释光(TLD)片测量的累积剂量值约为其67.1倍。

由以上监测结果可以看出当曝光时间为2.5 s时FH40G剂量率测量数值接近于热释光片数值，而451P测量出来的剂量率值与真实值偏差比较大。当曝光时间不断变短，两台仪器测量的剂量率数值越来越不准确。

所以通过以上实验可以看出，适用于连续稳定场的探测仪器不能准确的测量出脉冲辐射场的剂量率。脉冲辐射场中曝光时间越短，剂量率测量越不准确，为了使监测数据准确可靠可以采取累积剂量测量方式。

4 结论与建议

针对目前在脉冲场射线装置周围环境辐射监测中存在的一些实际问题，建议从以下几方面加以考虑和解决:

4.1 选择与辐射场相适应的测量仪器

射线装置正常工作时产生的脉冲场，曝光时间很短，而且同时出现大量粒子，因此在仪器的选择上不能选用连续稳定场辐射测量仪对脉冲辐射场剂量率测量，否则得到的是偏低的测量数据，给出的剂量评估也是不可靠的，有可能使从事相关工作的人员造成受照剂量超标的风险。

4.2 无适合仪器可采用累积测量

由于现阶段环境X-γ辐射测量仪都很难能对脉冲辐射场剂量率进行准确测量，所以在没有合适的仪器的情况下建议应用一些不存在时间常数和漏计数问题的探测设备对脉冲辐射场进行累积剂量测量，如热释光(TLD)片。也可以应用一些仪器自带的累积剂量功能(如: FH40G)。仪器测量的累积剂量数值应进行检定后才可应用。因此对于职业工作人员的剂量评估来说，应强化以累积剂量监测为主。

4.3 应研发脉冲辐射场测量仪

虽然脉冲辐射场周围可以选用累积剂量方法进行测量，但是由于脉冲辐射场持续的时间很短(几毫秒到几十毫秒之间)，瞬时的剂量率很大，但可能其剂量却很小。当累积剂量为几十纳希沃特或更低时，热释光片等也不能准确的测量其累积剂量^[5]。这样通过累积剂量的测量可能也不能准确判断出射线装置周围的辐射情况，所以有必要研发一台针对脉冲辐射场剂量率测量的仪器对脉冲辐射场进行精确测量。

4.4 无脉冲辐射标准场标定存在弊端

现阶段我国还没有脉冲辐射标准场，仪器都是在连续稳定场中进行校准和检定，这可能为现有脉冲辐射场测量带来较大的偏差^[6]，这种替代标定方法存在很多的弊端^[7-8]。