關(guān)于輻射環(huán)境及個(gè)人劑量探測(cè)下限討論

楊永欽, 王洋洋

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站，成都 610031)

?

· 環(huán)境輻射 ·

關(guān)于輻射環(huán)境及個(gè)人劑量探測(cè)下限討論

楊永欽, 王洋洋

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站，成都 610031)

針對(duì)電離輻射及個(gè)人累積劑量監(jiān)測(cè)中遇到的實(shí)際問(wèn)題，從放射性計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性和探測(cè)下限的基本概念及定義出發(fā)，結(jié)合輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的、特點(diǎn)，說(shuō)明探測(cè)下限在輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)中的重要性。以統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)中的兩類(lèi)錯(cuò)誤的內(nèi)涵闡述了輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)中探測(cè)下限的數(shù)學(xué)和實(shí)際含義，結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了詳細(xì)分析及討論，最后以個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)探測(cè)下限的計(jì)算和表示為實(shí)例，對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論。

統(tǒng)計(jì); 兩類(lèi)錯(cuò)誤; 探測(cè)下限; 個(gè)人劑量

1 引 言

近幾年來(lái)，輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作得到了空前的重視，特別是在四川這樣的核大省，輻射監(jiān)測(cè)能力建設(shè)得到了財(cái)政大力支持，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平和分析能力大幅提高，工作也由原來(lái)的單一由省級(jí)輻射站完成，逐步延伸到市(州)一級(jí)。輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)主要包括了電磁輻射和電離輻射兩個(gè)部分，由于輻射對(duì)象和監(jiān)測(cè)方法的特殊性，輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)和傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)有著本質(zhì)的區(qū)別。本文的提出主要是為那些剛剛開(kāi)展輻射環(huán)境特別是電離輻射監(jiān)測(cè)工作的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)、技術(shù)人員提供一點(diǎn)思路，希望在遇到類(lèi)似的問(wèn)題有章可循，找到合適的解決思路、方法。例如在探傷機(jī)運(yùn)行時(shí)周?chē)椛洵h(huán)境監(jiān)測(cè)中，不少同志遇到周?chē)膭┝柯赎P(guān)機(jī)數(shù)據(jù)比開(kāi)機(jī)數(shù)據(jù)還高的情況，還有就是放射性測(cè)量計(jì)數(shù)裝置單次測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算，職業(yè)工作人員個(gè)人累積劑量片讀數(shù)與伴隨片劑量相差無(wú)幾，甚至更低，諸如此類(lèi)，這些問(wèn)題都和放射性測(cè)量的統(tǒng)計(jì)特性有直接的關(guān)系，解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵就是要理解和應(yīng)用本文所要討論的探測(cè)下限。

關(guān)于探測(cè)下限的研究、討論和計(jì)算方法一直是放射性測(cè)量的主要課題之一，這些研究成果主要是圍繞探測(cè)器特性、測(cè)量過(guò)程和計(jì)算方法展開(kāi)，如：王恒德“輻射探測(cè)器探測(cè)下限的統(tǒng)計(jì)估計(jì)”(核防護(hù)，1976.03.011)、徐翠華等“低水平特征放射性核素的識(shí)別和干擾因素剔除”，(中華放射性醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2003)、鄭仁圻等“判斷極限和探測(cè)極限的概念及其應(yīng)用”，(核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量與質(zhì)量，1996)等；也有結(jié)合輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中做具體討論如：宋海青等，“環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)中一些關(guān)注問(wèn)題的討論”(《輻射防護(hù)通訊》，2015)、魯永杰“輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的概念及有關(guān)問(wèn)題”(《海軍醫(yī)學(xué)雜志》，2006)、韓學(xué)壘等“環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)中的探測(cè)下限及優(yōu)化探討”(21世紀(jì)初輻射防護(hù)論壇會(huì)議環(huán)境與流出物中的放射性監(jiān)測(cè)研討會(huì)，20134)黃乃明“低水平放射性測(cè)量中的探測(cè)限及其計(jì)算”(輻射防護(hù)通訊，2004)等。這些文獻(xiàn)對(duì)放射性測(cè)量的主要問(wèn)題特別是低水平放射性測(cè)量原理和探測(cè)下限的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)、計(jì)算過(guò)程都有詳細(xì)的描述，比較重于統(tǒng)計(jì)原理描述和數(shù)學(xué)模型的建立。而作為輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的具體實(shí)踐而言，黃乃明“低水平放射性測(cè)量中的探測(cè)限及其計(jì)算”這篇文章和輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)際結(jié)合的比較深，同時(shí)也給出了幾個(gè)類(lèi)型的探討，有很好的參考意義[1～8]。

2 電離輻射監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

2.1 統(tǒng)計(jì)特性

電離輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的對(duì)象是各種環(huán)境介質(zhì)中存在的放射性，除了個(gè)別分析項(xiàng)目如總U(元素含量分析)以外，大部分是核素活度濃度或總活度(總α、β放射性活度)分析，這些分析基本上都是以放射性計(jì)數(shù)測(cè)量為基礎(chǔ)的，輻射劑量率和累積劑量測(cè)量也是同樣的。物質(zhì)中原子核的放射性衰變本身就是隨機(jī)事件[9]，這就決定了電離輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)同一般的環(huán)境監(jiān)測(cè)有著本質(zhì)的差別，一般的環(huán)境監(jiān)測(cè)如果不考慮測(cè)量系統(tǒng)本身統(tǒng)計(jì)漲落的話，可以認(rèn)為對(duì)象具有確定量值。放射性計(jì)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)有一個(gè)明顯特征：統(tǒng)計(jì)特性，即重復(fù)性測(cè)量得到的計(jì)數(shù)在某個(gè)平均值上下漲落[10]，這種現(xiàn)象稱(chēng)為放射性計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)漲落。這種特性不僅體現(xiàn)在被測(cè)對(duì)象—原子核自身的衰變規(guī)律，還體現(xiàn)在被探測(cè)入射粒子與探測(cè)器相互作用的過(guò)程。如果測(cè)量對(duì)象用x表示，測(cè)量結(jié)果用y表示，測(cè)量過(guò)程可以簡(jiǎn)化為：輸入量x為隨機(jī)變量，輸出量y也為隨機(jī)變量。大多數(shù)情況下，放射性測(cè)量系統(tǒng)是一個(gè)線性變換即：

y=f(x)滿足λy=f(λx) (為常數(shù))

(1)

根據(jù)概率分布的變換原理，如果x屬于正態(tài)分布，那么y也服從正態(tài)分布。輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)本質(zhì)上是一個(gè)通過(guò)得到y(tǒng)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)統(tǒng)計(jì)量x的測(cè)量和估算。一般情況我們假設(shè)x近似于服從泊松分布和正態(tài)分布，兩個(gè)近似分布都有典型的特征，即期望值與方差相等：σ2= m。

2.2 關(guān)注對(duì)象

從結(jié)果來(lái)看，電離輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)可以分為輻射環(huán)境背景監(jiān)測(cè)(包括天然本底輻射和輻射環(huán)境現(xiàn)狀)和增量監(jiān)測(cè)。輻射按照來(lái)源可以分為天然本底輻射和人工輻射。人類(lèi)一直生活在天然電離輻射的環(huán)境中。這種輻射來(lái)源于宇宙射線和地殼中的天然放射性核素所形成的地表輻射，輻射無(wú)處不在，食物、房屋、天空大地、山水草木乃至人們體內(nèi)都存在著輻射照射。由于地質(zhì)條件不同和地理上的差別，天然電離輻射水平有地區(qū)差異。天然本底輻射是世界上每個(gè)人都受到的一種電離輻射，而且到目前為止也是人類(lèi)群體受到電離輻射最主要的來(lái)源。作為輻射環(huán)境保護(hù)工作的一個(gè)基礎(chǔ)，輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作更加關(guān)心人工活動(dòng)帶來(lái)的部分，即人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)的影響水平，也就是電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)(GB18871-2002)中規(guī)定的“實(shí)踐”活動(dòng)帶來(lái)的影響。這個(gè)任務(wù)也是電離輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的工作內(nèi)容重點(diǎn)之一，從測(cè)量的意義而言，就是我們關(guān)心人工(實(shí)踐)帶來(lái)的增量(變化)部分。

輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)中本底有時(shí)并不指單純測(cè)量天然放射性的含量，我們更加關(guān)注電離輻射源應(yīng)用實(shí)踐帶來(lái)的變化，比如個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)、人工放射性核素監(jiān)測(cè)。這些量都是在引入實(shí)踐后帶來(lái)的，那么在這類(lèi)測(cè)量過(guò)程中，“零值”就是測(cè)量目標(biāo)以外本來(lái)已存在的背景，比如劑量測(cè)量中的伴隨片。以四川稀土行業(yè)在冶煉和純化加工過(guò)程中導(dǎo)致的周?chē)h(huán)境中釷含量的變化為例，為了獲得這種變化，我們就需要了解釷含量變化前后的水平，即ΔTh-232=變化后-變化前。問(wèn)題出就來(lái)了，ΔTh-232處于什么水平時(shí)，我們認(rèn)為：這種實(shí)踐導(dǎo)致了環(huán)境中Th-232的變化，即指在給定的置信度下，測(cè)量方法能夠探測(cè)出(檢出)的ΔTh-232>0的最小樣品貢獻(xiàn)。

探測(cè)下限本質(zhì)上就是為了解決兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是增量(變化)有沒(méi)有的問(wèn)題(定性)，增量(變化)如果有，到底是多少(定量)？ 測(cè)量一個(gè)量到底是不是有增量或變化，首要的基礎(chǔ)就是了解原有的基礎(chǔ)是多少，也就是常說(shuō)的本底或背景。從測(cè)量的角度來(lái)看，本底就是除了測(cè)量目標(biāo)以外影響結(jié)果的所有因素，這些因素除了周?chē)烊惠椛渌?，還有一個(gè)儀器的“本底”等其他部分。本底這個(gè)詞有時(shí)也是混肴概念的一個(gè)因素，特別是無(wú)相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的技術(shù)人員遇到這個(gè)詞的時(shí)候容易誤用，一般情況下我們建議在容易引起歧義的地方，不要使用這個(gè)詞，要用的話最好是加上限定詞，以表明其特定的含義。

3 探測(cè)下限的定義和一般計(jì)算

3.1 低水平放射測(cè)量的一般要求和現(xiàn)狀概述

輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)一般都屬于低水平放射性測(cè)量，往往需要采用專(zhuān)門(mén)的測(cè)量裝置和方法。比較、評(píng)價(jià)和選擇低水平測(cè)量裝置和方法的主要技術(shù)指標(biāo)有兩個(gè)：優(yōu)質(zhì)因子和最小可探測(cè)限[11]。

優(yōu)質(zhì)因子：是測(cè)量樣品和本底所用的總時(shí)間的倒數(shù)。要求測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差一定時(shí)，測(cè)量樣品和本底所用的總時(shí)間越短(即樣品的凈計(jì)數(shù)率越高，本底計(jì)數(shù)率越低)，優(yōu)質(zhì)因子就越大，測(cè)量裝置和方法就越好。當(dāng)樣品的凈計(jì)數(shù)率遠(yuǎn)小于本底計(jì)數(shù)率時(shí)，優(yōu)質(zhì)因子與樣品凈計(jì)數(shù)率的二次方成正比，與本底計(jì)數(shù)率成反比。因此，在選擇測(cè)量裝置和方法時(shí)要求使樣品凈計(jì)數(shù)率的平方與本底計(jì)數(shù)率之比為最大。

最小可探測(cè)限：是用于表示某一個(gè)測(cè)量裝置或方法可探測(cè)的最小放射性活度或比活度的一個(gè)量。一般用于表示最小可探測(cè)限的量有三個(gè)[12]：

①最小顯著可測(cè)出的活度，又稱(chēng)作臨界水平或判斷限；

②最小可探測(cè)的真實(shí)活度，又稱(chēng)作探測(cè)下限；

③定量測(cè)定限。

一般在輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中說(shuō)的探測(cè)下限就是指第二個(gè)。

沙連茂在“環(huán)境中低水平放射性核素測(cè)量技術(shù)的進(jìn)展”一文中詳細(xì)介紹并評(píng)述了近年來(lái)環(huán)境中低水平放射性核素測(cè)量技術(shù)的進(jìn)展,包括: 建造地下實(shí)驗(yàn)室, 用普通 γ譜 儀、α譜儀和質(zhì)譜技術(shù)測(cè)量低水平放射性核素,以及低水平放射性核素分離和測(cè)量方法的基礎(chǔ)性研究。

低水平測(cè)量的一個(gè)主要目標(biāo)就是提高探測(cè)能力，降低探測(cè)下限的數(shù)值，主要是從幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考慮：一、就是降低測(cè)量目標(biāo)以外的因素影響：如建造低本底實(shí)驗(yàn)室以降低測(cè)量環(huán)境本底、提高儀器設(shè)備的抗干擾，減少儀器系統(tǒng)本身的電子噪聲，強(qiáng)化提高樣品制備分離和提純技術(shù)等；二、就是提高測(cè)量?jī)x器的靈敏度如：探測(cè)器技術(shù)改進(jìn)、采用新型探測(cè)器、優(yōu)化測(cè)量系統(tǒng)等；三、改進(jìn)現(xiàn)有測(cè)量方法、創(chuàng)新測(cè)量原理等[12]。

3.2 定義

理解探測(cè)下限，必須先了解一下統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)中的兩種錯(cuò)誤。因?yàn)榉派湫运プ兪莻€(gè)隨機(jī)事件，所以即使在完全相同的物理?xiàng)l件下對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行重復(fù)測(cè)量所得到的結(jié)果也不會(huì)完全相同，總會(huì)有一定的統(tǒng)計(jì)漲落。這樣，我們面臨的問(wèn)題是：依據(jù)有限次測(cè)量結(jié)果(隨機(jī)事件的個(gè)體)對(duì)所測(cè)對(duì)象(隨機(jī)事件的總體)做出判斷。例如，依據(jù)探測(cè)器的計(jì)數(shù)率判斷所測(cè)對(duì)象是否有放射性。由于放射性計(jì)數(shù)固有的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，這種判斷總有一定的發(fā)生錯(cuò)誤的幾率。放射性計(jì)數(shù)測(cè)量中，本底總是存在的，包括宇宙射線、環(huán)境中的天然放射性及儀器噪聲等，為求得凈計(jì)數(shù)一般需要進(jìn)行兩次測(cè)量[11]：

第一次，沒(méi)有樣品，在時(shí)間t內(nèi)測(cè)得本底的計(jì)數(shù)為Nb；

第二次，放上樣品，在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得樣品和本底的總計(jì)數(shù)為Ns。

Nb≥0，則可能發(fā)生的錯(cuò)誤判斷有兩種:

(1)所測(cè)對(duì)象沒(méi)有放射性，而測(cè)我們判斷為有放射性，這是第一類(lèi)錯(cuò)誤，概率大小用即檢驗(yàn)水準(zhǔn)用α表示?？赡墚a(chǎn)生原因：

①樣本中極端數(shù)值；

②采用決策標(biāo)準(zhǔn)較寬松。

(2)所測(cè)對(duì)象有放射性，而我們判斷沒(méi)有放射性，這是第二類(lèi)錯(cuò)誤，概率大小用即檢驗(yàn)水準(zhǔn)用β表示?？赡墚a(chǎn)生的原因：

①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不靈敏；

②樣本數(shù)據(jù)變異性過(guò)大；

③處理效應(yīng)本身比較小。

兩類(lèi)錯(cuò)誤的關(guān)系：

①α+β不一定等于1；

②在其他條件不變的情況下，α與β不能同時(shí)增加或減少；

③統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)力。(1-β)

根據(jù)這兩類(lèi)錯(cuò)誤的性質(zhì)和原因，結(jié)合實(shí)際的需要，在低水平放射性測(cè)量中提出了3種限值的定義：

判斷限Lc：對(duì)象本身沒(méi)有放射性，而測(cè)量結(jié)果表示有放射性的幾率。

探測(cè)下限Ld：對(duì)象本身有放射性，而測(cè)量結(jié)果低于Lc被認(rèn)定沒(méi)有放射性的幾率。

定量下限Lq：本身已經(jīng)大于Ld了，這時(shí)漏測(cè)的幾率很小了，但是測(cè)量結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差比較大，這時(shí)對(duì)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差提出了一定的要求，即小于一預(yù)先設(shè)定的值。

在實(shí)際中，測(cè)量(或者監(jiān)測(cè))本質(zhì)上都是為了得到某個(gè)量的凈值(計(jì)數(shù)、活度、劑量等等都是如此)，可以把它理解為平均值大于“零”的下限，即置信區(qū)間。監(jiān)測(cè)結(jié)果關(guān)心的就是本來(lái)存在卻被我們漏掉的幾率，因此一般情況下就是用犯第二類(lèi)錯(cuò)誤的幾率即 “探測(cè)下限”來(lái)限制這種情況發(fā)生。探測(cè)下限水平越低，意味著第二錯(cuò)誤的幾率也就越低[11]。

探測(cè)下限不單是表示某一測(cè)量裝置的技術(shù)指標(biāo)，而是用于評(píng)價(jià)某一測(cè)量(包括方法、儀器和人員的操作等)的技術(shù)指標(biāo)(給出探測(cè)下限必須同時(shí)給出與這一測(cè)量有關(guān)的參數(shù))如：測(cè)量效率，測(cè)量時(shí)間或測(cè)量時(shí)間的程序安排、樣品體積或重量、化學(xué)回收率、本底及可能存在的干擾成分(HJ/T61-2001《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》8.2對(duì)探測(cè)下限說(shuō)明)[13]。

在輻射監(jiān)測(cè)中，探測(cè)下限是用于評(píng)價(jià)探測(cè)能力的一種統(tǒng)計(jì)量的值，指在給定的置信度下，一種測(cè)量方法能夠探測(cè)出(檢出)的區(qū)別于零值的最小樣品貢獻(xiàn)(GBZ128-2002中3.3)。

這兩個(gè)定義都充分說(shuō)明了一點(diǎn)，一個(gè)測(cè)量結(jié)果的探測(cè)下限是整個(gè)測(cè)量過(guò)程全部的體現(xiàn)，而不是僅僅是測(cè)量系統(tǒng)或裝置。GBZ128-2002中的定義非常明確：就是這個(gè)值是區(qū)別于零值最小樣品貢獻(xiàn)。

在輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)踐中，由于實(shí)驗(yàn)室本身的條件和工作的特點(diǎn)，降低最小可探測(cè)限方法主要是增加樣品的凈計(jì)數(shù)率和減少本底計(jì)數(shù)率，一般采用下面幾個(gè)方法：

①通過(guò)物理或化學(xué)的方法，提高樣品中待測(cè)放射性核素的比活度或濃度，并減少自吸收；

②增加被測(cè)量樣品的量，如增加氣溶膠采樣量或水樣體積；

③增加測(cè)量時(shí)間；

④合理、正確選擇相應(yīng)的測(cè)量裝置；

⑤創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量環(huán)境。

3.3 計(jì)算方法

實(shí)際工作中，探測(cè)下限的計(jì)算和低于探測(cè)下限結(jié)果的表述也是經(jīng)常遇到的情況，輻射監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量管理體系中對(duì)各個(gè)分析項(xiàng)目的分析方法標(biāo)準(zhǔn)都有明確的要求，因此一般情況下，如果分析項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的分析方法對(duì)探測(cè)下限有明確要求和規(guī)定的話，按照方法的規(guī)定執(zhí)行，如《土壤中放射性核素的γ能譜分析方法》(GB/T 11743-2013)附錄D給出了γ能譜測(cè)量的探測(cè)下限，這個(gè)計(jì)算公式和方法就適用于土壤中放射性核素γ能譜分析探測(cè)下限的計(jì)算；如果方法中沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)定，就按照《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 61 -2001)第8.2款中探測(cè)下限的計(jì)算公式執(zhí)行。對(duì)于計(jì)數(shù)率、活度或活度濃度的探測(cè)下限，均可由樣品凈計(jì)數(shù)LLDN算得。一般采用近似滿足正態(tài)分布的LLDN大多是可以接受的，在 α=β=0.05時(shí)，LLDN=4.65Sb(Sb為本底計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差)。這里的Sb作為本底計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，不能簡(jiǎn)單理解為儀器的本底。前面已經(jīng)講過(guò)，在測(cè)量體系里，本底應(yīng)該是除了測(cè)量目的以外的所有因素的總和。比如總放射性計(jì)數(shù)設(shè)備里，儀器的本底就是什么都不放時(shí)，儀器本身的計(jì)數(shù)，但是一旦有樣品的時(shí)候，這個(gè)本底Sb就包括了樣品盤(pán)、樣品基質(zhì)本身的放射性即空白樣品測(cè)量的計(jì)數(shù)，實(shí)際上這個(gè)計(jì)數(shù)一般比儀器本身的本底計(jì)數(shù)要高。HJ/T 61 -2001里的探測(cè)下限只是針對(duì)計(jì)數(shù)(計(jì)數(shù)率)測(cè)量，在具體項(xiàng)目中要根據(jù)項(xiàng)目的分析計(jì)算公式換算為放射性活度或濃度，下表是一個(gè)薄樣法測(cè)量水中總β的探測(cè)下限計(jì)算實(shí)例。

表 總α、總β的探測(cè)下限計(jì)算Tab.1 Minimum detection limit calculation of total α and total β

4 個(gè)人累積劑量中的探測(cè)下限

個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)是：輻射工作人員個(gè)人佩帶的劑量計(jì)進(jìn)行的測(cè)量或?qū)ζ潴w內(nèi)及排泄物中放射性核素種類(lèi)和活度所作的測(cè)量，以及對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的分析和解釋。監(jiān)測(cè)的主要目的是對(duì)主要受照射的器官或組織所接受的平均當(dāng)量劑量或有效劑量做出估算，進(jìn)而限制工作人員個(gè)人接受的劑量，并且證明工作人員接受的劑量是符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的。附加目的是提供工作人員所受劑量趨勢(shì)和工作場(chǎng)所條件以及有關(guān)事故照射的資料。

雖然我們國(guó)家早已制定有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：如《GB/T 10264-2014 個(gè)人和環(huán)境監(jiān)測(cè)用熱釋光劑量測(cè)量系統(tǒng)》及《GBZ 128-2002 職業(yè)性外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)規(guī)范》，對(duì)個(gè)人劑量測(cè)量系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測(cè)量的方法均有明確的要求， 但在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中仍會(huì)有一些易忽視的因素導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程、結(jié)果和結(jié)論的表述偏差，特別是剛剛開(kāi)展個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)工作的機(jī)構(gòu)，在下面兩種情況容易不容易混淆。

①探測(cè)下限的表示，用測(cè)量系統(tǒng)的探測(cè)下限還是考慮了本底劑量片的下限？

②當(dāng)個(gè)人劑量計(jì)測(cè)量結(jié)果與本底劑量片接近的時(shí)候，如何表示測(cè)量結(jié)果？

為了避免這種情況，監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)該按照技術(shù)規(guī)范的要求，進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定，這樣的測(cè)量結(jié)果才有準(zhǔn)確性和可比性。個(gè)人劑量的測(cè)量對(duì)象是“實(shí)踐”引起的照射劑量，工作人員佩戴的劑量計(jì)或劑量片，同時(shí)接受了來(lái)自于天然的照射和實(shí)踐的照射，因此個(gè)人劑量的測(cè)量結(jié)果就要求扣除天然照射的劑量如公式(2)。

個(gè)人劑量(凈量)=佩戴片測(cè)量值-本底片測(cè)量值

(2)

一般情況下，在測(cè)量本底片和佩戴片之前，我們還要測(cè)量一下系統(tǒng)的本底值：即空白片的值，那么公式(2)其實(shí)是公式(3)的簡(jiǎn)化：

個(gè)人劑量(凈量)=(佩戴片測(cè)量值-空白片測(cè)量值)-(本底片測(cè)量值-空白片測(cè)量值)

(3)

探測(cè)下限的定義就自然引申為拒絕犯“本來(lái)有一定劑量而被我們判斷為沒(méi)有”這類(lèi)錯(cuò)誤的那個(gè)限(LLD)，本底的概念也就自然而然的包含了本底片的劑量，因此在計(jì)算個(gè)人劑量的探測(cè)下限時(shí)，本底值就變成了本底片的劑量。

國(guó)標(biāo)要求劑量計(jì)探測(cè)下限不小于 0.3mSv ，這里探測(cè)下限是實(shí)踐引起照射的“凈量”的探測(cè)下限，是個(gè)人劑量測(cè)量過(guò)程(包含了測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)量方法、本底片劑量、計(jì)算方法等)等綜合結(jié)果，不是指探測(cè)器說(shuō)明書(shū)所提的探測(cè)下限，探測(cè)器說(shuō)明書(shū)的探測(cè)下限是設(shè)備可測(cè)的劑量，它不區(qū)分天然照射還是人工照射。雖然這個(gè)水平的劑量在輻射防護(hù)上沒(méi)有特殊的實(shí)用意義，但從測(cè)量的角度，要嚴(yán)格區(qū)分儀器本身還是針對(duì)實(shí)踐的“凈量”的探測(cè)下限有助于我們?cè)趦x器選型、方法選擇和結(jié)果表述上更加科學(xué)規(guī)范。

ICRP也認(rèn)識(shí)到將高于個(gè)人劑量計(jì)探測(cè)閾的劑量當(dāng)量記錄下來(lái)也可能是有用的，但是同時(shí)也警告，反對(duì)不切實(shí)際的過(guò)度關(guān)注那些會(huì)導(dǎo)致非常微小風(fēng)險(xiǎn)的照射。ICRP35號(hào)出版物建議個(gè)人監(jiān)測(cè)記錄水平應(yīng)該基于年限值的 1/10，并與個(gè)人監(jiān)測(cè)的測(cè)量周期時(shí)間長(zhǎng)度相應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)出。對(duì)于任何小于記錄水平的讀數(shù)，在進(jìn)行的年劑量當(dāng)量 ( 或攝入量 )評(píng)估時(shí)，應(yīng)該被舍棄并處理為零[14]。IAEA 《外部輻射源引起的職業(yè)照射評(píng)估 》 ( 安全導(dǎo)則 No RS - G - 1. 3) 在質(zhì)量保證中強(qiáng)調(diào)“實(shí)驗(yàn)室本底輻射水平” ( laboratory background radiation level) 的影響，尤其是當(dāng)劑量計(jì)在分發(fā)或評(píng)價(jià)前，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室放置相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間的情況下?！皩?shí)驗(yàn)室本底輻射水平”應(yīng)該是不能高于“正常的本地本底” (normal local background) 的。常規(guī)監(jiān)測(cè)程序中應(yīng)該使用“控制劑量計(jì)” (control dosimeters) 等方法對(duì)本底水平進(jìn)行常規(guī)性的評(píng)估，通過(guò)扣減本底的貢獻(xiàn)來(lái)確定凈劑量。劑量測(cè)定服務(wù)部門(mén)的記錄應(yīng)包括例行本底測(cè)定的結(jié)果[15]。

根據(jù)以上的推薦，歐盟《職業(yè)外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)技術(shù)推薦 》(EUR14852/1994) 建議將記錄水平作為劑量系統(tǒng)的探測(cè)域[16]。根據(jù)此建議，歐洲30國(guó)記錄水平多數(shù)由監(jiān)管部門(mén)做出規(guī)定，并將此值作為官方規(guī)定的TLD 劑量計(jì) MDL (minimum detectablelevel) 基本上使用 0.1mSv/ 月，膠片劑量計(jì)多數(shù)使用 0.2mSv/ 月。低于官方規(guī)定的值，記錄為零。根據(jù)此建議，歐洲30國(guó)記錄水平多數(shù)由監(jiān)管部門(mén)做出規(guī)定，并將此值作為官方規(guī)定的TLD 劑量計(jì) MDL (minimum detectablelevel) 基本上使用 0.1mSv/ 月，膠片劑量計(jì)多數(shù)使用 0.2mSv/ 月。低于官方規(guī)定的值，記錄為零。

在我們國(guó)家，衛(wèi)生部門(mén)建議個(gè)人凈劑量探測(cè)域其確定方法如下：將經(jīng)退火處理后的10個(gè)劑量計(jì)在天然本底環(huán)境中放置一個(gè)監(jiān)測(cè)周期，這10個(gè)劑量計(jì)測(cè)量值的3倍標(biāo)準(zhǔn)差即為該劑量計(jì)在該周期使用時(shí)的探測(cè)下限(公式(4))。監(jiān)測(cè)周期不同其探測(cè)下限也不同。各測(cè)量系統(tǒng)必須根據(jù)具體情況通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定所用劑量計(jì)的探測(cè)下限。(《中國(guó)衛(wèi)生監(jiān)督統(tǒng)計(jì)報(bào)告工作手冊(cè)(2003)》)

(4)

5 結(jié) 語(yǔ)

從上面的討論可以知道，輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)中各分析項(xiàng)目探測(cè)下限不是儀器本身的探測(cè)下限，也不等簡(jiǎn)單同于純粹空白樣品為基數(shù)的探測(cè)下限，而是隨著監(jiān)測(cè)的目的、對(duì)象不同而不同，即零值和凈值的代表對(duì)象不同，結(jié)果就不同。對(duì)于大部分的工作人員來(lái)講，準(zhǔn)確理解和應(yīng)用探測(cè)下限主要是理解放射性測(cè)量的統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)原理兩個(gè)基本概念及他們之間的關(guān)系，特別是這些關(guān)系最終應(yīng)用的落腳點(diǎn)，如個(gè)人劑量的評(píng)價(jià)、電離輻射源應(yīng)用實(shí)踐導(dǎo)致的周?chē)椛洵h(huán)境質(zhì)量的變化分析等等，才能準(zhǔn)確運(yùn)用于探測(cè)下限的計(jì)算和測(cè)量結(jié)果的表示，才能在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中做到測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

[1] 王恒德.輻射探測(cè)器探測(cè)下限的統(tǒng)計(jì)估計(jì)[J].核防護(hù)，1976,(3):79-85.

[2] 徐翠華,等.低水平特征放射性核素的識(shí)別和干擾因素剔除[J].中華放射性醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2003,23(5):378-381.

[3] 鄭仁圻,等.判斷極限和探測(cè)極限的概念及其應(yīng)用[J].核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量與質(zhì)量，1996,(1):21-24

[4] 宋海青,等.環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)中一些關(guān)注問(wèn)題的討論[J].輻射防護(hù)通訊，2015,35(3):33-36.

[5] 魯永杰.輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的概念及有關(guān)問(wèn)題[J].海軍醫(yī)學(xué)雜志，2006,27(2):169-172.

[6] 韓學(xué)壘，等.環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)中的探測(cè)下限及優(yōu)化探討[J].21世紀(jì)初輻射防護(hù)論壇會(huì)議環(huán)境與流出物中的放射性監(jiān)測(cè)研討會(huì),2013.

[7] 黃乃明.低水平放射性測(cè)量中的探測(cè)限及其計(jì)算[J].輻射防護(hù)通訊，2004,24(2):25-32.

[8] 馬曉林,等.低水平n-γ場(chǎng)監(jiān)測(cè)用的新型個(gè)人劑量計(jì)[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，1988,8(1):28-32.

[9] 盧希庭 .原子核物理[M](修訂版).北京：原子能出版社, 2000.10

[10] Michael F.L'Annunziata,翻譯組.放射性分析手冊(cè)(第二版)[M].北京:原子能出版社,2006 .

[11] 吳治華等主編.原子核物理實(shí)驗(yàn)方法 (第三版)[M].北京：原子能出版社, 1997.6.

[12] 山越和雄,著;姜德智,等譯.低水平放射性測(cè)量[M].北京:原子能出版社，1985.123-142.

[13] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(HJ/T 61-2001) [S].

[14] ICRP35 號(hào)出版物6.歐盟《職業(yè)外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)技術(shù)推薦 》[M].ICRP,1994.

[15] IAEA .《外部輻射源引起的職業(yè)照射評(píng)估 》 ( 安全導(dǎo)則 No RS - G - 1.3)[M].國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)，1999.

[16] Deschger O,Wahlen M.Low Level Counting Technigues[J]，Annual Review of Nucleαr Science， 1975,(25):423.

Discussion on Minimum Detection Limit of the Radiation Environment and Individual Dose Detection

YANG Yong-qin, WANG Yang-yang

(Management&MonitoringCenterofRadiantEvironmentinSichuanProvince,Chengdu610031,China)

Aimed at the practical problems during the ionization radiation and individual cumulative dose monitoring, and based on the statistical properties of radioactive counts and the basic concepts and definition of minimum detection limit, this article introduced the importance of minimum detection limit in radiation environmental monitoring combined with the purpose and characteristics of the radiation environmental monitoring. The article also elaborated the mathematical and practical meaning of minimum detection limit in radiation environmental monitoring by connotations of two kinds of error duing statistical test and made detailed analysis and discussion combined with related technical standards. Finally, the aritcle dicussed the relevant issues by using the calculation and expression of the minimum detection limit in individual cumulative dose monitoring as the instance.

Statistics; two kinds of error; minimum detection limit; individual dose

2016-01-25

楊永欽 (1979-)，男，福建詔安人，2002年畢業(yè)于蘭州大學(xué)原子核物理與核技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)，工程師，從事輻射監(jiān)測(cè)和質(zhì)量保證工作。

X591

A

1001-3644(2016)03-0135-06