固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置表面發(fā)射率響應(yīng)的測(cè)量*

徐一鶴 唐方東 何林鋒 陸小軍 葉東勝

(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，上海 201203)

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固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置表面發(fā)射率響應(yīng)的測(cè)量*

徐一鶴 唐方東 何林鋒 陸小軍 葉東勝

(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，上海 201203)

固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置主要應(yīng)用于核電站，放射性核素生產(chǎn)等涉源單位，是輻射工作人員從熱區(qū)進(jìn)入冷區(qū)的必經(jīng)裝置。固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的表面發(fā)射率表征了該裝置的主要性能，是評(píng)價(jià)該類裝置能否正常工作的主要參數(shù)依據(jù)。本文介紹了用a 、β標(biāo)準(zhǔn)平面源測(cè)量表面發(fā)射率響應(yīng)的方法與結(jié)果，提供了對(duì)固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置性能的評(píng)價(jià)依據(jù)。

a 、β表面污染監(jiān)測(cè)裝置;表面發(fā)射率響應(yīng);a 、β標(biāo)準(zhǔn)平面源;相對(duì)固有誤差

0 引言

固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置也稱為全身放射性表面污染監(jiān)測(cè)儀，是用于開(kāi)放型放射性工作場(chǎng)所及核設(shè)施熱區(qū)工作人員放射性表面污染監(jiān)測(cè)的放射性防護(hù)儀器，采用多個(gè)閃爍體或氣體探測(cè)器組合成多個(gè)探測(cè)面，對(duì)工作人員作全身表面污染監(jiān)測(cè)。

固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的計(jì)量性能與輻射安全防護(hù)密切相關(guān)。上海計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院作為華東地區(qū)的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)了量值溯源等儀器校準(zhǔn)的需求。對(duì)固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置探測(cè)能力，包括活度響應(yīng)、相對(duì)固有誤差、表面發(fā)射率響應(yīng)等計(jì)量特性的研究可以有效的評(píng)價(jià)該類裝置的實(shí)際工作情況，保證了該類裝置的正常運(yùn)行及相關(guān)工作人員對(duì)輻射安全防護(hù)的訴求。

1 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)對(duì)象是a 、β放射性表面污染，相應(yīng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)是a 、β標(biāo)準(zhǔn)平面源。在確定的測(cè)量條件下裝置的表面發(fā)射率響應(yīng)等于示值與標(biāo)準(zhǔn)源表面發(fā)射率之比。

測(cè)量用a 、β標(biāo)準(zhǔn)平面源的規(guī)格為10×15cm2，a 參考核素為241Am，表面發(fā)射率范圍(103～105)/min·2p ·sr，β參考核素為204Tl，表面發(fā)射率范圍(104～106)/min·2p ·sr，相對(duì)擴(kuò)展不確定度為3%(k=2)。

2 測(cè)量方法

固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置預(yù)熱后，在無(wú)放射源或其他監(jiān)測(cè)對(duì)象的條件下作a 、β本底計(jì)數(shù)率測(cè)量，連續(xù)讀數(shù)10次，取算術(shù)平均值。

分別將a 、β系列標(biāo)準(zhǔn)源依次設(shè)置在固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置各個(gè)探測(cè)面上中心位置，平面源表面距探測(cè)面10mm，對(duì)每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)源重復(fù)讀數(shù)5次，取平均值，按式(1)計(jì)算探測(cè)面對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)源的表面發(fā)射率響應(yīng)：

Ri=(Ni-Nb)/As

(1)

式中，Ri為探測(cè)面對(duì)a 或β標(biāo)準(zhǔn)源的表面發(fā)射率響應(yīng);Ni為探測(cè)面對(duì)第i個(gè)a 或β標(biāo)準(zhǔn)源的讀數(shù)平均值,min-1；Nb為探測(cè)面a 或β道的本底計(jì)數(shù)率，min-1；As為標(biāo)準(zhǔn)源a 或β表面發(fā)射率，min-1。

探測(cè)面對(duì)a 或β放射性的響應(yīng)平均值按式(2)計(jì)算：

R=∑Ri/n

(2)

分別在固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置正面探測(cè)面中心垂直線上，標(biāo)準(zhǔn)源中心距上下兩端各10cm處，和兩側(cè)探測(cè)面的中心位置，進(jìn)行表面發(fā)射率響應(yīng)的測(cè)量。以裝置正面探測(cè)面中心點(diǎn)的響應(yīng)為參考值，由各測(cè)量點(diǎn)的響應(yīng)值按式(3)計(jì)算響應(yīng)的一致性。

(3)

式中：C為裝置對(duì)a 或β放射性響應(yīng)的一致性%；Rk為第k個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)a 或β放射性的響應(yīng)；Rc為裝置正面探測(cè)面中心點(diǎn)對(duì)a 或β放射性的響應(yīng)。

固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的示值通常為計(jì)數(shù)率，其相對(duì)固有誤差是對(duì)測(cè)量值作響應(yīng)因子修正后的最大相對(duì)示值誤差，可按式(4)計(jì)算：

E=±(Ri/R平均-1)max

(4)

式中：E為裝置的相對(duì)固有誤差%；Ri為第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)a 或β放射性的響應(yīng)；R平均為響應(yīng)的平均值。

3 測(cè)量數(shù)據(jù)與結(jié)果處理

按照上述方法，用a 、β系列標(biāo)準(zhǔn)平面源測(cè)量3款不同廠家、不同型號(hào)的固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的表面發(fā)射率響應(yīng)，由裝置各探測(cè)面對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)平面源讀數(shù)，其中探測(cè)面1為正面探測(cè)面，測(cè)量數(shù)據(jù)按公式(1)計(jì)算表面發(fā)射率響應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 表面污染監(jiān)測(cè)裝置各探測(cè)面對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)平面源的響應(yīng)

由表1的數(shù)據(jù)按公式(2)計(jì)算固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置各探測(cè)面的表面發(fā)射率響應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表1、表2的數(shù)據(jù)按公式(3)、(4)計(jì)算裝置表面發(fā)射率響應(yīng)的一致性及其相對(duì)固有誤差，結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表2 表面污染監(jiān)測(cè)裝置各探測(cè)面的 表面發(fā)射率響應(yīng)

表3 固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置 表面發(fā)射率響應(yīng)的一致性

表4 固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的 相對(duì)固有誤差

4 討論

固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的表面發(fā)射率響應(yīng)與探測(cè)器類型、探測(cè)器窗的材料及厚度密切相關(guān)，不同規(guī)格型號(hào)的裝置表面發(fā)射率響應(yīng)有顯著的差異。試驗(yàn)結(jié)果顯示，同一裝置的各個(gè)探測(cè)面、同一探測(cè)面上不同的區(qū)域，表面發(fā)射率響應(yīng)都不相同，差異明顯；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)源的表面發(fā)射率較大時(shí)，裝置的響應(yīng)隨之降低，在確定的測(cè)量范圍內(nèi)，裝置的測(cè)量值經(jīng)響應(yīng)因子修正后，相對(duì)固有誤差主要體現(xiàn)為裝置探測(cè)器(面)響應(yīng)的非線性。

放射性表面污染水平通常以活度或單位面積的活度(Bq或Bq/cm2)表示，監(jiān)測(cè)儀器或裝置的示值通常為計(jì)數(shù)率。以計(jì)數(shù)率顯示的示值需要通過(guò)響應(yīng)因子才能修正并換算成實(shí)際的活度值。便攜式a 、β表面污染測(cè)量?jī)x的響應(yīng)以儀器讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)源單位面積活度之比表示，稱為“表面活度響應(yīng)”，單位為s-1Bq-1cm2，測(cè)量值除以表面活度響應(yīng)即可算得被測(cè)表面單位面積的活度。固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的探測(cè)面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)平面源，其響應(yīng)通常以裝置讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)源的表面發(fā)射率之比，即“表面發(fā)射率響應(yīng)”表示，標(biāo)準(zhǔn)平面源表面發(fā)射率與活度之比稱為板源效率，監(jiān)測(cè)時(shí)裝置的計(jì)數(shù)率除以表面發(fā)射率響應(yīng)與板源效率的乘積，可近似得到監(jiān)測(cè)對(duì)象以活度表示的表面污染水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用a 、β標(biāo)準(zhǔn)平面源作為參考標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置的表面發(fā)射率響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)提供了非線性、相對(duì)固有誤差和重復(fù)性等計(jì)量參數(shù)，為2014.11.25日頒布的JJG 1102—2014《固定式a 、β個(gè)人表面污染監(jiān)測(cè)裝置檢定規(guī)程》提供了技術(shù)依據(jù)和支持。

[1] GB/T 5202—2008《輻射防護(hù)儀器a 、β和a /β(β能量大于60keV)污染測(cè)量?jī)x與監(jiān)測(cè)儀》

[2] GB/T 8997—2008《a 、β表面污染測(cè)量?jī)x與監(jiān)測(cè)儀的校準(zhǔn)》

[3] JJG 478—1996《a 、β和(表面污染儀》

[4] 杜向陽(yáng),等.WBS-II型全身表面β污染監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)處理方法的考慮與實(shí)施.中國(guó)科技報(bào)告，1999(S4)

[5] 朱培清.醫(yī)用診斷X輻射源輻射輸出的空氣比釋動(dòng)能率測(cè)量不確定度評(píng)定.計(jì)量技術(shù),2004(7)

質(zhì)檢公益性科研專項(xiàng)(201210044)；上海市科委科技計(jì)劃項(xiàng)目(12DZ2293802)。

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.1.05