熱釋光測量法在云南省輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中的應用

楊漸文，文自富，李 程

(1．云南省輻射環(huán)境監(jiān)督站，云南昆明650034;2．云南省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，云南昆明650041)

熱釋光測量法在云南省輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中的應用

楊漸文1，文自富1，李 程2

(1．云南省輻射環(huán)境監(jiān)督站，云南昆明650034;2．云南省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，云南昆明650041)

介紹了熱釋光測量法，分析了2010、2011年云南省應用熱釋光測量法測量輻射環(huán)境空氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)結(jié)果，認為該方法是一種很好的方法。

熱釋光;輻射環(huán)境監(jiān)測;應用;云南

熱釋光劑量計(thermoluminescent dosimeter，簡稱TLD)是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型固體劑量計，可用于測量α、β、γ、X等多種射線，具有靈敏度及精確度高、體積小、重量輕、可多次重復使用等特點，得到了廣泛應用。其測量環(huán)境輻射累計劑量的原理［1，2］是:某些物質(zhì)具有熱釋光性，即它們受到放射性輻照后物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級發(fā)生變化，部分電子躍遷到較高的能級，并被由于晶體摻雜后的缺陷所形成的陷阱所俘獲，把經(jīng)過照射的材料加熱，受熱激發(fā)的電子返回基態(tài)能級，同時把儲存的能量以光的形式釋放出來，熱釋光測量系統(tǒng)將光強度轉(zhuǎn)換成能量值自動讀出所受照射量。

1實驗部分

1.1熱釋光測量系統(tǒng)及TLD的選取

熱釋光測量系統(tǒng)主要由熱釋光劑量計(型號為BR1000)、FJ427A1型熱釋光讀出器、FJ411B退火爐及FJ－417型輻照器組成。由于LiF(Mg，Cu，P)［3，4］材料具有組織等效性好、靈敏度高、信噪比較理想等優(yōu)良的劑量學特性，本實驗選取的TLD元件均是LiF(Mg，Cu，P)材料的。

1.2TLD的篩選及準備

篩選的目的主要是選取分散性小、靈敏度和本底較一致的探測器，通常選擇分散性在5%以內(nèi)的探測器備用。篩選過程包括退火、測量TLD本底、篩選、輻照、篩選、退火，即:首先將探測器放入預熱過的退火爐中在240°C條件下退火10min(退火時間不夠，劑量片本底難以消除;退火時間過長，影響了劑量片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成劑量片無效)，然后放在鋁板上迅速冷卻，將探測器轉(zhuǎn)入讀出器中測出探測器自身本底值，選取一批本底值接近的探測器在大劑量和小劑量下反復照射2～3次，再次測量，與預設(shè)輻照量對比剔除讀數(shù)偏大或偏小的片子，選出分散性在5%以內(nèi)的探測器再次退火，待其溫度降至室溫后，迅速裝入密封的自封袋中(避免受潮)，用黑色膠帶纏繞避光，再次裝入自封袋中，編號，放入事先準備好的鉛罐備用。通常每個測點放置3個探測器。

1.3TLD的布設(shè)與回收

選取TLD元件的布放位置很重要，應盡量選取周圍地勢開闊的地方，距離建筑物至少10m，將TLD裝入自制的鐵柵欄(小鐵籠)后懸掛在離地1m的地方，避免太陽直射及雨淋，TLD布設(shè)2～5個月以后回收?；厥諘r，取下TLD后迅速放入鉛罐中，帶回實驗室測量。同時，為了做對比，布置TLD時，用BH3103B型γ輻射劑量率儀在相應同點位分別測量了布置地的瞬時γ劑量率，BH3103B型γ輻射劑量率儀生產(chǎn)廠家為北京核儀器廠。

1.4TLD的實驗室測量

在計算機上，將熱釋光測量系統(tǒng)專用軟件界面調(diào)至“測量”狀態(tài)，把收回的熱釋光劑量片用干凈的鑷子依次夾入熱釋光讀出器加熱盤中讀出劑量片的值。由于每個地方布設(shè)3個劑量片，所以每個地方的環(huán)境累積劑量值是3個劑量片讀數(shù)的平均值。值得注意的是，此時熱釋光讀出器的測出值是儀器自動扣除了儀器本底和劑量片本底后的凈值。

2結(jié)果與分析

2010年和2011年在云南省境內(nèi)布設(shè)了9個測點利用熱釋光法進行環(huán)境γ輻射累積劑量的監(jiān)測，每年分上半年和下半年共2次，同時在每次掛出劑量片時用BH3103B型γ輻射劑量率儀對每個測點進行測量，測點多布置于各地氣象站。

表1熱釋光法測量結(jié)果及γ劑量率儀測量結(jié)果

(1)從表1數(shù)據(jù)看，所測9個點的γ輻射水平在正常范圍內(nèi)波動，且2010年上半年、下半年及2011年上半年用熱釋光法所測9個點γ輻射累積劑量率和用γ輻射劑量率儀直接測出的結(jié)果較為一致的，說明兩種方法都比較穩(wěn)定，在環(huán)境輻射水平監(jiān)測中能起到相互對比的作用。

(2)從表1數(shù)據(jù)看，大多數(shù)監(jiān)測點用熱釋光法測出值小于γ輻射劑量率儀的測出值?？赡苁峭ǔ後尮鈩┝科瑧覓煸跉庀笳景偃~箱下，百葉箱對射線造成一定的遮擋作用，而用γ輻射劑量率儀測量點位于氣象站開闊地，造成了測量值的差異。另外，熱釋光法測量γ累積劑量率值是環(huán)境γ輻射的一個長期穩(wěn)定值，用γ輻射劑量率儀測出的則是瞬時值，本身兩種測量方法原理不同，也會導致結(jié)果的差異。

(3)從圖1看，9個測點在2010年上半年、下半年及2011年上半年用熱釋光法測出的累積劑量率值較為穩(wěn)定，表明該方法測出結(jié)果連續(xù)性及穩(wěn)定性較好。

3質(zhì)量控制

(1)每年由中國科學計量研究院刻度熱釋光測量系統(tǒng)并發(fā)放檢定證書，接受其劑量檢驗及刻度系統(tǒng)的線性，二者均達到標準要求。

表22011年劑量檢驗結(jié)果

表32011年線性刻度結(jié)果

(2)每個監(jiān)測點位均布設(shè)3個及以上劑量片，測值求平均值，以保證數(shù)據(jù)的準確性。

(3)操作人員均經(jīng)過培訓持證上崗，能夠做到熟練操作。

4注意問題

(1)篩選劑量片過程中，無論是輻照、讀數(shù)還是退火，盡量保持片子不翻面，避免在盤子里發(fā)生較大的滑動摩擦，否則會影響測量結(jié)果。若發(fā)生上述情況，應視情況重做該部分實驗。

(2)在實驗準備過程中，認真測量儀器本底和劑量片自身本底，并在測量時扣除本底值，以保證數(shù)據(jù)的準確性。

(3)在計算某段時間內(nèi)的累積劑量值時，要扣除從篩選劑量片結(jié)束到掛片以及從取片到測量這兩個時間段內(nèi)放置于鉛罐內(nèi)劑量片的附加劑量。

(4)掛片選取地點時，盡量選擇氣象站觀測坪，氣象站地勢開闊，地點及內(nèi)部設(shè)施不易受外界因素發(fā)生變遷。形成專人看守聯(lián)系制度，若TLD發(fā)生被盜丟失時，接到丟失報告后重新掛片，以保證數(shù)據(jù)的延續(xù)和完整性。

(5)篩選出的熱釋光劑量片一定要用自封袋或者用其他材料密閉包裝好，以免受潮，最好用黑色不透明膠帶纏繞避光。

5結(jié)語

云南位于中國西南邊陲，礦物資源較為豐富，省內(nèi)開展了多個核技術(shù)應用項目，且與兩個擁有核能力的國家印度和巴基斯坦相鄰。用熱釋光法測量環(huán)境輻射累計劑量對于掌握全省輻射環(huán)境質(zhì)量狀況和變化趨勢有著十分重要的意義，同時也為政府加強輻射環(huán)境管理提供了技術(shù)支持。隨著社會的發(fā)展，核技術(shù)應用項目日漸增多，人們對云南省輻射環(huán)境質(zhì)量狀況越來越關(guān)注，加強核與輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和監(jiān)管顯得尤為重要。熱釋光法測量環(huán)境γ輻射累積劑量值較為簡便，穩(wěn)定性好、靈敏度高，在輻射環(huán)境監(jiān)測中起到了不可替代的作用。

［1］GB10264－88，個人和環(huán)境監(jiān)測用熱釋光劑量測量系統(tǒng)［S］．

［2］GB8998－88，環(huán)境熱釋光劑量計及其使用方法 ［S］．

［3］NaKajima T．Development of a new highly sensitive LiFthermoluminescence dosimeter and its application［J］．Nucl Instrum Methods，1978，(157):155．

［4］Horowitz YS．LiF:Mg，Ti Versus LiF．Mg Cu，P:The Competition Heats up［J］．Radiat prot Dosim，1993，(47):114，135．

［5］王海軍．熱釋光測量在環(huán)境γ輻射水平調(diào)查中的應用 ［J］．海軍醫(yī)學雜志，2006，27(2):110－112．

The Application of Thermoluminescence Measurement in the Monitoring of Radiation Environmental Quality in Yunnan

YANG Jian－wen1，WEN Zi－fu1，LI Cheng2
(1．Yunnan Provincial Radiation Environment Supervision Station，Kunming Yunnan 650034 China)

The thermoluminescence measurement is introduced in this article．The analysis of its measurement data about the radiation environmental air quality in Yunnan from 2010 to 2011 shows that it is a good method．

thermoluminescence;environmental radiation monitoring;application;Yunnan

X34

A

1673－9655(2012)05－0134－03

2012－04－25