指環劑量計標準輻射場的建立與驗證*

歐向明趙士菴

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指環劑量計標準輻射場的建立與驗證*

歐向明①趙士菴①

歐向明,男,(1964- ),本科學歷，主任技師。中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所輻射防護與核應急中國疾病預防控制中心重點實驗室，從事醫用診療設備輻射防護劑量的研究工作。

目的：按照ISO技術規范及我國現行標準的相關要求，在國家二級標準劑量學實驗室研究與建立用于照射指環劑量計標準曲線的X射線、γ射線標準輻射場，使各地的監測數據具有溯源性。方法：通過標準劑量儀測量不同能量X射線、137Cs及60Co標準源等3個輻射場的空氣比釋動能率，結合相關標準規范提供的個人劑量當量Hp(0.07)轉換系數，確定了照射指環劑量計標準曲線的X射線、γ射線標準輻射場參考條件，并使用熱釋光(TLD)指環劑量計在國際標準化組織(ISO)推薦的棒模體上照射，完成驗證測量。結果：測定的TLD標準曲線線性和能量響應特性，滿足ISO和國家標準給出的標準裝置相關技術指標的要求。結論：建立的X射線、γ射線標準輻射場可以用于照射指環劑量計標準曲線的技術服務，并為開展相關的研究工作提供實驗條件，進一步提高監測數據的可比性和可靠性。

指環劑量計；空氣比釋動能；Hp(0.07)X射線、γ射線；標準輻射場；TLD標準曲線

①中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所 輻射防護與核應急中國疾病預防控制中心重點實驗室 北京 100088

[First-author’s address] National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088, China.

指環劑量計屬于肢端個人劑量計的一種，內置熱釋光劑量計(thermoluminescence dosimeter，TLD)或光激發光劑量計(optical stimulated luminescence，OSL)探測器，可測量X、γ、β等多種射線，廣泛應用于手部操作放射源、在X射線下進行介入等手術操作和注射放射性核素等各類從事可能受到非均勻照射的手部個人劑量監測[1-3]。監測的量是職業外照射淺表個人劑量當量Hp(0.07)，適用于體表0.07 mm深處的器官或組織(主要用于皮膚)的劑量當量監測，是各個國家的法規中規定需要定期檢定的法定劑量計之一[4-5]。

近年來，隨著介入放射學及核醫學等放射診療工作廣泛深入的開展，按照國家衛生和計生委要求，各省市上報放射衛生監測網數據的相關規定，國內各相關個人劑量監測機構發放的指環劑量計數量不斷增加，急需照射指環劑量計標準曲線來進行量值溯源和質量控制[6]。但目前國內一些標準實驗室尚未建立規范的X射線、γ射線標準輻射場，不能提供淺表個人劑量當量Hp(0.07)的量值傳遞服務，一般僅能提供深部個人劑量當量Hp(10)的校準服務[7]。為了與國際標準接軌，填補相關領域的空白，完善個人劑量監測工作，中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所—醫用放射診療設備應用質量控制實驗室，即國家二級標準劑量學實驗室(SSDL)[8]，按照國際標準化組織(ISO)發布的相關標準[9]結合我國現行的國家標準技術規范[10]分別對X射線、γ射線標準輻射場校準點空氣比釋動能等基本參數進行測定[11]。本研究進口并加工了ISO推薦的專用棒模體，利用國內外公布的Hp(0.07)的轉換因子，完成了TLD指環劑量計線性、能量響應等劑量學指標的驗證工作，建立了用于照射指環劑量計標準曲線的X射線、γ射線標準輻射場，從而可提供對指環劑量計Hp(0.07)的校準服務[12]。

1 標準輻射場參考條件建立

1.1 X射線源

由德國PHILIPS公司生產的MG324雙極恒電壓高穩定度X射線機提供，該機為輻射劑量學專用X射線機型，峰值管電壓從60～250 kV連續可調，調節步節為0.2 kV[13]。

1.2 γ射線源

由美國HOPEWELL公司生產的G-10型137Cs雙源輻照裝置提供，該裝置為個人劑量計專用刻度機型，分別安裝了活度為3.7×1010Bq和3.7×1011Bq的2枚137Cs標準γ源。實驗室還配備有1臺60Coγ標準源照射器。輻射場的長期穩定性是由LS01電離室和精密數字電流積分儀構成的測量系統完成。

1.3 標準劑量儀

由PTW-UNIDOS標準劑量儀主機，配置體積為1000 cm3標準空氣電離室(Model 32002 LS01)完成校準參考點的空氣比釋動能等X射線、γ射線標準輻射場基本參數的測量[14]。標準劑量儀具有優良的能量響應特性，其校準因子可溯源到中國計量科學研究院國家標準實驗室和國際原子能機構(IAEA)次級標準劑量學實驗室[15]。

1.4 附屬檢測設備

構成標準裝置的溫度計和氣壓表由國家計量院和國家氣象局定期完成校準，配置的測量車、軌道和激光定位儀等附屬檢測裝置的技術指標和性能完全滿足輻射劑量學的測量要求。

1.5 標準輻射場空氣比釋動能的測量及Hp(0.07)標定

本研究按照ISO4037窄束、重過濾的N系列規范，在60～250 kV范圍內選定了7種常用峰值管電壓作為X射線參考輻射的檢測條件，選用137Cs及60Co作為γ標準源。使用上節描述的標準劑量儀，分別測量距離X射線管焦點1.5 m處和距離137Cs、60Coγ標準源中心2.0 m處校準參考點在100 s的時間空氣比釋動能率值，計算出Hp(0.07)的相應參考條件系列值。X射線、γ射線標準輻射場的測量結果見表1。

2 使用TLD指環劑量計進行驗證

2.1 TLD指環劑量計及測量系統

選用北京光潤意通輻射監測設備公司生產塑料指環劑量儀，每只指環內封裝了1片GR-200A型直徑為4.5 mm；厚度為0.8 mm的LiF(Mg、Cu、P)圓片型TLD元件。由北京瑞福特輻射測量儀器有限公司提供的一套CTLD-250型熱釋光讀數系統，完成全部TLD劑量元件的測量，驗證劑量線性和能量響應等劑量學特性。

2.2 ISO指環照射專用棒模體

ISO指環照射專用棒模體也稱為(指模)，是由組織等效材料聚甲基丙烯酸甲酯異丁烯酸鹽(PMMA)制成，直徑為19 mm，高為300 mm的圓柱體。照射指環劑量計之前，需先將指環套在指模中心位置，使裝有TLD元件的一面朝向X射線管焦點側(或γ放射源中心)，并通過激光定位儀仔細調整，確定指環劑量計及指模體的空間位置。本研究根據光闌準直器的發射角和源中心至參考點的距離，確定照射野的尺寸以一次照射4只指環劑量計較為適宜。

表1 X射線及γ射線標準輻射場基本參數測量結果

2.3 照射線性標準曲線和能量響應特性曲線

首先選用80 kV(N80)的X射線，照射5組指環劑量計(每組4只)，分別選取Hp(0.07)的累積劑量值0.20 mSv、0.50 mSv、1.00 mSv、5.00 mSv和10.00 mSv，作為線性標準曲線的5個參考點。之后分別在60～250 kV的7種不同能量的X射線(N60～250)及137Cs、60Co標準輻射場中共照射9組指環劑量計，每組累積Hp(0.07)值均為1.0 mSv，驗證其能量響應特性[16]。

2.4 TLD測讀及數據處理

將照射完畢的指環劑量儀放置24 h之后，取出TLD元件，逐一使用熱釋光讀數系統進行測量，通過計算每組平均值、扣除本底等熱釋光劑量學的處理步驟，線性方程y=0.9837x(校準因子為0.9837)，線性相關系數為0.9999，制作線性標準曲線，如圖1所示。

圖1 指環劑量計線性標準曲線圖

2.5 能量響應特性相對響應

指儀器讀數值與照射標準值之比。針對于指環劑量計的能響特性是指：用不同能量的X射線、γ射線照射相同的Hp(0.07)約定真值(1.0 mSv)后，測量各能量的讀數(mSv)的漲落響應值，其結果見表2。

表2 指環劑量計X和γ射線能量響應特性

2.6 劑量歸一能量響應曲線

是指各不同能量點的測量劑量值與某一特定能量點的測量劑量值之比，進行歸一處理后的響應特性。對于此次指環劑量計的能量響應特性驗證，在N60至60Co的光子能量范圍內各能量點Hp(0.07)的測量值(mSv)，均歸一到137Cs的測量值(mSv)，得到的劑量歸一的能響曲線如圖2所示[17]。

圖2 指環劑量計X和γ射線能量響應曲線圖

3 討論

本實驗室建立的測量Hp(0.07)個人劑量當量的標準輻射場，是在X射線、γ射線標準輻射場中，專門為了刻度指環劑量計使用的。關于在板模體和柱模體上用Hp(0.07)刻度劑量計、用于其他射線(如電子、β)刻度Hp(0.07)劑量計等問題，正在研究和建立中。

本研究認為，在醫學介入放射學領域所采用的X射線能量是屬醫學影像中輻射線質，即ICRU推薦的RQR線質范圍[18]。對于RQR線質應采用何種轉換系數有待研究，以不斷滿足醫學影像、放射診療領域質量控制和溯源性的需求。

性能良好的熱釋光劑量儀系統及人員的正確操作，是獲得滿意測量結果的必備條件，需要注意按期檢定，保證在國家檢定、校準的有效期限之內使用。并在每次TLD測量時，按照說明書的要求開機充分預熱、設定測量程序和條件，待零點穩定、且內光源監測讀數與長期穩定的讀數平均值一致時，再正式開始測量，以減少測量結果的不確定度[19]。正如圖1中所驗證的TLD標準曲線線性相關良好(R2=0.9999)，能量響應特性誤差＜2%，可滿足ISO和國家標準給出的標準輻射場相關技術指標的要求，與國外的文獻報道相一致[20]。

4 結語

本研究的各項檢測結果表明，實驗室按照ISO相關國際標準，研究和建立的X射線、γ射線標準輻射場，符合我國現行國家標準的要求和技術規范，可以用于國際比對、照射常規指環劑量計標準曲線的技術服務、并為開展相關的研究工作提供實驗條件。

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Establishment and validation of finger-ring dosimeter standard calibration quality

OU Xiang-ming, ZHAO Shi-an// China Medical Equipment,2016,13(2):10-13.

Objective: According to the technical standard of ISO and current regulations in China, the X/γ standard calibration quality for the finger-ring dosimeter irradiation was established in Beijing SSDL, it can ensure the traceability of surveillance data within countrywide.Methods: Air kerma-rate was determined in the X-ray beams,137Cs and60Co by a standard dosimeter, combined transfer coefficient Hp(0.07) provided by standards, and confirmed condition of X/γ standard calibration quality for the finger-ring dosimeter irradiation.Using finger-ring TLD dosimeter verified the radiation beam qualities Hp on the ISO fingerphantom.Results: The linearity and energy response of the TLD dosimeter met ISO and national standard in Beijing SSDL.Conclusion: The X/γ standard radiation field can be used for the calibration of finger-ring dosimeter standard curves and experiment of research, and can further promote the comparability and reliability of the surveillance data.

Finger-ring dosimeter; Air-kerma; Hp(0.07)X/γ; Standard radiation field, TLD standard curves

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.02.003

衛生行業科研專項(201002009)“輻射危害控制與核輻射衛生應急處置關鍵技術研究及其應用”

1672-8270(2016)02-0010-04

R144.1

A

2015-10-22