浸水熱釋光劑量計對劑量測量的影響

蔣 兵，繆爾康，周俊宇，李元東，胥海亮

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，成都 611139)

引 言

熱釋光劑量計是利用一些物質(zhì)被電離后，在受熱的條件下發(fā)光特性而制備的一種記錄累積輻射劑量的器件，廣泛用于劑量學、醫(yī)學、個人劑量監(jiān)測、環(huán)境劑量監(jiān)測和核醫(yī)學等領(lǐng)域[1～4]。熱釋光劑量計物質(zhì)材料有LiF、CaSO4、CaF2、BeO、Li2BO4、Al2O3等，但大量的研究工作表明熱釋光材料在摻雜劑的作用下，靈敏度反而更高，其中以LiF(Mg、Cu、P)型劑量計最為常見[3，5]。

在個人劑量監(jiān)測中，熱釋光劑量計浸水導致個人計量異常的情況時有發(fā)生[6～9]。但目前少有關(guān)于浸水劑量計對測量結(jié)果影響的研究。浸水劑量計對劑量測量是否存在影響，是否影響劑量計的正常使用等都需要進行實驗論證。為此，本文采用常用的LiF(Mg、Cu、P) 熱釋光劑量計，分為輻照前浸水和輻照后浸水兩組，在不同浸水時間、不同浸水水質(zhì)進行實驗，以研究不同條件下浸水劑量計對劑量測量的影響。通過本次研究，科學的論證浸水劑量計對劑量測量的影響，為個人劑量與環(huán)境劑量監(jiān)測等方面提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗采用出廠分散性為1%的LiF(MG、Cu、P)劑量計。為了使得樣品能在同一條件進行照射，將稀土樣品平整的裝于塑料方盒內(nèi)(方盒長：10.0cm，寬：7.5cm),并作為實驗用的輻射源，如圖1所示。實驗測量采用測量儀器使用RGD-6型熱釋光儀。

圖1 輻射源Fig.1 Radiation source

1.2 方法

本文采用實驗對比的方法來進行驗證。熱釋光劑量計浸水時間以及浸水水質(zhì)條件都會對劑量結(jié)果可能帶來影響，劑量計浸水前輻照和浸水后輻照也可能對劑量測量結(jié)果造成影響。對此，實驗將熱釋光劑量計樣品分兩組，一組為熱釋光劑量計輻照后浸水，另外一組是熱釋光劑量計浸水后輻照。每組實驗將劑量計樣品放入去離子水和添加洗滌劑的去離子水(洗衣液和水體積比為1∶ 5)進行浸泡，浸泡時間分為5h，10h，15h以及20h。輻照后的正常樣品直接進入測量，而浸水樣品經(jīng)低溫處理烘干后進行測量。

1.3 實驗過程

1.3.1 劑量計輻照后浸水的實驗過程

將100片熱釋光劑量計隨機放置在與輻照盒相同一致大小盒蓋內(nèi)。應將計量片平整的擺放，且要防止劑量片有重合的情況。

劑量計經(jīng)過一段時間的輻照后，再進行浸水實驗。將輻照后的劑量計充分混合，然后隨機選取相應數(shù)量的劑量計進行浸水實驗。表1為實驗詳細情況表。實驗采用了兩種水溶液，一種是去離子水，一種是添加洗滌劑的去離子水(洗衣液和水體積比為1∶ 5)。

表1 實驗詳細情況Tab.1 Experimental details (片)

1.3.2 劑量計浸水后輻照的實驗過程

浸水后的劑量計將放置在如圖2所示的方盒(與輻照源方盒大小一致)中進行輻照。由于輻照源的均勻性未知，對此劑量分布情況需進一步的分析。將方盒內(nèi)的各個區(qū)域進行編號，如圖2所示，

圖2 輻照分區(qū)情況圖Fig.2 Irradiation partition

裝入一定數(shù)量的劑量計進行等時輻照，來查看劑量分布情況。待分區(qū)劑量分布實驗完成后，裝入如表1所示的經(jīng)過不同浸水時間和不同水質(zhì)浸泡的劑量計，分別裝入如圖2所示的各分區(qū)中，再將裝入劑量計的方盒與輻射源的方盒重合，進行輻照。

2 結(jié)果與分析

2.1 劑量計輻照后浸水實驗的結(jié)果與分析

由于輻射源的非標準性，需要對所有的劑量片的受照情況進行初步分析。隨機選取20片受照后的劑量計(不經(jīng)浸水處理)，得到正常樣品下的平均值結(jié)果，其相對標準偏差為14.2%，說明該照射方式的劑量計測量結(jié)果比較分散。

而不同浸水時間的熱釋光劑量計測量的劑量平均值如圖3所示。由圖3可以看出，劑量計在去離子水中浸泡10h樣品的劑量值最小，相對平均值偏差為11.5%，在添加洗滌劑去離子水中浸泡15h樣品的劑量值最大，相對平均值偏差為5.4%，均在正常樣品測量結(jié)果范圍內(nèi)。可得出劑量測量結(jié)果并沒有隨著浸水時間的增加而出現(xiàn)明顯的變化，測量結(jié)果在均值上下波動。說明浸水劑量計受照后，經(jīng)低溫處理烘干，再進行測量，劑量測量結(jié)果無明顯變化，仍可作為正常數(shù)據(jù)使用。由圖3還可以看出，去離子水和添加洗滌劑的去離子水浸泡的劑量計測量結(jié)果有差異，去離子水浸泡的劑量計測量結(jié)果更加分散。

注：N為去離子水樣品，D為添加洗滌劑的去離子水樣品，A為正常樣品測量平均值。圖3 熱釋光劑量計輻照后浸水實驗測量結(jié)果Fig.3 Measurement results of water immersion experiment after irradiation by thermoluminescence dosimeter

2.2 劑量計浸水后輻照實驗的結(jié)果與分析

輻射源各區(qū)域劑量測量情況如圖4所示。由圖4可知，中間區(qū)域(A1、A2、A3，B1、B2、B3)的劑量較高，兩邊區(qū)域(A、A4、B、B4)劑量量較低。因此各個輻照區(qū)域的浸水劑量計劑量測量結(jié)果需要進行修正。

圖4 分區(qū)方盒劑量分布測量情況圖Fig.4 Zonal square box dose distribution

將方盒各半?yún)^(qū)(A～A4半?yún)^(qū)、B～B4半?yún)^(qū))的劑量平均值作為各半?yún)^(qū)的測量基準值。測量基準值與各區(qū)域測量值相比，即可得各區(qū)域的劑量測量修正系數(shù)，其結(jié)果如表2所示。

表2 方盒不同區(qū)域?qū)椪涨闆r的影響測量結(jié)果Tab.2 Measurement results of the influence of different areas of the square box on the irradiation situation

浸水樣品在相應區(qū)域輻照后測量值與修正系數(shù)相乘，得如圖5所示的結(jié)果。測量值修正后的相對標準偏差為4.9%。由圖5可知，劑量計在去離子水中浸泡10h樣品的劑量值最小，相對平均值偏差5.7%(數(shù)據(jù)異常，其余測量值均在正常范圍內(nèi))；劑量計在去離子水中浸泡20h樣品的劑量值最大，相對平均值偏差2.3%。從在添加洗滌劑去離子水中浸泡的樣品劑量測量結(jié)果來看，浸水劑量計也沒有隨著浸水時間的增加而出現(xiàn)明顯的規(guī)律性變化，測量結(jié)果在均值上下波動。也說明浸水劑量計受照后，經(jīng)低溫處理烘干，再進行測量，劑量測量結(jié)果可作為正常數(shù)據(jù)使用。由圖5還可以看出，添加洗滌劑的去離子水浸泡的劑量計測量結(jié)果在均值范圍附近，而去離子水浸泡的劑量計測量結(jié)果更加分散。

注：N為去離子水樣品，D為添加洗滌劑的去離子水樣品，A為正常樣品測量平均值。圖5 熱釋光劑量計浸水后輻照測量修正結(jié)果Fig.5 Correction results of thermoluminescence dosimeter irradiation measurement after immersion

比較圖3和圖5的結(jié)果，可知劑量計在輻照前浸水和在輻照后浸水，在進入儀器測量前進行低溫處理烘干后，其測量結(jié)果也看不出明顯變化。因此，劑量計在使用前進行浸水和使用后浸水，在測量前進行低溫烘干處理，其測量結(jié)果也可使用。

3 結(jié) 論

本文研究了LiF(MG、Cu、P)型熱釋光劑量計在不同浸水條件下對劑量測量的影響。實驗表明，浸水時間對劑量計劑量測量結(jié)果影響不明顯，沒有出現(xiàn)規(guī)律性的變化；不同水質(zhì)浸泡對劑量計劑量測量結(jié)果影響較弱，但去離子水浸泡的劑量計測量結(jié)果比較分散；輻照前后劑量計浸水對劑量測量結(jié)果影響也不明顯，進入測量前進行低溫烘干處理，其測量數(shù)據(jù)也可使用。由此，可以認為劑量計浸水，在測量前進行一定處理，對測量結(jié)果影響較小，測量數(shù)據(jù)仍可使用，為個人劑量和環(huán)境劑量監(jiān)測方面提供參考。