α、β表面污染仪计量准确度的影响因素分析及解决方法

α、β表面污染仪计量准确度的影响因素分析及解决方法

摘要：本文通过对辐射防护领域大量使用的α、β表面污染仪计量技术性能的综合分析，针对影响污染仪表面活度响应、基本误差、重复性等项目计量准确度的诸多因素进行深入研究，提出了解决问题的有效方法，可大幅度提高污染仪计量检定的准确度。

关键词：表面污染仪；表面活度响应；能量响应；探测器

The Effect Reason Analysis and Settle Method of Alpha Beta Surface Contamination Int rument’s Measurement Accuracy

Abstract: The paper carry through measurement technique capability analysis aims at in using alpha beta surface contamination intrument in mainly introduces the design of automatic test system for surface emissivity of alpha、beta plane source, gives the main technical indicators and performance test analysis. The system is an intelligent automatic test system base on computer test platform, achieves automatic collection of the measured signal、automatic adjust of measurement range、automatic control of measurement process、automatic conduct of measurement result in the process of measurement for alpha、beta surface emissivity. Reduces systematic errors in the process of measurement, improves work efficiency and measurement accuracy.

Key:plane source; surface emissivity; test; automatic control

引言

在辐射防护领域，通常使用α、β表面污染仪对放射性工作场所及工作人员的手、衣服、鞋等表面的α或β放射性污染活度进行监测，这是现今评价工作场所及工作人员在辐射场所中所受α、β表面污染程度的主要技术手段。监测设备各项参数指标的检定结果是否准确可靠，将直接关系到广大工作人员的辐射防护安全。

本文在对长期计量检定工作实践经验全面总结的基础上，通过对辐射防护领域部分单位当前大量装备的α、β表面污染仪计量技术性能的深入分析，研究了污染仪计量检定过程中存在的表面活度响应测量准确度影响因素多、基本误差检定时标准源的数量和活度范围难以满足规定要求、重复性测量时灵敏档位的正确选取、能量响应检定时机的选择等问题，提出了切实可行的解决方法，使α、β表面污染仪的计量检定结果更加准确可靠。

1 α、β表面污染仪计量检定方法

α、β表面污染仪的主要检定项目包括表面活度响应、基本误差、重复性和能量响应。表面活度响应的检定，必须按说明书上要求的时间预热，预热后将探测器安装在检定架上，使其保护栅网与标准源表面之间的距离在5mm至10mm之间，确定表面活度响应时，应记下探测器的工作电压或调压电位器的指示[1]；基本误差的检定，必须使用同一参考核素的系列标准源进行，将各检定点的基本误差中的最大者作为仪器的基本误差；重复性的检定，可采用任一种适当活度的放射源，使仪器示值在最灵敏刻度，在相同条件下，测量20次；能量响应的检定，此项目仅对β表面污染仪进行，检定结果以参考核素的测量值归一，做出表面活度响应随射线能量变化的图或表。所有检定项目均按相关计量检定规程的要求执行，检定合格的，发给检定证书；检定不合格的，发给检定结果通知书。

2 表面活度响应测量准确度影响因素及克服方法

在放射性监测过程中，α、β表面污染仪是用来测量或监视放射性工作场所表面及工作人员体表所受放射性污染的仪器，表面污染水平应该以-2

来表示。但该类仪器的读数刻

Bq cm

度常以计数率为单位（计数/分或计数/秒），这种描述表面放射性污染水平的方法不够直观和

准确，这就需要给仪器标定一个量，通过它将测得的计数率换算到被污染表面的单位面积活度。

目前很多单位配备的α、β表面污染仪一直采用计数效率这个量，它是相对于放射源2π立体角表面发射率而言，就测量目的来说，使用起来很不方便。因此，应该统一采用表面活度响应[2]R 这个量：

b N N R =A

- （1） 式中：N 为仪器每个检定点测得的计数率的平均值；

b N 为平均本底计数率；

A 为检定时标准源的单位面积活度。

显而易见，R 表示在一定的几何条件下，参考核素的单位面积活度为1-2Bq cm ⋅时，仪器测得的计数率。

在污染仪表面活度响应计量检定过程中，其测量准确度常会受到多种因素的影响，经过长期系统研究与测试验证，逐步确定了影响因素来源，找出了克服这些影响因素的有效方法，主要有以下几项：

(1) 污染仪探测器窗厚度的影响。α、β表面污染仪的探测器窗有一定厚度，α或β粒子要进入灵敏体积必须穿过这一区域，在穿越过程中射线能量有损耗，仪器的响应会随射线能量的减小而下降。

针对探测器窗厚度带来的影响，可以通过选择合适参考核素进行校准的方式来克服，根据不同核素射线能量的不同，选择射线能量适中，测量结果具有代表性的标准源。经过大量实验验证，α标准平面源可选择241Am ，β标准平面源可选择204Tl ，在测量能量大于150KeV 而小于250KeV 的β粒子时，则用14C 标准源[3]。只有在此条件下确定的R ，对放射性污染的测量结果才能准确或较安全。

(2) 探测器窗保护栅网与标准源表面之间距离的影响。仪器的响应是随探测距离的增加而减小的，所以在确定仪器的表面活度响应时，应该说明标准源表面与探测器窗保护栅网之间的距离。

对于探测器窗保护栅网与标准源表面之间距离造成的影响，根据α射线能量强射程近和β射线能量小射程远的特点，通过实验验证，确定选择α标准源的测试距离应为5mm ，β标准源应为10mm ，这样比较切合两种射线各自的特点和辐射防护工作实际使用情况，测量结果较为准确合理。测试距离太远，射线能量损耗较大，测量结果不够准确，距离太近，探测器窗有遭受放射性核素污染甚至损坏的危险。

(3) 测量方法的影响。如果检定实验室缺乏大面积标准源，可以利用“点源”(例如直径为10mm )进行检定。通常情况下，出于工作效率及检定操作复杂程度的考虑，多采用单点法进行污染仪表面活度响应的测量，但这种检定方法的突出问题是检定结果准确度不够。

对于测量方法的带来的影响，由于探测器窗面积大于标准源的活性区，放射源发射的粒子全部被探测器接收，式(1)中的A 应为点源的表面活度除以探测器的窗面积。考虑到探测器窗表面各点的灵敏度不同，检定时应该选取足够多的测量点，以进一步提高计量检定结果的准确度，具体可采用多点法进行测量，以算出仪器的平均表面活度响应值。但在保证测量准确度的前提下，也可以用少数几个测量点，利用插值法进行测量，以克服大面积源活度均匀性不好的缺点，提高工作效率。

(4) 标准源衬底材料的影响。仪器的响应与标准源衬底材料有关，计量检定时使用的标准源大多为薄平面放射源，α粒子的反散射系数很小，其本身的自吸收可以忽略。但应该考虑β粒子的反散射，因为β粒子在与物质的相互作用过程中存在较强的反散射现象，尤其是介质为高原子序数材料制成时，反散射现象更为明显，可超过50%。