測(cè)定空氣劑量率的影響因素

郭寶會(huì)

(渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院，陜西渭南714000)

有關(guān)空氣劑量率測(cè)定的方法很多，有化學(xué)的、物理的、生物的等［1－4］．應(yīng)用“X-ray射線儀”在對(duì)空氣劑量率的測(cè)定中，由于影響測(cè)量的因素多，測(cè)量難度大，因此試圖通過對(duì)影響X射線測(cè)定劑量率主要因素的分析，研究盡量減小測(cè)量誤差的途徑和方法，這對(duì)于今后應(yīng)用本儀器測(cè)量其他項(xiàng)目，如對(duì)銅、鐵等金屬X射線的測(cè)量，對(duì)莫塞萊定律的驗(yàn)證和對(duì)里德伯常數(shù)的測(cè)定等都有普遍的借鑒意義．

1 實(shí)驗(yàn)方法

用實(shí)驗(yàn)室的X-ray射線儀，自行搭建的X射線空氣劑量率的測(cè)試裝備，分別通過5 mm和2 mm的限束光闌使X射線能量集中，它可以測(cè)試整個(gè)回路中的電流和電壓值．通過測(cè)試電流和電壓的值，分別得出陽極電壓與電離劑量率的關(guān)系、陽極電流與劑量率的關(guān)系、光闌直徑與劑量率的關(guān)系．

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2．1 陽極電壓與電離劑量率的關(guān)系

測(cè)試了X射線儀中的陽極電壓和管電流，并計(jì)算了不同陽極電壓的電離劑量率，其關(guān)系如圖1所示．

圖1 管高壓和電離劑量率的關(guān)系

由圖1可知，當(dāng)陽極電壓低于10 kV時(shí)，電離劑量率的值幾乎為零．這是因?yàn)楣茈妷旱闹堤?，幾乎未激發(fā)出X射線．當(dāng)管電壓高于10 kV時(shí)，X射線的強(qiáng)度增加，電離劑量率也增加．說明電離劑量率隨著管電壓的增大而增大．

2．2 陽極電流與劑量率的關(guān)系

研究了陽極電流與劑量率的關(guān)系．當(dāng)管電壓不變時(shí)，發(fā)射電流與電離劑量率的關(guān)系如圖2所示．

圖2 陽極電流與點(diǎn)離劑量率的關(guān)系

由圖2可知，隨著管發(fā)射電流的增大，電離劑量率也增大，管電流和電離劑量率均呈現(xiàn)線性關(guān)系．而且還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管發(fā)射電流與管電壓同時(shí)增大時(shí)，電離劑量率亦會(huì)增大;當(dāng)管電壓為35 kV時(shí)，在很小的管電流下就會(huì)產(chǎn)生電離劑量率．其原因是，在不同陽極電壓下，電離電流是電容器電壓的函數(shù)，即電離電流是陽極電流的函數(shù)．

2．3 光闌直徑與劑量率的關(guān)系

分別測(cè)定了光闌管直徑d=5 mm和d=2 mm兩種條件下的管電壓與管電流的關(guān)系，如圖3所示．

圖3 管電壓與管電流關(guān)系圖

使用圖3中的飽和電流值(曲線A的飽和電流大約為3．1 nA，曲線B的飽和電流大約為0．56 nA)和相應(yīng)的穿透空氣質(zhì)量，其離子劑量率的平均值可由離子劑量率公式［5］

得出:當(dāng)d=5 mm時(shí)

當(dāng)d=2 mm時(shí)，

隨著電壓的增長，電流在緩慢增長．直徑在5mm時(shí)，管電壓在100～180 V之間，管電壓與管電流成線性關(guān)系，而當(dāng)管電壓從180 V開始時(shí)隨著電壓的增長電流緩慢增長;直徑在2 mm時(shí)電流一直隨著電壓緩慢增長．由圖3可知，管直徑為5 mm的和管直徑為2 mm的在同一管電壓值下直徑大的管電流大．即說明在同一管電壓值下，管直徑越大管電流越大．

3 結(jié)論

通過以上對(duì)影響X射線測(cè)定劑量率因素的分析與研究，可以得出如下幾條明確的結(jié)論:

(1)在高的管電壓作用下，X射線的強(qiáng)度增加，電離劑量率也增加．

(2)隨著管發(fā)射電流的增大電離劑量率也增大，管電流和電離劑量率均呈現(xiàn)線性關(guān)系．而且還發(fā)現(xiàn)隨著管發(fā)射電流與管電壓同時(shí)增大電離劑量率會(huì)增大．

(3)不同直徑的光闌管在同一管電壓值下直徑大的管電流大．

［1］李士駿．電離輻射劑量學(xué)［M］．北京:原子能出版社，2000．

［2］楊斌．γ輻射空氣吸收劑量率測(cè)量［J］．核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2002，(5):78．

［3］張江云，黃寧．γ全譜法測(cè)定空氣吸收劑量率的M-C法應(yīng)用［J］．核技術(shù)，2011，(8):12．

［4］李衍．微焦點(diǎn)X射線照相法的特性和應(yīng)用［J］．無損探傷，1995，(1):90．