井型電離室軸向響應(yīng)對(duì)放射性活度測(cè)量的影響*

李小雙 宋家斑 鄒建新 袁杰 韓剛 陸小軍 趙超 / 上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

0 引言

放射性活度計(jì)主要由井型電離室和靜電計(jì)組成，γ射線在電離室內(nèi)氣體中產(chǎn)生次級(jí)電子，次級(jí)電子電離空氣產(chǎn)生正負(fù)離子對(duì)，在靈敏體積內(nèi)的電場(chǎng)作用下，電子、正離子分別向兩極漂移,在外接電路中形成微電流；電流的大小與入射線的強(qiáng)度成正比；靜電計(jì)以補(bǔ)償法準(zhǔn)確測(cè)量微電流，經(jīng)放射性活度標(biāo)準(zhǔn)刻度后轉(zhuǎn)換為放射性活度顯示。放射性活度計(jì)常用于測(cè)量放射性溶液及放射性藥物的活度，在同位素生產(chǎn)和醫(yī)療衛(wèi)生部門得到了廣泛應(yīng)用[1]。診斷、治療病人使用放射性藥物的活度依賴于活度計(jì)的測(cè)量，故而其準(zhǔn)確性非常重要。

井型電離室是一種4π電離室，由于幾何結(jié)構(gòu)的符合性電子學(xué)效應(yīng)等因素，在井內(nèi)不同深度處的輸出電流會(huì)有變化。采用刻度誤差優(yōu)于±1 mm鋼直尺和封裝在青霉素瓶?jī)?nèi)的放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液，從井內(nèi)底部往上，每間隔1 cm為一測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)位測(cè)量10次取平均值，由測(cè)量結(jié)果分析研究井的軸向位置對(duì)活度計(jì)輸出值的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

主要設(shè)備有：美國CAPINTEC公司生產(chǎn)的CRC-25R型放射性活度計(jì)，儀器序列號(hào)為252798；北京恒昌高科科學(xué)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的RM-905a型活度計(jì)，儀器序列號(hào)為NOT-HC052；刻度誤差優(yōu)于±1 mm鋼直尺；封裝在青霉素瓶?jī)?nèi)的1 mL137Cs核素標(biāo)準(zhǔn)溶液，外加帶輻射防護(hù)安全裝置的實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略的條件下，將137Cs核素標(biāo)準(zhǔn)溶液從井型電離室底部，沿著電離室軸向，逐一向上移動(dòng)，每間隔1 cm重復(fù)讀取10次活度計(jì)示值，取平均值作為該點(diǎn)位的測(cè)量值。

1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

CRC-25R型活度計(jì)的井型電離室深度為25.4 cm，RM-905a型活度計(jì)的井型電離室深度為27.5 cm，標(biāo)準(zhǔn)溶液表面距離瓶底部2 mm，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的中心位置作為原點(diǎn)，向上沿著軸向改變137Cs核素標(biāo)準(zhǔn)溶液位置，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

2 結(jié)果分析

為了更加直觀地比較兩種活度計(jì)的示值變化，以活度示值為橫坐標(biāo)，軸向距離為縱坐標(biāo)，將兩種不同類型活度計(jì)所測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)示如圖1、圖2所示。

圖1 137Cs核素標(biāo)準(zhǔn)溶液軸向位置變化對(duì)CRC-25R型活度計(jì)示值的影響

表1 軸向改變137Cs核素標(biāo)準(zhǔn)溶液位置時(shí)活度計(jì)的示值

由圖1可知，隨著放射源在軸向方向上的移動(dòng)，活度計(jì)的示值先是有個(gè)微小幅度的變大，穩(wěn)定一小段之后，開始大幅減小。

圖2 137Cs核素標(biāo)準(zhǔn)溶液軸向位置變化對(duì)RM-905a型活度計(jì)示值的影響

由圖2可知，隨著放射源在軸向方向上的移動(dòng)，活度計(jì)的示值先是有個(gè)大幅度的上升，平緩變化一小段之后，大幅減小。

隨放射源位置的改變，活度計(jì)示值與極大值的相對(duì)偏差如表2所示。

表2 兩種型號(hào)活度計(jì)的極大值相對(duì)偏差

由圖1、圖2還可以看出，對(duì)于同一137Cs放射源，兩種不同型號(hào)活度計(jì)均會(huì)有一個(gè)極大值區(qū)域。隨著放射源持續(xù)上移，活度示值隨之減小。由表2可知，CRC-25R型活度計(jì)示值的極大值出現(xiàn)在靠近井底位置，在向上5 cm范圍內(nèi)示值變化僅為0.3%，RM-905a型活度計(jì)示值的極大值出現(xiàn)在距井底10 cm處，±1 cm范圍內(nèi)示值變化小于1%。

放射性活度計(jì)井型電離室響應(yīng)靈敏度的軸向變化可通過活度計(jì)示值與極大值的相對(duì)偏差隨放射源位置的變化來反映，見圖3、圖4。

圖3 CRC-25R型活度計(jì)示值與極大值的相對(duì)偏差隨放射源位置的變化

圖4 RM-905a型活度計(jì)示值與極大值的相對(duì)偏差隨放射源位置的變化

從圖3和圖4可以直觀地看出，CRC-25R和RM-905a型活度計(jì)井型電離室響應(yīng)靈敏度的軸向分布，不同型號(hào)放射性活度計(jì)其井型電離室的響應(yīng)靈敏區(qū)域有差異，放射性溶液或放射源在井型電離室內(nèi)的軸向位置直接影響活度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。放射性活度計(jì)的刻度校準(zhǔn)應(yīng)針對(duì)其最靈敏探測(cè)響應(yīng)區(qū)域[2]。用放射性活度計(jì)測(cè)量放射性溶液或放射源活度時(shí)，放射性溶液或放射源必須保持在井型電離室響應(yīng)最靈敏區(qū)域內(nèi)。

JJG377-1998放射性活度計(jì)檢定規(guī)程規(guī)定工作級(jí)活度計(jì)的基本誤差不超過6%，標(biāo)準(zhǔn)級(jí)活度計(jì)的基本誤差不超過4%[3]。檢定測(cè)量時(shí)如果參考源位置偏離最靈敏響應(yīng)區(qū)域，則活度計(jì)示值偏低，將導(dǎo)致檢定結(jié)果失準(zhǔn)。

3 結(jié)語

放射性活度計(jì)是重要的放射性活度測(cè)量?jī)x器，也是核醫(yī)學(xué)診療的常用儀器，其測(cè)量準(zhǔn)確度直接影響核醫(yī)學(xué)診療效果與患者健康。對(duì)目前最常用的CRC-25R和RM-905a型活度計(jì)放射性活度軸向響應(yīng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示：不同型號(hào)放射性活度計(jì)其井型電離室的響應(yīng)靈敏區(qū)域有差異，CRC-25R型活度計(jì)響應(yīng)最靈敏區(qū)域?yàn)榫碗婋x室底部向上5 cm范圍內(nèi)，區(qū)域內(nèi)活度計(jì)示值變化為0.3%；RM-905a型活度計(jì)響應(yīng)最靈敏區(qū)域?yàn)榫碗婋x室內(nèi)距底面9～11 cm范圍內(nèi)，區(qū)域內(nèi)示值變化小于1%。