一種因參考光源強度變化導致的熱釋光劑量測量結果偏差的修正方法

黃國夫，施 鍔，黃凌欣，陸月萍，陸建峰，方劍青

(浙江省輻射環境監測站，杭州 310012)

熱釋光劑量測量廣泛應用于輻射環境質量監測、核設施和核技術應用場所及輻射工作人員的職業照射監測中[1-2]。在熱釋光劑量測量中，參考光源強度是測量所需的重要參數，參考光源讀數的穩定性直接影響校準系數和測量結果的穩定性[3]，參考光源讀數的高低直接影響測量數據的高低。在測量系統工作時，通過檢查光源計數，即可直觀反映儀器工作的狀態及其穩定性。參考光源可由放射性同位素或LED光源制成，由長壽命C-14放射性同位素制成的參考光源具有發光均勻、性能穩定的優點，而LED光源會隨測量溫度高低而發生變化，因國內監管部門將C-14放射性同位素納入放射源管理，目前國內采用LED光源制作參考光源，導致測量值發生偏差。

在實際工作中，參考光源強度隨著測量環境條件而異，尤其是測量時的環境溫度，所以同一測量設備在不同的環境溫度下使用，其參考光源強度也會不同。常規的測量過程中，對于參考光源強度的變化，通過調整儀器的高壓設置來改變參考光源強度，達到所需要的參考光源強度值才能開始測量，并且在測量的過程中要關注參考光源強度值滿足測量要求，測量過程中需要經常調整高壓參數值[4-7]。但調高高壓參數會導致測量儀器暗電流的增加，進而導致測量值偏差增大[8-9]。頻繁的調整高壓參數，也會使儀器的穩定性變差。

針對實際測量中的問題，提出利用測量時的參考光源強度值與校準測量時參考光源強度值的變化，求出相應的修正系數(m)來進行測量結果修正，以提高測量的準確性。

1 實驗方法

測量時高壓以出廠設定值為準，設定高壓不變。修正公式如式(1)：

(1)

式中：m為參考光源強度值修正系數；A0為儀器校準測量時的10 s參考光源強度平均值；A為測量時的10 s參考光源強度平均值。

環境中累積劑量率測量值的計算公式為：

(2)

其中：Di為布放點的空氣吸收劑量率，nGy/h；m為測量儀器的參考光源強度值修正系數；K為刻度系數；Ii為布放點這一組讀數的平均值；Io為運輸(包含貯存)本底組讀數的平均值；t為布放時間，h。

2 定量輻照劑量片驗證

將兩批不同測量儀所用的劑量片在上海計量研究院進行500 μSv劑量輻照實驗，輻照后的劑量片分別用2臺同一型號不同日期出廠的儀器進行測量，其測量時環境條件、參數、實際測量值及修正值結果列于表1。

從上述實驗結果可知，實際測量時的參考光源強度計數與校準測量時的參考光源強度計數，對于測量儀器-1，二者相差8.4，相對偏差為-8.5%；對于測量儀器-2，二者相差7.1，相對偏差為-8.4%。利用校準測量時參考光源強度計數值與實際測量時參考光源強度計數值的比值作為修正系數(m)對測量計數進行修正，此次測量，對于測量儀器-1的m=1.093，對于測量儀器-2的m=1.092。修正后的測量結果比未修正的測量結果更接近標準值，測量結果更準確，相對偏差在5%以內[10]。說明修正方法在熱釋光劑量測量中可行。

3 實際應用

根據上述因參考光源強度變化引起的測量誤差的解決方法，利用參考光源強度計數變化修正系數修正測量計數誤差，對某核技術應用設施外圍33個監測點位的TLD樣片進行了測量。測量時儀器所在環境溫度為28 ℃，濕度為60%RH，測量時儀器高壓為出廠設置的691 V，測量時儀器10 s參考光源強度平均計數為88.6；儀器校準測量時環境溫度為20 ℃，濕度為60%RH，校準測量時儀器高壓為691 V，校準測量時儀器10 s參考光源強度平均計數為98.7，測量儀器的校準系數為1.037 μSv/讀出值。測量時儀器10 s參考光源強度平均計數比校準測量時儀器10 s參考光源強度平均計數小，相差10.1，相對偏差達-10.2%，故按照公式(1)得到其測量修正系數m=1.114,實際測量計數與結果及修正后的測量結果列于表2。

表1 2臺某型熱釋光劑量測量儀定值測量時的環境條件、測量參數及測量與修正結果Table 1 Environmental conditions, measurement parameters, measurement and correction results of two thermoluminescent dosimeters

表2 某核技術應用設施外圍熱釋光劑量實際測量及其修正后的測量結果Table 2 The actual measurement and corrected measurement results of thermoluminescence dose around a nuclear technology application facility

續表2

從表2中可知，未修正前實際測量計數總體平均值為244.0，其劑量率總體均值為92.7 nGy/h；修正后的測量計數總體平均值為271.8，其劑量率總體均值為103.7 nGy/h，修正后的測量結果更符合實際情況。兩者比較，測量計數相差27.8，相對偏差為-10.2%，計算的劑量率總體均值相差11.0，相對偏差為-10.6%。這與此次測量時10 s參考光源強度平均計數與校準測量時儀器10 s參考光源強度平均計數的相對偏差基本一致。

4 結論

在熱釋光劑量測量中，由于測量時環境條件的變化而導致的參考光源強度計數變化，進而引起測量結果偏差[11]。針對這一問題，提出利用測量時參考光源強度平均計數與校準測量時儀器參考光源強度平均計數求出修正系數對測量結果進行修正，而不需要調整儀器的高壓設置，其修正系數隨每次測量時的參考光源強度平均計數不同而不同。這一方法通過定量輻照劑量片的測量驗證，能滿足測量要求，證明其實際操作可行，準確度相對更高。該方法的應用，提高了測量的準確性，避免了頻繁調整高壓對測量儀器穩定性、壽命及測量結果的影響，簡化了測量準備工作。實際用于核設施及核技術應用設施周圍的熱釋光劑量測量，效果良好。