热释光剂量测量系统的质量控制

热释光剂量测量系统的质量控制

作者：张家明

来源：《科技与创新》2016年第20期

摘要：热释光剂量法因良好的能量响应、高灵敏度、宽量程范围、低探测阈、可重复性等优点被广泛用于辐射防护、环境保护、医学、考古学等领域。热释光剂量测量系统由热释光剂量计、热释光剂量仪、退火炉和其他附加设备组成。由于测量系统组成多，为保证监测结果的准确、可靠，必须对测量系统的各因素进行严格控制。介绍热释光剂量测量系统的质量控制。

关键词：热释光；测量系统；质量控制；测量精度

中图分类号：R144 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.20.109

文章编号：2095-6835（2016）20-0109-02

热释光剂量测量的质量控制与热释光测量系统密切相关，测量系统应满足国家标准，其测量精度不仅与热释光测量系统的技术要求密切相关，而且还受其他测量条件的影响。因此，在热释光剂量测量时，必须制订严格的质量控制措施。本文主要讨论热释光剂量测量系统的质量控制。

1 质量控制

1.1 探测器的选择

热释光探测器由热释光晶体材料组成，其测量原理是探测器在辐射场中受照射以后，储存所受的辐射能，当对探测器进行加热时，这些辐射能以光的形式放出，发光强度与吸收剂量成正比，并由热释光剂量仪将光信号转换为电信号获得结果。选择探测器时，应根据监测用途和目的选择性能、特性不同的探测器。

对于个人剂量监测，要求探测器具有灵敏度高、组织等效性好、剂量响应范围宽、分散性小、重复使用周期长等特性，特别是要稳定性好，环境适应能力强，对白炽灯、日光灯和室内散射日光不敏感等特性。

对于环境剂量监测，对探测器的要求要高一些，同样要求灵敏度要高，光子能量响应要达到国家剂量标准要求，还应具有良好的重复性和测量精度，剂量范围要求不宽（一般线性范围在0.1～1 mGy即可）。在辐射场或自然环境中放置3～12个月，热释光探测器累积剂量不衰退或基本不衰退，还应对温度、湿度和光等环境因素不灵敏。

1.2 探测器筛选

热释光探测器的筛选是一项重要工作，是监测质量可靠保证的前提。因为即使向同一生产厂家购买同一型号的探测器，也会由于生产批次不同、生产工艺等原因导致探测器的剂量响应（灵敏度）不尽相同。而随着探测器使用情况（时间、剂量等因素）之间的差异越来越大，同批次探测器之间性能会产生明显差异。所以每批次探测器应该在第一次使用前或者使用1～2年后筛选一次，筛选前要对所有探测器进行照射，一般用Cs137源。由于分散性与照射剂量大小有一定关系——照射剂量越小，分散性会变大；照射剂量越大，测量后的残余剂量越大，需要增加退火时间来去除，这会增加批次探测器分散性变大的可能性，所以建议照射剂量大小与日常测量工作中剂量水平相近。

分散性是筛选的依据，是衡量一批探测器对剂量测量结果集中程度的体现。该值越小，说明同批次探测器间性能差异越小，越有利于热释光剂量的准确测量。对于环境热释光剂量监测，探测器分散性最好控制在5%以内，同时要剔除变形损坏的探测器。在玻璃管探测器筛选过程中，还要进行检漏。探测器如有沾污，可以用酒精浸泡清洗，然后用蒸馏水冲洗干净，低温烘干即可。

1.3 测量系统的刻度

热释光剂量仪测出的读数实际上只是一个相对值，要将仪器测量值换算成接受剂量值，需对热释光剂量测量系统进行刻度，刻度的准确性直接影响着最终测量结果的准确性。刻度方法有线刻度法、单点刻度法和自身刻度法，至少每年进行一次。一般剂量小的情况下多采用单点刻度法，方法是抽取同批次多个热释光探测器，用标准源照射已知剂量，然后用剂量仪进行测量，刻度系数为测量读数均值与已知照射剂量的比值，刻度系数是探测器在同等测量条件下测量值与所接受剂量真实值之间的修正系数。如果遇到探测器批次更换、测量方法或者仪器维修等情况，都应该重新进行系统刻度。

1.4 退火

无论哪一种探测器，使用前都要进行高温退火，主要是为了清除探测器内的残余剂量。退火后快速冷却，能避免探测器灵敏度的下降，正确的退火也可以避免分散性增大。退火炉的温度应均匀稳定，同批次探测器退火时间要尽可能地与炉温和退火时间保持一致，否则测量结果可能会有较大误差。退火后应快速从炉腔中取出退火盘，放在专用的退火金属板上冷却。对探测器进行快速冷却有利于保护其灵敏度。

1.5 光源读数

在热释光剂量测量时，还应对剂量仪的光源读数、电源高压、暗电流等性能参数进行观察，从而判断仪器是否处于稳定、可靠状态。光源读数是用来检验剂量仪工作状态、监督仪器稳定性的重要参数。目前剂量仪使用的参考光源大多采用长寿命的C-14放射性同位素加塑料闪烁体组成，这种光源具有发光均匀、性能稳定等优点。

在测量过程中，由于灰尘、有机氧化物、测量环境变化等影响，容易造成滤光片沾污，导致光透射系数降低，从而使透光率大大降低，使光源读数变小。对于这一问题，通常采用增加光电倍增管高压或者清洗滤光片的办法解决。除了观察光源读数外，观察剂量仪高压值、暗电流的变化情况也是判断仪器测量质量的重要方法之一。

1.6 加热过程

热释光剂量仪加热采用电加热盘加热方式，加热盘表面的光学性能对探测器的测量也有影响。长期测量中，由于高温氧化作用，加热盘逐渐变黄变黑，从而使加热盘反射光的性能和热传导性大大降低，最终导致探测器灵敏度逐渐下降。所以要经常擦洗加热盘，保持加热盘接触面的平整、清洁。另外，探测器与加热盘接触面是否完全接触，也决定着探测器存储辐射能是否能得到完全释放，也是影响测量结果准确性的因素之一。

1.7 日常保养维护

热释光剂量仪属精密仪器，如果平常使用频率较低，为避免电子元件老化，还应定期开机进行预热测试，观察基本参数有无变化，确保仪器状态良好，有些型号热释光仪器还应控制环境湿度，避免对其产生不良影响。

2 小结

在一个完整的热释光剂量测量系统中，热释光测量系统的质量控制虽然很重要，但一个合适的测量程序和合格的操作人员仍然是保证监测质量的关键。为了更好地验证热释光测量水平，还应多参加国家和行业有关监测单位组织的热释光剂量测量比对活动，从而可以发现问题并加以改进，仪器生产厂家也应根据不同需求设计生产出针对性更强的设备，提高仪器自身的性能，使得技术进一步完善可靠。

参考文献

[1]中国原子能科学研究院.GB/T 8998—1988 环境热释光剂量计及其使用方法[S].北京：中国计量出版社，1988.