目前，在全国范围内，越来越多的放射卫生技术检测机构作为监测站点陆续开展了环境样品和食品样品中放射性核素的γ能谱监测工作。近几年来，中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所开展了几次γ放射性核素的比对工作，合格率逐年提高。为了进一步保证其测量结果的准确性和可靠性，本所开展了2016年度放射性核素γ能谱分析能力考核，并通过总结考核结果情况，分析不足，提出工作展望。

1.样品处理与制备：采集天然未扰动的土壤样品，将其中的杂物(如石块、杂草、植物根茎等)剔除，然后进行烘干、粉碎、过筛、混匀后，封装于规格型号为ϕ75 mm×70 mm的圆柱形样品盒中作为待测样品，并按照《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》及国内外相关标准中的方法对样品进行均匀性的检测^[1-3]。

2.参考值的确定：为了检验参加考核机构结果的准确性和可靠性，关键在于参考值的确定，即考核样品中放射性核素的活度浓度。本次考核测量的放射性核素为²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs，其中²³²Th的放射性活度浓度可根据平衡条件下子体²²⁸Ac、²⁰⁸Tl的放射性活度浓度来计算。

将装好的样品送至中国计量科学研究院进行定值，给出各组考核样品中对应放射性核素的活度浓度参考值和扩展不确定度(k=2)，其值如表 1所示。

表 1(Table 1)

表 1 考核样品中放射性核素的活度浓度参考值(Bq/kg，A±U) Table 1 Reference concentration of radionuclides in samples(Bq/kg, A±U) 样品编号 232Th 40K 137Cs K1 74.8±3.7 691±31 15.9±0.8 K2 74.4±3.7 692±31 15.4±0.8 K3 78.3±3.9 684±31 14.9±0.7 K4 77.6±3.9 698±31 15.2±0.7 K5 78.1±3.9 689±31 14.9±0.7 K6 77.2±3.9 685±31 15.0±0.7     注：扩展不确定度(k=2)

表 1 考核样品中放射性核素的活度浓度参考值(Bq/kg，A±U) Table 1 Reference concentration of radionuclides in samples(Bq/kg, A±U)

3.样品传递方式：按照考核方案的要求，对参加考核的机构进行分组，每组测量同一个样品，样品在每组的考核机构之间依次传递，直至最后一家参加考核机构测量完成后，将样品返回组织结构，并且各参加考核机构将其测量结果及完整的结果报告材料上报组织机构。

4.结果判定方法：基于中国计量科学研究院给定的参考值，应用国际原子能机构(IAEA)国际比对数据的处理方法对参加考核机构的测量结果进行判定^[4-5]，所有参加考核机构的测量值都需经过3个参数的计算，即相对偏差、Z值和U值，通过准确度和精确度来判定测量值与参考值的差异程度，而考核机构结果的优秀判定均需要经过专家论证后才可判定为优秀。

(1) 相对偏差：为了评价参加考核机构所测得的测量值与参考值的偏差程度，计算测量值与参考值之间的相对偏差，其表达式如下所示：

式中，RSD为测量值与参考值的相对偏差，%；X_i为对应参加考核机构的测量值，Bq/kg；X_r是中国计量科学研究院给定的参考值，Bq/kg。

(2) Z值：以测量值和参考值为基础，计算得到Z值，其计算公式如下：

式中，Z是判定参加考核机构测量结果是否满足“合格”要求的指标；而σ为标准偏差的目标值，基于合理性原则，取值为0.20×X_r，Bq/kg；即测量值与参考值的相对偏差控制在20%以内。若|Z|＜1，则认为测量值满足“合格”要求；若1＜|Z|＜1.5，则说明测量值存在质疑；若|Z|≥1.5，则测量值不满足“合格”要求^[6-7]。

(3) U值：主要适用于判断参加考核机构的测量值在给定概率水平下与参考值是否存在显著的差异。其计算公式如下：

式中，Unc_i为测量值得扩展不确定度(k=2)，Bq/kg；Unc_r为参考值得扩展不确定度(k=2)，Bq/kg；需要注意的是显著性水平的选择具有主观性，本次考核设置的U为2.58(概率水平为99%)，即参加考核机构的测量值“合格”的条件是满足U≤2.58。

所有参加考核机构的测量结果需要经过准确度、精确度判定标准来进行判定，只有当测量结果均满足准确度和精确度的要求时，说明其测量结果为合格。

① 准确度的判定标准需要满足以下不等式：

则准确度结果判定为“合格”。

② 参加考核机构测量结果精确度可接受的标准依赖于放射性水平，即参考值，假定：

当P值小于或等于Z值中与σ相关的判据，即当P≤0.2时，则判定精确度结果为“合格”。

5.优秀判定标准：根据各参加考核机构提交的测量结果与参考值的差别程度和各机构提交结果报告内容的完整性与准确性进行优秀判定，其判定程序如下：①按照考核合格判定条件，当考核机构的测量结果满足准确度和精确度的判定标准，打分60分。②考核合格机构的各核素测量结果同时满足U≤1和| Z|≤1(分值10分)，则该机构打分70分。③同时满足条件①和②的考核机构，对其提供的检测报告及其他证明文件按考核方案扣分标准进行评分，分值共10分，得满分者可参与优秀评比。④最后对进入优秀判定环节的考核机构进行质量控制判定，包括原始记录、结果报表和不确定度评定，分值为20分，当总得分≥95分时，判定该考核机构考核结果为优秀。

本次考核一共收到45家机构参加检测能力考核的回执，并将制备的考核样品邮寄到各参加机构，有43家机构提交了完整的结果报告，2家机构因仪器故障，提交了中止考核的申请，因此，考核结果按43家机构进行统计分析。基于考核结果判定方法对所有参加考核机构提交结果进行判定，最终判定所有考核机构提交结果全部合格，合格率为100%，其中合格中判定为优秀的有5家，优秀率为11.6%。

所有参加考核机构提交的²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs测量值与参考值的相对偏差分布如表 2所示，²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs测量值90%以上的相对偏差在15%以内，其中⁴⁰K和¹³⁷Cs测量值的相对偏差控制在15%以内的所占百分比分别为97.67%和95.35%，而所有测量值与参考值相对偏差超出20%的仅两个，一个是一家考核机构测量²³²Th的值与参考值相对偏差为20.3%，另外一家机构测量¹³⁷Cs的值与参考值的相对偏差为21.3%。基于考核结果判定方法，所有测量值需经过Z值的判定，其值的分布如图 1所示，从图中可以明显看出大部分Z值的范围为：|Z|＜1，说明测量值符合要求，相对偏差>20%的两个测量值的Z值的范围为：1＜|Z|＜1.5，证明其测量值存在质疑。而所有²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs的测量值经过U值的计算，其值都＜2.58，如图 2所示。所有测量值经过准确度和精确度的判定后，都符合结果判定方法的要求，因此，判定本次提交结果报告的全部考核机构的考核结果都为合格。

表 2(Table 2)

表 2 232Th、40K和137Cs测量值与参考值的相对偏差分布(%) Table 2 Relative deviation distribution between the measured and reference values of 232Th, 40K and 137Cs(%) 核素 ＜5% 5%~ 10%~ 15%~ ＞20% 232Th 25.58 37.21 27.91 6.98 2.33 40K 46.51 41.86 9.30 2.33 0 137Cs 53.49 34.88 6.98 2.33 2.33

表 2 232Th、40K和137Cs测量值与参考值的相对偏差分布(%) Table 2 Relative deviation distribution between the measured and reference values of 232Th, 40K and 137Cs(%)

图 1 232Th、40K和137Cs的|Z值|分布A. 232Th；B. 40K；C. 137Cs Figure 1 The |Z-score| distribution of 232Th, 40K and 137Cs A. 232Th; B. 40K; C. 137Cs

图 2 232Th、40K和137Cs的U值分布A. 232Th；B. 40K；C. 137Cs Figure 2 The U-score distribution of 232Th, 40K and 137Cs A. 232Th; B. 40K; C. 137Cs

本次考核共有45家机构参加，43家机构提交了考核结果，所有参加机构使用的仪器均为HPGe探测器，其中使用美国ORETC公司生产的HPGe探测器的单位有27家，占62.8%，其余为使用美国CANBERRA公司生产的HPGe探测器，有16家，占37.2%。据统计，使用的HPGe探测器的能量分辨率对于⁶⁰Co在1 332.5 keV处都＜2.5 keV，并且41家(95%以上)单位使用的HPGe探测器的相对探测效率均＞30%。

结果显示，43家机构的考核结果都合格，其中优秀的机构有5家，整体合格率为100%，优秀率为11.6%，相对前几次比对考核的合格率得到了提高。整体结果的准确度和精确度也得到了较大的提高，主要原因是参加考核的机构经过多次的比对，更好地掌握了γ能谱分析方法，能准确分析样品中放射性核素的活度浓度值。

从²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs测量值与参考值的相对偏差来看，所有机构给出的²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs活度浓度值与参考值的相对偏差大部分都在±20%以内，但有一家考核机构提供的²³²Th的测量值与参考值相对偏差为20.3%，而另外一家机构提供的¹³⁷Cs的测量值与参考值的相对偏差为21.3%。由于放射性核素⁴⁰K和¹³⁷Cs发射的是单能γ射线，核素识别、测量和分析较为简单，相对偏差≤15%的百分比分别为97.67%和95.35%，其中有88%的测量值与参考值的相对偏差在10%以内。而²³²Th的测量值与参考值的相对偏差较差，＜5%的占比为25.6%，在5%~10%的占37.2%，相对偏差范围在10%~15%的有27.9%，相对偏差范围在15%~20%的约有7.0%，而>20%的有一家，占2.3%，说明对于天然核素²³²Th的测量分析相对较弱，需要进一步加强。与之前的放射性核素γ能谱分析比对结果^[8-9]相比，本次考核结果精确度得到了较大的提升，其U值都小于主观选择的显著性水平值2.58。但对于|Z|，测量值大部分的|Z|＜1，其中有一个²³²Th的|Z|值稍＞1，为1.014 8，另一个是¹³⁷Cs的|Z|，为1.066 7，说明这两个测量值与参考值的相对偏差＞20%，其测量值存在质疑，处于“合格”与“不合格”的边缘，但根据结果判定方法最终判定为合格。对于这种边缘结果，参加考核机构需要引起足够的重视，需要提高测量结果的准确度和精确度。

通过分析本次放射性核素γ能谱分析能力考核的结果，并与之前开展的相关比对工作进行比较，全国放射卫生技术机构γ能谱实验室测量分析所得的放射性核素结果的准确度和精确度不断增加，检测能力水平也逐渐得到提升。但存在个别考核机构提交的考核结果与参考值的相对偏差整体较大，且大部分结果偏低于参考值，其主要原因是对于质量密度较大的样品，考核机构未做相应的自吸收修正^[10]，因此，在分析异于标准源的样品时，需要考虑自吸收修正，确保分析样品结果的准确度和精确度。最后，对后续工作的开展有两点展望，一是目前考核测量的放射性核素发射的γ射线能量处于中高能区，而发射的低能γ射线的核素未考虑，因此，在今后的工作开展中，可以考虑增加对发射低能γ射线的核素测量，提高各考核机构的测量分析能力，如天然放射性核素²¹⁰Pb(46.5 keV)^[11]；另一方面，随着考核机构γ能谱检测能力的提升，在对考核结果的评估过程中，可以提高显著性水平值的严格程度，进而更好地评估考核机构对γ能谱分析的检测能力。