中华放射医学与防护杂志  2015, Vol. 35 Issue (10): 770-771   PDF    
防护水平剂量标准的TLD核查结果
李德红 , 邬蒙蒙, 李兴东    
100029 北京, 中国计量科学研究院

为检查防护水平热释光剂量传递的准确性,更好地为防护水平热释光剂量量值传递提供质量保证,同时对标准实验室的仪器的准确度、量值、程序和技术能力进行验证,国际原子能机构/世界卫生组织(IAEA/WHO)在成员国范围内专门开展防护水平热释光剂量计(TLD)的质量控制比对[1, 2, 3]。IAEA根据国际辐射防护剂量监测的发展现状,对防护水平剂量标准的核查方案进行了修订,提出今后各参加核查实验室只能使用137Cs γ射线辐射场对TLD样品进行辐照,而不再采用60Co γ射线辐射场[4]。中国计量科学研究院(NIM)于2012年参加了该项比对工作,现将比对结果进行报道。

一、材料与方法

1. 实验仪器:本次比对采用的是美国Standard Imaging公司生产的型号Exradin A5的防护水平电离室。使用自主研制的电离电流测量控制系统进行Exradin A5电离室年稳定性>0.3%,本底电流<1×10-14A。采用法国Fimel公司生产的型号为PCL3 TLD自动读出TLD的测量结果[5]

2. 比对样品制备:样品由IAEA剂量学实验室统一提供,共4支,均为有机玻璃封装结构。IAEA剂量学实验室对同批次的LiF(Mg,Cu,P)粉末经过退火处理后,采用有机玻璃管封装,并以不同颜色和编号作为区分。其中两支TLD用于记录运输和贮存过程中的本底剂量,不照射;另两支TLD样品在137Cs辐射场中受照。为防止样品受到意外的照射,IAEA建议平时将样品置于屏蔽容器中。

3. 检测方法:根据比对步骤,首先需要测量137Cs γ辐射场中拟进行TLD照射位置处的空气比释动能率[6],计算方法如公式(1)所示:

式中,Ka为20℃、101.325 kPa条件下,采用电离室和静电计测得电离室中心位置处空气比释动能率,Gy/s;Nk为电离室校准因子,Gy/C;M为测量系统显示值,A;TP分别为测量过程中环境温度,℃和气压,kPa。由于在空气中进行辐照和空气比释动能率测量,应考虑环境的温度和气压的修正。此外,实际辐照时还需考虑辐照器快门开关过程可能会导致时间端效应的问题。

4. 比对样品照射:在防护水平137Cs γ射线束进行TLD的照射,照射剂量约为5 mGy。TLD照射过程中,要求TLD样品支架对辐照场的影响尽可能小,选用泡沫聚苯乙烯或者纸板之类的轻质材料。将样品粘贴在支架上,并保证待照射的TLD样品中心处于与空气比释动能测量点重合。照射剂量值的计算如公式(2)所示:

式中,DPL为参比实验室上报的照射剂量值,mGy;t为照射时间,s。

5. 参考值确定:IAEA在发放TLD之前,将同批次的TLD粉末随机抽取一部分,在国际计量局(BIPM)进行刻度,得到单位质量的TLD粉末的刻度因子[7]。从而在对回收的样品进行测量过程中,通过热释光读出器的净计数得到照射剂量。

6. 数据处理与评价方法:根据IAEA要求,TLD照射完毕后应立即将所有的TLD和照射信息表一并寄回IAEA剂量学实验室。参考文献[8]方法计算相对偏差(Dre,%),如公式(3)所示:

Dre的+(-)表示参比实验室照射的上报结果高(低)于IAEA测量值。根据要求,参比实验室的最大偏差不得超过±7.0%,否则需要做进一步的检查。

IAEA在收到参比实验室照射过的TLD样品之后,立即测量样品所受的照射剂量,并给出其偏差。由于在给定的时间范围内照射TLD样品,因此,不必考虑TLD所受剂量的衰减。NIM使用经过校准的电离室对137Cs标准辐射场的参考点进行了测量,得到参考条件下(温度20℃、气压101.325 kPa)的空气比释动能率。

二、结果

采用经过溯源刻度的标准电离室测量,并对温度、气压进行修正之后,得到TLD待照射位置处的空气比释动能率为100.02 μGy/s,两支TLD样品照射时间为500 s,辐照器快门开关过程所需时间<1 s。因此,快门开关过程中增加的照射剂量在此可以忽略,所以TLD样品照射剂量为5.01 mGy。

IAEA剂量学实验室接收到返回的TLD样品之后,检查确认无破损之后对该样品进行测量,测得剂量结果分别为5.06和5.10 mGy,平均值为5.08 mGy,相对合成标准不确定度为1.7%。因此,其照射剂量与IAEA测量结果的平均值相对偏差为-1.3%,剂量结果的比值约为1.01。

三、讨论

通过测量结果准确性的对比,本院参加这次比对的平均相对偏差为-1.3%,根据IAEA提出的防护水平的剂量比对相对偏差应该在±7%以内的要求,本院与国际其他实验室测量结果一致性良好。此外,针对本次比对进行的一系列准备工作与通常进行的量值传递工作完全一致,由此也表明本院TLD量值传递方法的准确性。

IAEA/WHO开展近40年的TLD邮寄比对方法具有简便,费效比高等优点,在对全世界几十家SSDL成员实验室的测量技术水平的能力核查和提高方面起到重要作用[9]。为提高我国各级剂量标准实验室对相关剂量测量仪表的检定、校准和刻度能力,促进辐射剂量的量值传递及质量控制体系的完善和提高,可以借鉴这种测量比对的方法,在全国范围内开展辐射剂量测量准确性的比对,以促进实验室之间测量量值的统一。

参考文献
[1] Izewska J, Hultqvist M,Bera P. Analysis of uncertainties in the IAEA/WHO TLD postal dose audit system[J]. Radiat Meas, 2008, 43(2): 959-963.
[2] International Atomic Energy Agency. SSDL newsletter issue No 49[R]. Vienna: IAEA, 2004.
[3] 欧向明, 李开宝, 赵士安, 等. 2002年参加IAEA防护剂量水平TLD比对的结果[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2003, 23(1): 13.
[4] International Atomic Energy Agency. SSDL newsletter issue No 61[R].Vienna:IAEA, 2013.
[5] Bera P, Izewska J, Andreo P. The IAEA dosimetry programme for dose intercomparison and assurance[J]. Radiother Oncol, 1996, 40(Suppl 1): S44.
[6] Pernicka F, Meghzifene A,Tlli H, et al. IAEA TLD based audits for radiation protection calibrations at secondary dosimetry laboratories[J]. Radiat Prot Dosim, 2002,101 (1-4): 275-278.
[7] Izewska J, Novotn Y, Gwia Z, et al. Quality assurance network in central Europe: external audit of output calibration for photon beams[J]. Acta Oncol, 1995, 34 (6): 829-838.
[8] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 12162.1-2000 用于校准剂量仪和剂量率仪及确定其能量响应的X和γ参考辐射 第1部分:辐射特性及产生方法[S]. 北京:中国标准出版社, 2000.
[9] International Atomic Energy Agency. SSDL newsletter issue No 58[R].Vienna:IAEA, 2010.