宇宙射线是环境天然辐射的重要组成部分，在天然辐射源中，占环境外照射剂量的40%^[1-2]。不同类型的X-γ辐射剂量率仪对宇宙射线的响应差距较大。目前，山东省各市辐射环境监测机构X-γ剂量率仪类型较多，为使各测量仪器监测数据具有可比性，进行γ空气吸收剂量率测量时需要扣除测量仪器对宇宙射线的响应部分。于美香、屈加燕、罗磊等^[3-5]作者在实际监测中，计算γ空气吸收剂量率时均扣除了宇宙射线，但未提及宇宙射线响应值的获取或测量方式。本文从选点、测量方法等方面重点讨论如何获取此部分测量值。根据相关标准^[6-7]要求，要想获取宇宙射线测量值，需要在水深大于3 m，距岸边大于1 km的淡水湖(水库)面上进行，通常选用木船或玻璃钢船中进行测量。

1 材料与方法 1.1 测点选择

根据GB/T 14583-1993《环境地表γ辐射剂量率测定规范》^[6]和HJ/T 61-2001《辐射环境监测技术规范》^[7]的要求，选择了省内三个湖面进行宇宙射线测量，分别为东平湖(平均水深约3 m，淡水湖)、微山湖(平均水深约3 m，淡水湖)和雪野湖(平均水深约32 m，水库)。

1.2 测量结果

使用仪器为BH3103A型便携式X-γ剂量率仪，测量在玻璃钢船中进行，湖中心位置距岸边大于1 km，每个点位读数100次。宇宙射线按式1)计算^[7], 在各个湖面的宇宙射线测量计算结果见表 1。

$ D_{c}=K_{1} K_{2} \overline{R} $

(1)

其中，K₁：仪器的校准因子; K₂：仪器检验源效率因子，K₂=A₀/A，其中A₀为刻度单位给出的检验源响应值，为测量时检验源响应值; R：仪器在水面测量时的读数均值。

根据岳清宇等人研究的经验公式，在高度小于6 360 m低大气层中宇宙射线电离量产生的γ空气吸收剂量率用2)式计算^[8-10]。

$ {D_C} = \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {\left( {{I_0} + 0.0098{\lambda _m}} \right)\exp \left( {7.27 \times {{10}^{ - 5}}{h^{1.184}}} \right) \times 15.0}&{{\lambda _m} > {{13}^\circ }{\rm{N}}}\\ {\left( {{I_0} + 0.127} \right)\exp \left( {7.27 \times {{10}^{ - 5}}{h^{1.184}}} \right) \times 15.0}&{{\lambda _m} \le {{13}^\circ }{\rm{N}}} \end{array}} \right. $

(2)

式中，I₀为λ_m=0、h=0时的宇宙射线电离量，单位为I(即1离子对/cm³·s)，它随太阳11年活动周期而变化，在此次宇宙射线测量期间该值与1985年值相同，为1.67I^[2]。h为监测点位的海拔高度，m；λ_m为监测点位的地磁纬度°N，由点位的地理纬度λ和地理经度ø按下式计算：

$ {\rm{sin}}{\lambda _m} = {\rm{sin}}{\lambda _m} \cdot {\rm{cos}}11.7^\circ + {\rm{cos}}\lambda \cdot {\rm{sin}}11.7^\circ \cdot {\rm{cos}}\left( {ø - 291^\circ } \right) $

(3)

根据公式2)、3)分别计算东平湖湖中心(E116°12′24″，N35°57′36″海拔38米)、微山湖湖中心(E117°16′231″，N34°39′381″海拔28米)和雪野湖湖中心(E116°52′62″，N36°38′99″海拔222米)宇宙射线电离量产生的γ空气吸收剂量率分别为：25.3 nGy/h，25.2 nGy/h，26.3 nGy/h。

根据理论计算结果可知，东平湖面测量结果与理论计算结果差距较大，微山湖湖面和雪野湖湖面测量结果更接近理论值。由于微山湖部分水深可能不足3米，有可能达不到测量要求，故初步选择雪野湖湖面为宇宙射线测量点。

2 结果 2.1 仪器基本情况

根据全省各辐射环境监测机构所使用仪器情况，选用了几种常用的仪器类型进行测量分析。所选用仪器均取得了有关部门检定证书，测量时在有效检定期内。测量仪器参数见表 2。

2.2 测量结果

由于不同仪器对宇宙射线的响应随测量点而不同，因此在雪野湖湖面选择一个符合要求的固定测量点，将仪器放置在玻璃钢船上，玻璃钢船用绳索牵引，人员与仪器探头保持一定的距离，选用不同型号的仪器逐台在测量点测定其对宇宙射线的响应并按要求严格记录。

2015-2018年各类型仪器在雪野湖湖面的宇宙射线测量计算结果见表 3。

根据表 3测量计算结果，2015-2018年，不同类型的X-γ剂量率仪对宇宙射线的响应测量范围如下：FH40G型便携式X-γ剂量率仪, 9.7~12.4 nGy/h；BH3103A型便携式X-γ剂量率仪, 34.6~35.4 nGy/h；6150AD便携式X-γ剂量率仪, 33.0~36.8 nGy/h；FH40G-L10型便携式X-γ剂量率仪, 11.2~12.0 nGy/h；RSS131型高气压电离室, 43.2~47.0 nGy/h。

3 讨论

近几年在雪野湖面上的测量结果表明，不同型号的测量仪器对同一测量点的宇宙射线的响应值存在较大差距，通过表 3宇宙射线测量计算结果对比发现：RSS131型高压电离室和6150AD型便携式X-γ剂量率仪所测得的响应值相对其它三种型号的仪器较高。通过表 2中5种仪器的能量响应范围可以看出，RSS131型高压电离室最高能探测到能量为8 MeV的射线，6150AD型便携式X-γ剂量率仪最高能探测到能量为7 MeV的射线，这两者探测强度较高，因此其对宇宙射线的响应值也较高。

对于不同年份，同一台仪器在相同测量点对宇宙射线的响应值较稳定，基本无明显变化。因此雪野湖湖面可以作为测量宇宙射线响应值的稳定辐射场使用。

本次测量活动通过选择山东省内不同纬度的淡水面上对宇宙射线响应进行测量，并与理论值相比较，从而选择了雪野湖面作为最佳宇宙射线测量湖面。然后利用不同型号的仪器在雪野湖面进行测量，通过统计分析2015-2018年FH40G型便携式X-γ剂量率仪、RSS131型高压电离室和6150AD型便携式X-γ剂量率仪等5种仪器对宇宙射线响应的测量值，不同年份，同一台仪器所测结果一致性较好，显示出该湖面辐射场较稳定，山东省各市辐射环境监测机构均可以在该湖面获得各种型号的X-γ剂量率仪对宇宙射线的响应值，从而解决了部分地市环境监测机构实测宇宙射线困难的问题，为环境测量中正确扣除宇宙射线提供了依据，对全省辐射环境监测网量值统一工作具有重要的意义。