CTLD-350型熱釋光劑量儀讀出器劑量刻度方法

時間：2019-04-27作者：北京旭輝騰業(yè)科技有限公司瀏覽：23

                       CTLD-350型熱釋光劑量儀讀出器劑量刻度方法
                             北京瑞輻特輻射測量儀器有限公司
概述：熱釋光探測器在讀出器上的讀數(shù)值是一相對值，該結(jié)果轉(zhuǎn)換成劑量值需進行劑量刻度。這里所說的劑量刻度是指要確定待刻度探測器、劑量計對一系列已知輻射值(或刻度標準值)的響應(yīng)或讀數(shù)。
刻度劑量計一般采用標準源或已知輻射場(如輻射場是未知的，可用基準儀器，次級標準儀器或參考標準儀器測出輻射場中刻度處的劑量率) 來刻度。對于一些穩(wěn)定性和重復(fù)性較差的輻射源(如加速器、Ｘ光機等)，通常需要用一臺監(jiān)督儀器校正輻射場變化的影響。
1 刻度源
刻度源按其輻射水平分為環(huán)境、防護、**和處理水平四級(表1)。
表1  輻射水平劑量表
輻射水平	劑   量   范    圍
	C·kg-1·h-1	R·h-1
環(huán)   境	2.58×10-10～2.58×10-7	           10-6～10-3
防   護	2.58×10-7 ～2.58×10-2	10-3 ～102
治   療	     2.58×10-2 ～2.58	102 ～104
處   理	     2.58～2.58 ×103	104 ～107

1.1 β刻度源  β刻度源一般以離源表面一定距離處的吸收劑量率表示。在空氣中表面吸收劑量率可采用外推電離室測得。用于劑量刻度的β源見表2。
表2  **標準化組織推薦的β輻射刻度源
 核素	半 衰 期	β譜的較大能量(MeV)	放出的其他主要輻射
14C	5730a	0.156	無
147Pm	2.62a	0.225	γ0.12MeV,0.01%
SmX射線
204Tl	3.78a	0.763	HgX射線
90Sr-90Y	28.5a	0.546t 2.274	無
106Ru-Rh	369d	0.039t 3.54	             106Rhγ0.512MeV(21%)
			0.622MeV(11%)
			1.05MeV(1.5%)
			1.13MeV(0.5%)
			1.55MeV(0.2%)

一個良好的源應(yīng)提供有關(guān)襯底材料和反散射。小面積90Sr-90Y或147Pm源可作為一個“點”源?！　?
1.2  Ｘ、γ輻射刻度源
1.2.1    Ｘ輻射刻度源
刻度用的Ｘ輻射源可以用過濾和熒光技術(shù)方法得到。過濾方法是利用一臺恒壓Ｘ射線機產(chǎn)生所需要的經(jīng)過過濾的準值初級Ｘ射線束；熒光方法是利用同一非過濾的初級Ｘ射線束激發(fā)不同元素(輻射體)的熒光Ｘ射線。圖2和圖3給出過濾Ｘ射線和熒光Ｘ射線裝置的示意圖。

圖2、過濾X射線刻度裝置示意圖
D1-初級光闌, D2-限束光闌, D3和D4-屏蔽光闌, S-快門, F-過 濾器, M-監(jiān)督電離室, A-測半值層用的吸收器, R-標準電離室, I-待刻度儀表的電離室。
圖3、K熒光X射線刻度裝置示意圖
經(jīng)過濾和熒光輻射的刻度源，可以**門隨意接通或斷開，對于給定能譜的輻射可以通過調(diào)節(jié)電流或改變距離來控制其照射量率。其缺點是射束輸出量的穩(wěn)定性較差，源或激發(fā)電壓、電流、管發(fā)熱(或老化)的微小變化，都可能顯著改變輸出量或輻射譜。為了保持Ｘ射線機工作所要求的電壓，應(yīng)有專設(shè)的測高壓設(shè)備，而不能崐只依靠測量變壓器的初級電壓；電流控制和測量也應(yīng)考慮，隨著Ｘ射線管的老化，要定期檢查其性能，如焦外輻射，有效初始過濾等。
1.2.2  γ刻度源  用于劑量刻度的輻射源見表3。
表3  **標準化組織推薦的輻射源
核 素	輻射能量
(KeV)	半衰期
（a）	照射量率常數(shù)*
			C.kg-1.h-1.m2.Bq-1	(R.m2.h-1.Ci-1)
60Co	1173.3
1332.5	5.272	0.913×10-14	1.31
137Cs	661.6	30.1	0.234×10-14	0.336
241Am	59.54	433	0.906×10-16	0.013
*  照射量率常數(shù)只適用于未加屏蔽的點源。

輻射源可以使用準直或非準直的幾何條件。ISO 4037標準推薦的照射室和準直器的結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4、照射室、準直器裝置示意圖
A. 屏蔽層  B. 準直器  C. 射線束截面  D. 輻射源

標準射線束截面必須大于被照射的探測器；距離d1必須大于或等于30cm；距離d2必須足夠大，使得在不同的照射距離下，與源包殼無關(guān)的散射貢獻不**過總照射量率的5% 。
輻射源的標定，較好以某一特定距離上的照射量率表示，并需對其衰變進行修正。在給定的刻度條件下，源產(chǎn)生的輻射場應(yīng)符合反平方定律。因為當源或探測器的幾何尺寸與源至探測器的距離屬同一數(shù)量級，或者刻度場所與刻度支架的散射輻射及輻射在空氣中的減弱很大時，輻射場將不符合反平方定率。
2  刻度儀器
按照輻射種類的不同，計量儀器有測量Ｘ射線的自由空氣電離室，測量γ射線的空腔電離室，測量β射線的外推電離室等(表4)。

表4  輻射劑量標準測量儀
儀  器	輻射類型	能量范圍	準確度	測量的量
倫琴計	X和γ射線	30至1300keV	±2%	照 射 量
自由空氣電離室	X射線	≤100keV	±5%	照 射 量
外推電離室	β射線	50keV至3MeV	±2%	吸收劑量
精密長計數(shù)器	中   子	0.5eV到16MeV	±5%	通    量
活化金箔	中   子	熱   能	±2%	通    量

為了減少刻度時的散射輻射，刻度機械裝置應(yīng)采用低原子序數(shù)的材料。
3  刻度方法
根據(jù)探測器的能量響應(yīng)確定輻射源，對能響依賴性小的探測器，可在不同類型的輻射場中刻度。對某些能量響應(yīng)大的劑量計，則要求刻度輻射場與實測輻射場的能譜盡可能接近，劑量率和累積劑量的范圍也應(yīng)相仿。對混合輻射場中使用的劑量計應(yīng)該對混合場中各輻射組分分別刻度，例如，用于ｎ-γ混合場的γ劑量計，首先應(yīng)刻度其γ響應(yīng)，這就要求用一個與混合場中γ組分的能譜類似的γ輻射場刻度，然后還要用一能譜類似的已知中子場，或用一個已知成分的ｎ－γ混合場來刻度劑量計。
下面介紹幾種刻度劑量計的方法。
劑量計刻度通常采用曲線、單點劑量和自身刻度法。探測器刻度方法的選擇可根據(jù)具體情況而定。曲線刻度法所用探測器較多,一般要多個點(每點3-5個探測器)。如留不出這么多探測器，則可采用單點劑量刻度法，此方法要求刻度劑量范圍在探測器的劑量線性范圍內(nèi)。如無刻度探測器，則可采用自身刻度法對探測器進行刻度。一般多采用曲線刻度法。在實際操作時，除留刻度用探測器外，還要留出本底探測器。刻度探測器和本底探測器的靈敏度應(yīng)和實驗探測器的一致，即為同一組探測器。
3.1   刻度曲線法(探測器的發(fā)光值與輻照劑量的關(guān)系)  在劑量范圍較大或在探測器的非線性區(qū)(亞線性和**線性)使用的情況下，應(yīng)采用此方法刻度劑量計，根據(jù)劑量計的使用劑量確定刻度曲線的輻照劑量范圍。舉例說明如下。
取一組探測器做為刻度探測器，探測器的劑量范圍為 1×(10-5～10-2) Gy，將探測器分為6組分別照射不同劑量，測后將結(jié)果做在座標紙上(圖5)。
用較小二乘法處理得出公式:

式中Ｘ為待求劑量值，Y為探測器的讀數(shù)值。佩帶劑量計受照劑量可通過其讀數(shù)值直接從刻度曲線上查出，也可以用公式求出。


圖5、LiF: Mg,Ti探測器劑量響應(yīng)曲線

3.2   單點劑量刻度法  單點劑量刻度法的具體操作為，將探測器照射一劑量(該劑量可根據(jù)佩帶劑量計受照劑量的估計值確定，如劑量范圍較大則可取一平均值)，測后用下式對佩帶劑量計進行刻度。
D＝N2/(N1/D1)             (2)
式中:
D: 佩帶劑量計受照劑量；
D1:刻度探測器受照劑量；
N1:刻度探測器讀出值(平均值)；
N2:佩帶劑量計的讀出值(平均值)。
上式可改寫為:
    
使用此法刻度劑量計要求準確的刻度劑量(D1)，否則將給測量結(jié)果帶來較大統(tǒng)誤差。
3.3 自身刻度法  在實際工作中可能會碰到只有佩帶劑量計而沒有刻度探測器的情況，在這種情況下可采用探測器自身刻度。其具體作法是：將佩帶劑量計的探測器測后退火，做為刻度探測器，根據(jù)具體情況采用上述二種方法來刻度劑量計。采用此法刻度劑量計時，要嚴格控制探測器的退火條件。該方法的誤差來源于探測器的重復(fù)使用性能。


北京旭輝騰業(yè)科技有限公司專注于熱釋光劑量讀出器,熱釋光個人劑量計,熱釋光劑量片,熱釋光探測器退火爐,熱釋光冷卻爐等

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