辐射防护监测

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闪烁探测器组成示意图
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闪烁体按化学组成可分为两大类：无机闪烁体、 有机闪烁体。
常用的无机闪烁体有下列三种：NaI（T1）晶 体，CsI（T1）晶体，ZnS（Ag）闪烁体。有机闪 烁体按其状态可以分为三类：有机晶体、塑料闪烁 体、液体闪烁体。塑料闪烁体是一种含有有机闪烁 物质的固溶体，目前应用相当广泛。它的主要特点 是：发光衰减时间短，在ns级；透明度高，光传输 性能好；耐辐照性能良好，性能稳定，机械强度高， 耐潮湿，不需封装；制作简便，成本低廉，易于加 工成各种形状和尺寸的闪烁体。已有各种规格的塑 料闪烁体可用于β，γ射线的测量。
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❖ （4）环境特性：对于温度，要求在-10℃-40℃的温度
范围内仪器读数变化在±5%以内；对于相对湿度，要 求在10%到95%范围内读数变化在±5%以内。此外， 应考虑气压及电磁场的影响。
❖ （5）对其它辐射的响应：实际测量条件有时比较复杂， 如高能γ射线和β射线都能穿射场。所以一般γ辐射监测 仪应对能量直到2.27MeV的β射线（90Sr/90Y源， Emax=2.27MeV）无响应。
性，是很优良的剂量率仪表，已得到广泛应用。Nal
闪烁体因其有效原子序数高，能量特性较差，测得
的数据不能直接用于剂量评价，需对仪器的电子线
路加以改进或对数据进行校正。
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常见的国产闪烁剂量率仪表
型号及 名称
探测器
量程
能量响应
BH3103A
塑料闪烁 体
36KeV～3MeV 0～100μGy·h-1
JW3104 型
塑料闪烁 体
36KeV～3MeV 0～100μGy·h-1
JB4000 系列
Nal闪烁体
0.05μSv/h~200 μSv/h
50KeV～ 1.2MeV
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（3）.GM计数管监测仪
❖ GM管为工作在GM区（气体放大系数远大于1）,内 充的工作气体一般为惰性气体，此外还有猝灭气体
❖ 这类仪器结构简单，不易损坏，而且价格低廉，但 灵敏度低是它的最大缺点，一般比闪烁探测器及高 压电离室低一个数量级。在环境监测中它较难以普 遍使用，西欧各国普遍将它用作核电厂周围监测的 探测器。
❖ （2）量程范围：一般要求测量仪器的量程下限值至少应在个人剂量限 值的1/10以下，上限根据具体情况而定。有的数显式仪表会在量程下限 以下也报出数据，而有的仪表会在超量程时显示为零，在实际使用前， 必须了解仪器的性能。
❖ （3）能量响应：一台理想的辐射监测仪器应该是不论射线的能量大小， 只要照射量相同，其仪器的响应就应相同。然而，事实上仪器的响应总 是随着射线能量的不同，而产生一定的差异。响应对能量依赖性小，这 种差异就小，即能量响应好。反之能量响应差。对剂量率仪表一般要求 及137Cs源相比，在50KeV到3MeV的能量范围内能量响应不大于±30%。 从几种探测器的能响来看，电离室型较好，闪烁型次之，计数 管较差。在防护监测仪器中，对数百千电子伏以上的光子来说，能量响 应差别不大；对100keV以下的光子，就需要注意仪器的能量响应性能与 被测光子的能量是否相适应。
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四、 热释光剂量计和测量仪
❖ 热释光剂量计是佩带在人体上，用于测量个体受照剂量的监测 仪器。
❖ 热释光剂量计的优点是灵敏度高、量程范围宽、重量轻、体积 小、能量响应好，受环境影响小，可测X、γ、n、α和β等射线， 可重复使用以及可进行多点同时监测。
❖ 常用的热释光材料大致可分为三类：空气等效性好而灵敏度稍 差的，例如LiF、Li2B4O7和BeO等；空气等效性差而灵敏度高 的，例如CaSO4和CaF2等；介于前二类之间的有MgSiO4和 MgB4O7等。
❖ 监测内容，一是测出工作人员所接受的外照射剂量； 二是内照射，测出工作人员吸入放射性物质的量； 三是测出体表放射性物质沾污程度。
❖ 监测目的，是评价工作人员所接受的剂量水平，证 明是否符合有关标准（GB18871），同时也可提供 工作人员所受剂量的趋势和工作场所条件以及提供 事故照射情况下的有关资料。
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三、中子监测仪
❖ 中子及物质相互作用主要是通过弹性碰撞和核反应， 形成直接电离的次级粒子。探测中子取决产生这些 粒子的中间过程。常借助n-p弹性散射探测快中子， 利用10B（n、α）7Li反应和6Li（n、3H）4He反应 探测慢中子。这两种反应都具有不产生γ射线特点。
❖ 内部充以3He和BF3气体正比计数管和内部涂层为6Li、 7Li、10B的正比计数管，可用来测量能量低于0.5eV 的慢中子，
❖ 我国目前有北京核仪器厂生产的FJ317C型可携式γ 测量仪，西安核仪器厂生产的XH-2408 区域γ计数 管监测仪
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（4）.携带式环境谱仪
❖ 环境谱仪为采用Nal(T1)或半导体探测器作为探头， 应用ADC和计算机等技术，获得环境中各种放射性 核素的γ谱，然后按总谱能量法计算人体所受的吸 收剂量。
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辐射防护监测的对象是人和环境两大部
❖
分，具体监测有四个领域： 个人剂量监测、 工作场所监测、流出物监测和环境监测。
辐射防护监测的实施，包括监测方案的 制定、现场采样和测量、实验室测量分析、 数据处理、结果评价等。在监测方案中，应 明确监测对象、监测点位、监测周期、监测 仪器及方法及质量保证措施等。
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第一节 辐射探测器原理
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对于辐射是不能感知的，因此人们必须借助于辐 射探测器探测各种辐射，给出辐射的类型、强度(数 量)、能量及时间等特性。即对辐射进行测量。
辐射探测器是指在射线作用下能产生次级效应的 器件，而且这种次级效应能被电子仪器所检测。多数 探测器是根据射线使物质的原子或分子电离或激发的 原理制成的。它们可以把射线的能量转变为电流、电 压信号以供电子仪器记录。
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❖ （2）闪烁剂量率仪表
闪烁剂量率仪表由闪烁探测器和电子线路两部
分组成。闪烁探测器由闪烁体、光电倍增管、前置
放大器以及磁屏蔽外壳组成。电子线路主要包括静
电计、高低压变换器以及读出表头等，较为先进的
还带有微处理器及打印装置。目前常用的闪烁探测
器为硫化锌补偿的塑料闪烁体、组织等效塑料闪烁
体、Nal(T1)等。前两种探测器因其有较好的能量特
辐射防护监测
❖
辐射防护监测的概念--是指为估算和控
Байду номын сангаас制公众及工作人员所受辐射剂量而进行的测
量。
❖
辐射防护的目的--是保证公众和工作人
员生活在安全的环境中，监测是衡量这种条
件的手段。
❖
在放射源的安全使用、寻找丢失的放
射源、确定放射源破损污染的程度和范围以
及公众和工作人员所受辐射剂量的估算方面
等，辐射监测具有不可替代的作用。
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被电离激发的电子和空穴在亚稳态能级
分别被晶格中的缺陷所俘获（激发），这些 缺陷称为“陷阱”（俘获电子的缺陷）或 “中心”（俘获空穴的缺陷），统称为“发 光中心”。处于亚稳态能级上的电子和空穴 在无外源激发的环境下可以长时间滞留在缺 陷中。加热磷光体时，电子和空穴从发光中 心中逸出，电子及空穴迅速复合，在复合过 程中以可见光或紫外光的形式释放能量。如 果在暗处加热该探测元件，探测元件上放上 光电倍增管，测得的光输出就正比于探测器 接受的辐射能量。
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人们根据射线及物质相互作用后产生上述的各 种效应，制成了许多不同类型探测器。放射性测量 常用的探测器有三类：气体电离探测器（利用射线 在气体介质中产生的电离效应）、闪烁探测器（利 用射线在闪烁物质中产生的发光效应）和半导体探 测器（利用射线在半导体中产生的电子和空穴）。 此外，还有其它类型的探测器，如固体径迹探测器、 热释光探测器等。
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半导体探测器的突出优点是能量分辨能 力很高，例如锗(锂)探测器对γ的能量分辨能 力比闪烁探测器要高数十倍。此外，某些类 型的半导体探测器（如金硅面垒型）还具有 输出脉冲上升时间短，体积小，可制成适应 不同测量要求的有效厚度等优点。因此，半 导体探测器在各种类型射线的强度和能谱测 量中的应用已日益广泛。
❖ （6）其它因素：仪器零点漂移要小；测量的方向性误 差不应大于±30%；重量较轻；体积小。另外，仪器的 响应速度要快，特别是对于一些瞬时的辐射场的测量 （如用诊断X线机摄片的辐射场测量），这一点尤为重 要。一般要求响应时间在0.5秒以下，最好为毫秒级 28
第四节 个人剂量监测
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❖ 个人剂量监测是辐射防护评价和辐射健康评价的基 础。一般是测量个人在一段时间（一年或一个月） 或一次性操作过程中所接受的β，γ，X射线或中子 流外照射的剂量；
❖ 从磷光体的存在形态可分为磷光粉、热压片，单晶切片、玻璃 管封装粉末，内热元件及聚酯等粘合剂混合成形的元件、陶瓷 片，带有金属衬托的沉积粘合元件，热压在耐热衬托上的薄膜 元件和玻璃片等。
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第三节 选用监测仪的原则
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❖ （1）射线性质：对于射线的种类及性质清楚的场所，应选用针对性较 强的仪器。对于辐射场性质不清楚的场所，应选用带有多用探头的监测 仪或携带多种监测仪。
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三、半导体探测器
半导体探测器是使用半导体材料的电离 探测器。探测器中加有电场以便把电离产生 的过剩载流子收集在电极上。在工作机制上， 半导体探测器及气体探测器有不少相似之处， 它们都是在外电场作用下利用载流子（在气 体中是离子对，在半导体是电子一空穴对） 在介质（气体或半导体）中作漂移运动而产 生输出信号的，因此，可把半导体探测器看 作一种固体电离室。
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辐射防护监测特别强调要有质量保证措施：监 测人员要经过考核持证上岗，监测仪器要定期送计 量部门检定，对监测的全过程要建立严格的质量控 制体系。
根据不同的监测对象和项目选择不同的监测仪 器，如测量瞬时剂量率的仪器有高气压电离室、GM计数管和闪烁体剂量率仪；测量累积剂量的仪器 有热释光剂量计；测量表面污染的有α、β表面沾污 仪；中子射线用中子仪测定；用于γ核素含量分析的 有NaI（Tl）γ谱仪、Ge（Li）γ谱仪或HPGe γ谱仪。
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一、气体电离探测器
电离室、正比计数器和G-M计数管统 称为气体电离探测器，这三种气体电离探 测器的工作特点虽不完全相同，但都具有 一个共同点：射线使探测器内的工作气体 发生电离，然后收集所产生的电荷，从而 达到记录射线的目的。
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二、闪烁探测器
闪烁探测器由闪烁体和光电倍增管组成。 闪烁探测器具有分辨时间短、对γ射线的探测 效率高和能测量射线的能量等优点，是目前 应用最广的核辐射探测器。它是利用某些物 质在射线作用下能发光的特性来探测射线的， 这些物质称为闪烁体。射线在闪烁体中产生 的荧光极弱，必须用光电倍增管来探测这些 荧光，光电倍增管先把荧光转换成电脉冲， 然后放大，其脉冲辐度正比于带电粒子或光 子在晶体中沉积的能量。
❖ 及上述方法不同，这种仪器可以给出各种放射性核 素的剂量贡献，能很快确定污染的来源。
❖ 该方法的缺点为设备复杂、价格昂贵，运行的技术 要求较高，较难作为一种大环境测量或普查的设备。
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二、α、β表面污染监测仪 α、β表面污染监测仪主要是测量
现场。的设备、地面、台面、衣服和人 体皮肤表面有无放射性污染
❖ 而内部充以含氢物质（如甲烷、聚乙烯）的计数管， 可用于探测能量大于100keV的快中子
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❖ 中子辐射监测比起γ辐射的监测要复杂的多。一方 面是中子辐射场大都伴有γ辐射；另一方面，中子 能量范围宽，不同能量的中子及机体有不同类型的 作用，产生的次级辐射也不尽相同。
❖ 即使吸收剂量相同，由于品质因数不同，剂量当量 也不同，这就给评价测量结果带来很大困难。
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第二节、辐射监测仪
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❖ 核辐射测量仪器主要由探测器和电子仪器所组成。 常用的有以下几类： 1 .X、γ辐射监测仪 （1）电离室类监测仪 高气压电离室是测量环境剂量率的最常用的仪
表，这类仪器由一个高压电离室探测器和电子线路 组成。前者为一个充高气压（一般为22个大气压的 氩气）的不锈钢球壳，中间密封一个电极。电子线 路主要为MOSFET静电计、二次放大电路、高低压 变换器以及读出线路。这类仪表在美国用得十分普 遍，它的缺点为价格比较昂贵。
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四、热释光探测器
热释光是绝缘体或半导体加热时从中发 射的光，不能及加热到白炽化时的物质中自 发发射的光相混淆。热释光是物质预先吸收 了辐射能之后的热激发光。目前经典的固体 能带理论认为当磷光体（晶体）受到电离辐 射照射时，射线与晶体相互作用，产生电离 和激发使得晶体价带中的电子获得足够的能 量游离出来上升到导带，在价带中剩下空穴。