測定空氣劑量率的影響因素

郭寶會

(渭南師范學院物理與電氣工程學院，陜西渭南714000)

有關空氣劑量率測定的方法很多，有化學的、物理的、生物的等［1－4］．應用“X-ray射線儀”在對空氣劑量率的測定中，由于影響測量的因素多，測量難度大，因此試圖通過對影響X射線測定劑量率主要因素的分析，研究盡量減小測量誤差的途徑和方法，這對于今后應用本儀器測量其他項目，如對銅、鐵等金屬X射線的測量，對莫塞萊定律的驗證和對里德伯常數的測定等都有普遍的借鑒意義．

1 實驗方法

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

2 實驗結果分析

2．1 陽極電壓與電離劑量率的關系

測試了X射線儀中的陽極電壓和管電流，并計算了不同陽極電壓的電離劑量率，其關系如圖1所示．

圖1 管高壓和電離劑量率的關系

由圖1可知，當陽極電壓低于10 kV時，電離劑量率的值幾乎為零．這是因為管電壓的值太小，幾乎未激發出X射線．當管電壓高于10 kV時，X射線的強度增加，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系

研究了陽極電流與劑量率的關系．當管電壓不變時，發射電流與電離劑量率的關系如圖2所示．

圖2 陽極電流與點離劑量率的關系

由圖2可知，隨著管發射電流的增大，電離劑量率也增大，管電流和電離劑量率均呈現線性關系．而且還發現，當管發射電流與管電壓同時增大時，電離劑量率亦會增大;當管電壓為35 kV時，在很小的管電流下就會產生電離劑量率．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，即電離電流是陽極電流的函數．

2．3 光闌直徑與劑量率的關系

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

圖3 管電壓與管電流關系圖

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)和相應的穿透空氣質量，其離子劑量率的平均值可由離子劑量率公式［5］

得出:當d=5 mm時

當d=2 mm時，

隨著電壓的增長，電流在緩慢增長．直徑在5mm時，管電壓在100～180 V之間，管電壓與管電流成線性關系，而當管電壓從180 V開始時隨著電壓的增長電流緩慢增長;直徑在2 mm時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 結論

通過以上對影響X射線測定劑量率因素的分析與研究，可以得出如下幾條明確的結論:

(1)在高的管電壓作用下，X射線的強度增加，電離劑量率也增加．

(2)隨著管發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線性關系．而且還發現隨著管發射電流與管電壓同時增大電離劑量率會增大．

(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［M］．北京:原子能出版社，2000．

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

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

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