孫訓 白雪 袁杰 資明 王遙 陳建新 / 上海市計量測試技術研究院

常用型號直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀主要計量性能的比較與評價

孫訓 白雪 袁杰 資明 王遙 陳建新 / 上海市計量測試技術研究院

依據(jù)JJG 1009-2006《直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀》，以防護水平X、γ輻射空氣比釋動能率標準裝置為測量標準，對市場上常見的20種不同型號的直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）儀進行了校準檢測，根據(jù)重復性和相對固有誤差的測量結果進行分析評價，可以看出進口儀器的性能還是優(yōu)于國產(chǎn)儀器，半導體型劑量計要優(yōu)于GM管型劑量計。

直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）儀；重復性；相對固有誤差

0 引言

隨著科學技術的進步與發(fā)展，核技術在眾多領域得到廣泛的應用。特別是近年來我國核電事業(yè)快速發(fā)展，輻射防護的重要性日益凸顯，直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀是應用最多的個人輻射防護監(jiān)測儀器之一，具有體積小巧、使用方便，適用范圍廣等特點，產(chǎn)品的規(guī)格、型號眾多，按照儀器探測器類型可以分為GM管型劑量儀、閃爍體劑量儀和半導體劑量儀。作為常用的輻射防護儀器，其計量性能的準確尤為重要，關乎放射工作人員的輻射安全。

直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀的主要計量性能參數(shù)為相對固有誤差、重復性、能量響應、角響應等。其中能量響應與探測器的類型密切相關，角響應與探測器的形狀密切相關，而相對固有誤差和重復性為X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀最通用的性能指標，是JJG 1009-2006《直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀》規(guī)定的后續(xù)檢定項目，或參照JJG 1009-2006進行校準的主要參數(shù)。

1 實驗

1.1 實驗設備

檢定校準直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀的測量標準為防護水平X、γ輻射空氣比釋動能率標準裝置，包括防護水平電離室劑量儀和137Cs γ參考輻射場，電離室劑量儀的量值溯源至X、γ輻射空氣比釋動能率基準。實驗裝置的主要技術參數(shù)見表1。

圖2 γ射線（防護水平）標準裝置

表1 輻射裝置的主要技術參數(shù)

1.2 實驗方法

直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀相對固有誤差和重復性的檢測按照JJG 1009-2006中7.3規(guī)定的方法進行，相應的技術要求見表2。

表2 直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）儀相對固有誤差和重復性的技術要求

1.2.1 被檢測儀器的規(guī)格、型號

直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）儀是用來佩戴在人體軀干上的用來測量由X和γ輻射外照射而產(chǎn)生于佩戴者的個人劑量當量（亦可兼有個人劑量當量率測量功能）的直讀式監(jiān)測儀，其可有效測量的輻射光子的能量為50 ～1.5×103keV，這類儀器的探頭和測量部件必須是一體化的，按照直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）儀的探測器類型可分為GM管型個人劑量監(jiān)測儀，閃爍體型個人劑量監(jiān)測儀和半導體型個人劑量監(jiān)測儀。

本次實驗選擇常見的國產(chǎn)和進口各10種類型的直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀，見表3。

表3 實驗選用的劑量計型號和編號

1.2.2 儀器相對固有誤差的測量方法

在規(guī)定的參考條件下，對指定參考輻射，儀器指示值相對于被測量約定真值的百分誤差，定義為相對固有誤差I：

式中：Hi—— 被檢儀器每次測量的示值；

Ht—— 劑量當量（率）約定值

測量時，將被檢監(jiān)測儀（包括體模）按其校準方向置于輻射場中，使其有效測量點（即模體表面下10 mm處）位于已知劑量當量（率）約定值Ht（或Ht）。

每一種型號儀器選擇10臺進行測量，選取相對固有誤差絕對值最大的數(shù)值作為本次測量的結果，測量方式分為累計劑量測量和劑量率測量，測量結果列于圖3中。

1.2.3 儀器重復性的測量方法

重復性在測量時，儀器的放置條件跟1.2.2中相同。在相同條件下進行20次重復測量，記錄每次測量的示值Hi并求出其算術平均值，最后儀器重復性以單次測量的相對標準偏差V表示：

每一種型號儀器選擇10臺進行測量，選取重復性最大的數(shù)值作為本次測量的結果，測量方式分為累計劑量測量和劑量率測量，測量結果見圖3。

圖3 各類直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）儀重復性和相對固有誤差測量結果

2 實驗結果與分析

1）相對固有誤差

由圖3可知，在進行累計劑量測量的8臺儀器中，有6臺儀器的相對固有誤差≤±15%，符合JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍；有兩臺在≤±15%～≤±20%之間，稍微超出JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍，其中16號儀器的相對固有誤差在加上輻射場本身4.4%（k= 2）的不確定度之后也符合JJG1009-2006中規(guī)定的范圍。

進行劑量率測量的有12臺儀器，其中8臺儀器的相對固有誤差≤±20%，符合JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍；還有4臺儀器的相對固有誤差在加上輻射場本身4.4%（k= 2）的不確定度之后也符合JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍。另外，從圖中明顯可以看出半導體探測器的劑量計數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于GM管型劑量計，超過60%的半導體型劑量計的相對固有誤差在±10%以內，而GM管型劑量計的相對固有誤差大都在±10%以上。

2）重復性

由圖3的數(shù)據(jù)來看，在進行累計劑量測量的8臺儀器中，有4臺儀器的重復性≤5%，符合JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍；另外4臺均大于6%，超出了JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍。在進行劑量率測量的12臺儀器中，有8臺儀器的重復性≤6%，符合JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍；另外4臺均大于6%，超出了JJG 1009-2006中規(guī)定的范圍。從重復性來看，兩種探測器類型的劑量計無明顯差異，這是由于重復性的控制與儀器的具體內部數(shù)據(jù)算法程序有關，與探測器類型關系不大。

3 結論與討論

1）20種共200臺直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀（其中包括8臺累計劑量測量、12臺劑量率測量）相對固有誤差和重復性檢測結果顯示，相對固有誤差總體上絕大多數(shù)都符合JJG 1009-2006中的規(guī)定，主要的不符合項目體現(xiàn)在重復性上。

2）進口儀器采用半導體探測器的較多，而國產(chǎn)儀器采用GM管探測器的較多。半導體探測器具有低功耗、高量程等優(yōu)點，而GM管技術成熟、成本較低。檢測結果顯示，半導體型個人劑量監(jiān)測儀的性能明顯較好，主要是體現(xiàn)在相對固有誤差方面，也就是說在儀器準確性上占優(yōu)勢，半導體型個人劑量監(jiān)測儀多用于對儀器準確性要求較高的單位，比如核電站的個人劑量監(jiān)測等。GM管型個人劑量監(jiān)測儀在相對固有誤差方面表現(xiàn)較差，但儀器的重復性還不錯，也就是說儀器比較穩(wěn)定，在一些主要考慮儀器報警的場所多采用這類儀器?？傮w上進口儀器的性能優(yōu)于國產(chǎn)儀器，與所用探測器類型基本相符。我國核儀器行業(yè)起步較晚，多采用GM管型探測器，但是目前也有半導體型劑量計出現(xiàn)，且性能達到進口劑量計的水平，產(chǎn)品水平也在進步。

3）儀器說明書上顯示各項參數(shù)均符合JJG 1009-2006中規(guī)定的的要求，但是檢測結果顯示滿足JJG 1009-2006中規(guī)定范圍的只有約60%。說明儀器廠家說明書的數(shù)據(jù)只能作為參考，實際使用應以專業(yè)機構的校準數(shù)據(jù)為準。

4 結語

根據(jù)直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）儀重復性和相對固有誤差的測量結果，半導體型劑量計要優(yōu)于GM管型劑量計，總體上目前進口儀器的綜合性能優(yōu)于國產(chǎn)儀器。

[1]全國電離輻射計量技術委員會.JJG 1009-2006直讀式X、γ輻射個人劑量當量（率）監(jiān)測儀檢定規(guī)程[S].北京：中國計量出版社，2006.

[2]中國核工業(yè)總公司.GB/T 12162.1-2000 用于校準劑量儀和劑量率儀以及確定其能量響應的X和γ參考輻射--第1部分：輻射特性及產(chǎn)生方法[S].北京：中國標準出版社，2000.

[3]全國核儀器儀表標準化技術委員會（SAC/TC30）.GB/T 13161-2015 輻射防護儀器 測量X、γ中子和β輻射個人劑量當量Hp(10)和Hp(0.07) 直讀式個人劑量當量儀[S].北京：中國標準出版社，2016.

[4]全國核儀器儀表標準化技術委員會（SAC/TC30）.GB/T 4835-2008 輻射防護儀器：β、X和γ輻射周圍和（或）定向劑量當量（率）儀和（或）監(jiān)測儀[S].北京：中國標準出版社，2008.

[5]中國核工業(yè)集團公司.GB/T 12162.3-2004 用于校準劑量儀和劑量率儀以及確定其能量響應的X和γ參考輻射——第3部分：場所劑量儀和個人劑量計的校準及其能量響應和角響應的測定[S].北京：中國標準出版社，2004.

[6]何林鋒.固定式環(huán)境γ輻射監(jiān)測及其量值溯源[J].上海計量測試，2016（3）：9-11.

Comparison and evaluation of the main metering performance of common type direct reading personal dose equivalent (rate)monitors for X and gamma radiation

Sun Xun，Bai Xue，Yuan Jie，Zi Ming，Wang Yao，Chen Jianxin
（Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology）

Based on the JJG 1009-2006Direct reading Personal dose equivalent (rate) Monitors for X and Gamma Radiation, the level of protection X and gamma radiation air kerma standard device is selected as measuring standard for the common market of 20 different types of direct reading personal dose equivalent (rate) monitors , analysis and evaluation according to the repeatability of measurement results and the relative error can be seen, the performance of the imported monitors is better than that of the domestic monitors, semiconductor dosimeter is superior to the GM tube type dosimeter.

direct reading personal dose equivalent (rate) monitors;repeatability; relative intrinsic error