熱釋光劑量測量系統的質量控制

張家明

摘 要：熱釋光劑量法因良好的能量響應、高靈敏度、寬量程范圍、低探測閾、可重復性等優點被廣泛用于輻射防護、環境保護、醫學、考古學等領域。熱釋光劑量測量系統由熱釋光劑量計、熱釋光劑量儀、退火爐和其他附加設備組成。由于測量系統組成多，為保證監測結果的準確、可靠，必須對測量系統的各因素進行嚴格控制。介紹熱釋光劑量測量系統的質量控制。

關鍵詞：熱釋光；測量系統；質量控制；測量精度

中圖分類號：R144 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.109

文章編號：2095-6835（2016）20-0109-02

熱釋光劑量測量的質量控制與熱釋光測量系統密切相關，測量系統應滿足國家標準，其測量精度不僅與熱釋光測量系統的技術要求密切相關，而且還受其他測量條件的影響。因此，在熱釋光劑量測量時，必須制訂嚴格的質量控制措施。本文主要討論熱釋光劑量測量系統的質量控制。

1 質量控制

1.1 探測器的選擇

熱釋光探測器由熱釋光晶體材料組成，其測量原理是探測器在輻射場中受照射以后，儲存所受的輻射能，當對探測器進行加熱時，這些輻射能以光的形式放出，發光強度與吸收劑量成正比，并由熱釋光劑量儀將光信號轉換為電信號獲得結果。選擇探測器時，應根據監測用途和目的選擇性能、特性不同的探測器。

對于個人劑量監測，要求探測器具有靈敏度高、組織等效性好、劑量響應范圍寬、分散性小、重復使用周期長等特性，特別是要穩定性好，環境適應能力強，對白熾燈、日光燈和室內散射日光不敏感等特性。

對于環境劑量監測，對探測器的要求要高一些，同樣要求靈敏度要高，光子能量響應要達到國家劑量標準要求，還應具有良好的重復性和測量精度，劑量范圍要求不寬（一般線性范圍在0.1～1 mGy即可）。在輻射場或自然環境中放置3～12個月，熱釋光探測器累積劑量不衰退或基本不衰退，還應對溫度、濕度和光等環境因素不靈敏。

1.2 探測器篩選

熱釋光探測器的篩選是一項重要工作，是監測質量可靠保證的前提。因為即使向同一生產廠家購買同一型號的探測器，也會由于生產批次不同、生產工藝等原因導致探測器的劑量響應（靈敏度）不盡相同。而隨著探測器使用情況（時間、劑量等因素）之間的差異越來越大，同批次探測器之間性能會產生明顯差異。所以每批次探測器應該在第一次使用前或者使用1～2年后篩選一次，篩選前要對所有探測器進行照射，一般用Cs137源。由于分散性與照射劑量大小有一定關系——照射劑量越小，分散性會變大；照射劑量越大，測量后的殘余劑量越大，需要增加退火時間來去除，這會增加批次探測器分散性變大的可能性，所以建議照射劑量大小與日常測量工作中劑量水平相近。

分散性是篩選的依據，是衡量一批探測器對劑量測量結果集中程度的體現。該值越小，說明同批次探測器間性能差異越小，越有利于熱釋光劑量的準確測量。對于環境熱釋光劑量監測，探測器分散性最好控制在5%以內，同時要剔除變形損壞的探測器。在玻璃管探測器篩選過程中，還要進行檢漏。探測器如有沾污，可以用酒精浸泡清洗，然后用蒸餾水沖洗干凈，低溫烘干即可。

1.3 測量系統的刻度

熱釋光劑量儀測出的讀數實際上只是一個相對值，要將儀器測量值換算成接受劑量值，需對熱釋光劑量測量系統進行刻度，刻度的準確性直接影響著最終測量結果的準確性。刻度方法有線刻度法、單點刻度法和自身刻度法，至少每年進行一次。一般劑量小的情況下多采用單點刻度法，方法是抽取同批次多個熱釋光探測器，用標準源照射已知劑量，然后用劑量儀進行測量，刻度系數為測量讀數均值與已知照射劑量的比值，刻度系數是探測器在同等測量條件下測量值與所接受劑量真實值之間的修正系數。如果遇到探測器批次更換、測量方法或者儀器維修等情況，都應該重新進行系統刻度。

1.4 退火

無論哪一種探測器，使用前都要進行高溫退火，主要是為了清除探測器內的殘余劑量。退火后快速冷卻，能避免探測器靈敏度的下降，正確的退火也可以避免分散性增大。退火爐的溫度應均勻穩定，同批次探測器退火時間要盡可能地與爐溫和退火時間保持一致，否則測量結果可能會有較大誤差。退火后應快速從爐腔中取出退火盤，放在專用的退火金屬板上冷卻。對探測器進行快速冷卻有利于保護其靈敏度。

1.5 光源讀數

在熱釋光劑量測量時，還應對劑量儀的光源讀數、電源高壓、暗電流等性能參數進行觀察，從而判斷儀器是否處于穩定、可靠狀態。光源讀數是用來檢驗劑量儀工作狀態、監督儀器穩定性的重要參數。目前劑量儀使用的參考光源大多采用長壽命的C-14放射性同位素加塑料閃爍體組成，這種光源具有發光均勻、性能穩定等優點。

在測量過程中，由于灰塵、有機氧化物、測量環境變化等影響，容易造成濾光片沾污，導致光透射系數降低，從而使透光率大大降低，使光源讀數變小。對于這一問題，通常采用增加光電倍增管高壓或者清洗濾光片的辦法解決。除了觀察光源讀數外，觀察劑量儀高壓值、暗電流的變化情況也是判斷儀器測量質量的重要方法之一。

1.6 加熱過程

熱釋光劑量儀加熱采用電加熱盤加熱方式，加熱盤表面的光學性能對探測器的測量也有影響。長期測量中，由于高溫氧化作用，加熱盤逐漸變黃變黑，從而使加熱盤反射光的性能和熱傳導性大大降低，最終導致探測器靈敏度逐漸下降。所以要經常擦洗加熱盤，保持加熱盤接觸面的平整、清潔。另外，探測器與加熱盤接觸面是否完全接觸，也決定著探測器存儲輻射能是否能得到完全釋放，也是影響測量結果準確性的因素之一。

1.7 日常保養維護

熱釋光劑量儀屬精密儀器，如果平常使用頻率較低，為避免電子元件老化，還應定期開機進行預熱測試，觀察基本參數有無變化，確保儀器狀態良好，有些型號熱釋光儀器還應控制環境濕度，避免對其產生不良影響。

2 小結

在一個完整的熱釋光劑量測量系統中，熱釋光測量系統的質量控制雖然很重要，但一個合適的測量程序和合格的操作人員仍然是保證監測質量的關鍵。為了更好地驗證熱釋光測量水平，還應多參加國家和行業有關監測單位組織的熱釋光劑量測量比對活動，從而可以發現問題并加以改進，儀器生產廠家也應根據不同需求設計生產出針對性更強的設備，提高儀器自身的性能，使得技術進一步完善可靠。

參考文獻

[1]中國原子能科學研究院.GB/T 8998—1988 環境熱釋光劑量計及其使用方法[S].北京：中國計量出版社，1988.