关于环境 γ 辐射剂量率测量 仪的校准探讨

关于环境 γ 辐射剂量率测量 仪的校准探讨

刘迁顺

辽宁省生态环境监测中心 辽宁省大连市 116000

摘要：当前社会各领域都面临着严峻的环境问题，人们的环保意识也有所转变，对资源的利用与开发力度也在不断加大。其中核能源作为一种新型能源，其生产与利用对环境会构成一定的威胁，在此背景下，政府也开始对核能与辐射环境监测工作的开展予以了关注与重视，并组建了专门的辐射环境监测队伍，引进了大量辐射环境监测设备，其中环境γ辐射剂量率测量仪的应用也被广泛推广。然而需要注意的是，在仪器使用过程中，受到多方面因素的影响，其监测结果可能会出现一些波动，因此做好仪器校准工作十分关键，我们有必要围绕此展开探讨与研究。

关键词：环境γ辐射剂量率测量仪；校准；电离

引言：环境γ辐射剂量率测量仪的应用与发展，使得辐射环境监测工作得以推动。其中环境γ辐射剂量率测量仪具有较高的应用价值，在核与辐射环境监测中能够发挥比较大的作用。根据γ射线与物质作用的效应，γ辐射剂量率测量仪可以将其分为两种：第一种是基于γ射线与物质的电离效应，对电离室内电离粒子的强度进行测量，从而对γ射线产生的剂量进行衡量；第二种则是基于γ射线与物质的光电效应，对光电效应倍增后的电脉冲幅度与强度进行测量，从而实现对源自于γ射线的剂量进行衡量。其中部分γ辐射剂量率测量仪的探测器选用的是塑料闪烁体、NaI闪烁体等，其在便捷性、经济性方面具有突出优势，因此得到了比较广泛的应用。

1. 概述

在环境γ辐射剂量率测量仪的校准实践中，大量实践表明计量院通过点源对闪烁体辐射仪进行检定的过程中，相较于通过体源模型标准对闪烁体辐射仪进行检定的结果，二者存在比较大的偏差。相关资料也显示，其校准因子或系数存在的差异也比较大。针对此，在辐射仪校准过程中，我们可以考虑将点源标准与体源标准结合到一起，分别利用高压电离室与塑料闪烁体作为探测器，通过对比分析来对γ辐射仪进行校准。

2. 校准案例探讨

本文选取了某台校准数据为对象展开研究。校准点源选择²²⁶Ra标准源，体源则选择圆柱形混凝土模型标准，其中掺加有K、U、Th矿粉。校准过程分为点源校准与体源校准。其中点源校准是通过重合校准场中的检验点与探测器参考点，在校准点上来测量标准源，从而获取到测量数据，并将标称值与测量数据进行线性拟合，从而获取到校准因子或系数；体源校准则是在不同模型体源标准检验点上分别放置探测器参考点，具体包括RK、RT、RU、RS、RN、RY等，基于此进行测量并获取到测量数据，然后将数据与模型标准的标称值进行线性拟合，从而获取到校准因子或系数。

本文选择RSS131电离室型环境γ辐射剂量率仪作为测量仪器，该环境γ辐射剂量率仪包含了平能量响应高气压电离室、数据采集处理器，测量对象为源自于X、γ辐射以及宇宙射线电离的空气吸收剂量率。仪器的量程为10nGy/h~1Gy/h；能量响应为60keV~10MeV；仪器存在约10%的相对固有误差；其工作环境应在-35℃~50℃的范围内，相对湿度10%~95%，能响小于30%且角相应小于95%；在两次测量中，分别获取到镭标准点源对高压电离室的校准数据与拟合曲线和基于体源标准对高压电离室的校准数据与拟合曲线（见表1、表2、）。

表1基于点源标准与体源标准的高压电离室校准数据

表2 基于点源标准与体源模型标准的高压电离室校准曲线

选择FH40G型环境γ辐射剂量率仪为塑料光电闪烁体γ辐射仪，该辐射仪结构组成包含了塑料闪烁晶体、ZnS（Ag）补偿闪烁体、CMOS集成电路、液晶显示。仪器的量程为10nGy/h~100μGy/h；能量响应为30keV~4.4MeV；仪器存在约10%的相对固有误差；其工作环境应在-30℃~55℃的范围内，相对湿度10%~95%；该类仪器具有较好的能量响应特性，灵敏度高，重量轻便于携带，而对宇宙射线的响应需参考其他仪表修正，在源于γ辐射的当量铀含量、照射量率与环境辐射剂量率的测量中能够起到比较的效果。通过两次测量，分别获取到基于镭点源标准校准获取到的数据以及基于体源标准测量获取到的数据与曲线（见表3、表4）。

表3 基于点源标准与体源模型标准的塑料光电闪烁体γ辐射仪校准数据

表4 基于点源标准与体源模型标准的塑料光电闪烁体γ辐射仪校准曲线

3. 差异结果分析

通过测量数据的拟合与分析，可知基于不同标准的高压电离室校准结果，其校准因子偏差显然并不大。对γ辐射仪进行校准，获取到的校准系数的差异则相对明显。选择两种不同的校准标准，其中的本体差异可以将校准场所的环境差异充分体现出来；究其原因，就在于两种仪器在校准过程中，高压电离室对宇宙射线电离成分和γ射线剂量响应相近，而γ辐射仪对宇宙射线中电离成分响应偏弱，故其测量结果与宇宙射线关联性差，对宇宙射线的响应需参考其他仪表修正。

γ射线对高压电离室产生的响应基本几乎无角响应影响，且射线束宽度对其产生的影响并不大；塑料闪烁体探测器则只有地面会对点源产生响应，对体源、面源的响应则为侧面，因此如果检验点的剂量相同，那么相较于塑料闪烁体对点源的相应面积，其对体源、面源的响应面积显然更大，响应计数率也更大，因此其体源校准的校准系数会低于基于点源标准的校准系数。

4. 结束语

现阶段，在测量实践中，球形高压电离室内充高压纯氩，具有自身本底低、灵敏度高，长期稳定性好，几乎无角响应影响并具有较好的能响特性，这对天然环境辐射场中测量γ剂量率很重要，应用比较广泛，基于此，在点源、面源以及体源相应中产生的差异几乎可以忽略。其中γ辐射仪选择塑料、NaI等闪烁体作为探测器，那么其对γ射线产生的响应程度主要与闪烁体形状与相应面积等有关。针对此，在对以塑料、NaI等闪烁体为探测器γ辐射仪进行校准的过程中，应该对用户用途进行考虑，对校准标准加以确定，选择合适的校准方式，如此才能够确保校准标准与监测对象相匹配，确保测量结果具有对比性。

参考文献：

  [1] 高飞,肖雪夫,倪宁等.固定式环境γ辐射剂量率仪现场校准技术[J].原子能科学技术,2015,(2):212-217.

[2] 赵焱,肖雪夫,倪宁等.环境γ剂量率仪现场校准的修正技术研究[J].原子能科学技术,2016,50(12):2263-2268.