三臺輻射防護儀測量結果的比較與分析*

周 艷 梁 挺 陳發想 董 穎

為防止放射工作人員因輻射而產生過分的個人危害，需要用劑量限值來約束受照劑量[1]。國家標準GB18871-2005“電離輻射防護與輻射源安全基本標準”[2]中規定，放射工作人員的年劑量≤20 mSv，一般公眾的年劑量≤1 mSv。輻射防護儀是估算放射工作人員與公眾的輻射劑量、評價輻射工作場所安全性的基本設備，其測量結果關系到對輻射危險程度評價的準確性[3-4]。

輻射防護儀測量的結果是否準確意義重大，而響應時間是影響輻射測量結果的重要因素，不同響應時間的輻射防護儀的測量結果可能會存在差異，影響評價結果的準確性[5]。為此，本研究探討輻射防護儀測量中響應時間對測量結果的影響，評價不同輻射防護儀測量結果的差異。

1 材料與方法

1.1 儀器設備

AXIOM Aristos VX Plus型數字X射線攝影(digital radiography，DR)設備(德國西門子公司)，DR性能經檢測合格，劑量穩定性為0.06%，時間指示值的偏離為1.2%；經中國計量科學研究院檢測合格、并處于有效期內的輻射防護儀3臺(德國Automess公司2臺、白俄羅斯ATOMTEX公司1臺)，分別將其編號為防護儀A、防護儀B及防護儀C。其中防護儀A和防護儀B的響應時間為8 s，防護儀C的響應時間為0.03 s。

1.2 測量原理

如果DR的輸出劑量穩定，在固定的管電壓和管電流下，所產生的X射線劑量將隨著出束時間的增加而增加，但單位時間內的劑量率保持不變。當DR的出束時間小于輻射防護儀的響應時間時，輻射防護儀的劑量率讀數會低于真值，并且會隨著出束時間的增大而增大，一直到出束時間大于或等于輻射防護儀的響應時間，其劑量率讀數才會趨于穩定，接近真值。因此，當DR的出束時間小于輻射防護儀的響應時間時，需要用時間因子對劑量率讀數進行修正[6-7]。其修正計算為公式1：

表1 3臺防護儀不同測量時間的劑量率讀數

式中b為一個很大百分值，a為一個很小百分值，t為出束時間，τ為儀器響應時間，由儀器廠家給出，通常輻射防護儀的響應時間為τ，為10%上升到90% 所需的時間[8]。

1.3 測量方法

在管電壓90 kV，管電流100 mA的曝光條件下，固定距離，分別將3臺輻射防護儀放置在同一位置，使用劑量率測量模式測量DR的直射線或散射線。在不同曝光時間下，每臺輻射防護儀分別測量20個數據，記錄其每次的測量結果。在最長的出束時間內，3臺輻射防護儀的最大劑量率讀數均在其第一量程范圍內。

1.4 統計學方法

利用EpiData進行數據雙錄入，采用SPSS 22.0進行數據分析，單因素方差分析進行數據統計。以ɑ=0.05作為檢驗水準，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 輻射防護儀在不同出束時間下的劑量率讀數

防護儀A和防護儀B的響應時間都是8 s，限于DR性能的限制，本研究使用的最大出束時間為0.5 s，不能達到防護儀A和防護儀B的響應時間。在出束時間為0.01 s時，防護儀A和防護儀B的讀數分別為0.77 μSv/h和0.74 μSv/h；在出束時間為0.5 s時，防護儀A和防護儀B的讀數分別為46.80 μSv/h和48.80 μSv/h。防護儀A和防護儀B的讀數隨著出束時間的增大而增大。在出束時間為0.03 s時，防護儀C的讀數為286 μSv/h，在出束時間為0.05 s時，劑量率讀數為372 μSv/h，在出束時間為0.1 s時，防護儀C的讀數為406 μSv/h；在出束時間為0.1～0.5 s時，防護儀C的讀數在406～414 μSv/h之間波動，不再隨著出束時間的增大而增大。對3臺輻射防護儀的讀數做單因素方差分析發現，防護儀A和防護儀B在不同出束時間下的劑量率讀數無顯著性差異，而防護儀A和防護儀C在不同出束時間下的劑量率讀數有顯著差異，見表1。

2.2 經時間因子修正后的劑量率讀數

經過時間因子修正后，防護儀A和防護儀B在不同出束時間下其之間的讀數差異逐漸縮小，但變化幅度具有階段性。經過時間因子修正后，防護儀A在0.01～0.1 s時的讀數由260.95 μSv/h增大到317.74 μSv/h，在0.1～0.5 s時的讀數在317.74～339.05 μSv/h之間波動，不再隨時間的增加而增大。防護儀B經時間因子修正后的讀數也與防護儀A有相似的變化規律。防護儀C的儀器響應時間為0.03 s。本研究所使用的出束時間均＞0.03 s，故其讀數不用使用時間因子進行修正。防護儀C在0.03～0.1 s時的讀數隨著時間的增大而增大，由286 μSv/h增大到406 μSv/h，但在0.1～0.5 s時的讀數不再隨著時間的增大而增大，保持在406～410 μSv/h的范圍內波動。經時間因子修正后，防護儀A和防護儀B在不同出束時間下的讀數無顯著性差異(F=0.406，P＞0.05)；防護儀A、防護儀B與防護儀C在不同出束時間下的讀數均有顯著性差異(F=0.7.214，P＜0.05)，見表2。

3 討論

在輻射防護測量中，如果所檢查設備的出束時間小于輻射防護儀的響應時間，會導致測量值與真實值之間有較大的偏差，曝光時間越短，輻射防護儀的測量結果與真值偏離越大[9]。限于實驗條件，本研究實驗選用的出束時間均小于防護儀A和防護儀B的響應時間，在未經時間因子修正前，防護儀A和防護儀B的讀數均隨出束時間的增大而增大，防護儀A在0.5 s時的劑量率讀數是0.01 s的60.7倍，防護儀B在0.5 s時的劑量率讀數是0.01 s的64.97倍；經時間因子修正后，防護儀A和防護儀B的最大劑量率讀數與最小劑量率讀數之間的偏差分別下降到44.1%和46.7%。經時間因子修正后，防護儀A和防護儀B的劑量率讀數偏差大幅下降，不同出束時間之間的讀數較接近，表明在出束時間小于響應時間時，必須對讀數進行時間因子的修正，而修正后的結果才能用于判斷被檢測工作場所的輻射水平是否滿足國家標準要求[10-12]。本研究實驗還發現，即使使用時間因子修正，對防護儀A和防護儀B而言，為了獲得比較準確的測量結果，在測量時也要盡量延長出束時間，讓出束時間盡可能接近儀器的響應時間。在綜合考慮被測量設備的性能和儀器響應時間后，輻射防護測量時選用的出束時間≥0.1 s[13]。

表2 經時間修正因子和儀器校準因子修正后的劑量率讀數

防護儀C在0.03～0.1 s時的劑量率讀數隨著出束時間的增大而增大，在＞0.1 s后的劑量率讀數趨于穩定，根據出束時間大于響應時間時，劑量率讀數將不隨著時間的增加而增大的規律，可判定防護儀C在這個量程內的實際響應時間應＞0.03 s，但限于本研究實驗使用的DR在時間檔位上的設置不夠細致，尚不能準確估計防護儀C的實際響應時間，但根據已有的數據判定，其實際響應時間應處于0.03～0.1 s之間。然而，廠家給出的響應時間與儀器實際響應時間不一致情況的存在，要求在使用新的防護儀之前，必須先進行儀器實際響應時間的測定，確定了儀器的實際響應時間，才能選擇合適的出束時間和時間因子的數值。

在3臺輻射防護儀中，防護儀A和防護儀B的響應時間相同，測量結果無顯著性差異，防護儀C、防護儀A及防護儀B的響應時間不同，其之間的測量結果有顯著性差異，故響應時間不同的輻射防護儀對測量結果有影響。

按照國際電工委員會(International Electrotechnical Commission，IEC)395的推薦，在輻射場所的防護測量中，1、2、3級工作場所測量結果允許的固有誤差范圍分別為±10%、±20%和±40%，這就意味著當輻射防護儀的測量值與防護限值相差較大時，為了方便工作，可不進行不同儀器之間讀數的修正，但當測量值接近防護限值時，應該進行儀器間的讀數修正，以便對測量結果做出最佳的評價[14]。

本研究實驗受限于DR設備的性能，出束時間的選擇有局限性，不能確定具體的儀器實際響應時間；對不同輻射防護儀器之間測量結果的差異大小也不夠具體，這些都需做進一步的研究。

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