ISO 4037-1:2019辐射防护-校准剂量仪和剂量率仪及确定其光子能量响应的X和γ参考辐射 第1部分:辐射特性产生方法

<正>本标准详细介绍了国际辐射单位委员会(ICRU)经过大量实际操作提出的关于,校准保护级剂量计和剂量率剂量计的χ和γ参考辐射特性和产生方式的假设。现行标准中规定的最低空气比释动能率为1μGy/h。低于这一标准的(自然)本底辐射需要特别考虑,这本标准并不适用。本文件规定了校准防护级剂量仪和剂量率仪与国际辐射单位制及测量方法下模体实用量有关的χ和γ参考辐射的特性产生方法。适用于本标准的最低空气比释动能率为1μGy/h。低于该空气比释动能速率时,需特殊考虑(自然条件)本底辐射所造成的影响。该部分内容并为包含在本文件当中。     

现用X和γ射线防护仪按周围剂量当量定度所需的剂量换算系数

本文针对0.01—10MeV 能区的单能X和γ辐射,计算了诸如比释动能K、吸收剂量D、照射量X和最大剂量当量 H_M 等现用防护量对周围剂量当量H(10)的换算系数;还对防护监测仪定度中所用荧光 X 辐射、过滤 X 辐射及放射性核素发出的 X 和γ辐射,计算了单位注量的周围剂量当量、空气比释动能及二者之比值等剂量参数。     

乳腺X射线空气比释动能标准装置的研究

基于医用乳腺X射线诊断机,设计建造了乳腺X射线参考辐射装置。通过拟合法测得各辐射质下的半值层,实验结果表明辐射质达到既定要求。利用溯源至低能X射线空气比释动能基准的RC6M作为标准电离室,得到了乳腺X射线参考辐射场的空气比释动能率,实现了乳腺X射线半导体剂量仪的校准。     

环境水平X-γ辐射监测仪量值溯源

简述几种常用的环境水平X-γ辐射监测仪以及我国X、γ射线空气比释动能量值传递体系;对环境水平X-γ辐射监测仪的量值溯源方法和过程进行了详细介绍,同时就环境水平X-γ辐射监测仪在检定或校准过程中出现的相关问题作了分析,为用户提供相关建议;针对量值溯源趋势作了讨论和展望。     

X射线探伤机检定装置的研制

针对检定规程(JJG 40-2001)的要求,研制了-套X射线探伤机的检定装置.该系统主要基于空腔电离理论测量X射线辐射剂量,研制了0.6cc、600cc电离室和监测用特殊探测器(Monitor Speclial Detector,MSD),主要用于X射线探伤机空气比释动能率、辐射角、重复性等参数的检定.     

γ射线空气比释动能(治疗水平)标准装置的建立

采用活度为1.85×10¹⁴ Bq的⁶⁰Co放射源建立了γ射线空气比释动能(治疗水平)标准装置,同时从实际情况和安全性考虑设计建造了一套附属的安全联锁系统。为了评价标准装置的性能指标,依次测试辐射场的空气比释动能率范围、辐射野、均匀性以及散射等。测量结果表明在1~5 m的距离内,在不加铅衰减的条件下辐射场的空气比释动能率范围为1.71～43.5 Gy/h,加衰减器后最小空气比释动能率可达1.5×10^-4 Gy/h。在无衰减器的条件下,该标准装置在距离放射源1~5 m范围内平方反比律在1%以内成立;在加衰减器的条件下,该标准装置在距离放射源2~5 m范围内平方反比律在±3.5 %以内成立。2 m位置处空气比释动能率波动在5 %以内的辐射野半径为13 cm,空气比释动能率波动在1 %以内的辐射野半径为7 cm。标准装置的技术性能指标满足开展治疗水平剂量仪的检定/校准要求。     

双剂量计的~(60)Coγ辐射校准

本文描述了用于测定中子、γ辐射墙中的中子、γ辐射的吸收剂量或比释动能的双剂量计的γ辐射校准,并测定了各项修正因子,给出了剂量计的校准因子其不确定度为1.4％,并校准了BIM提供的传递仪器,进行了比对,其结果相差小于1.0％。     

涂硼电离室的X、γ射线响应特性研究

通过实验研究了X和γ射线空气比释动能率、能量对涂硼电离室的线性、X和γ感应度和补偿特性的影响,研究结果表明:涂硼电离室随X和γ射线空气比释动能率变化在一定范围内保持线性,涂硼电离室的X和γ感应度不仅与射线能量有关,还与射线空气比释动能率有关;涂硼补偿电离室的最佳补偿电压需通过工程实践加以确定。     

X,γ辐射剂量当量仪校准装置和方法

介绍了一套热释光剂量装置(TLD)。对目前常用的两种氟化锂(LiF)热释光探测器的剂量学特性进行了实验研究。该实验室和国内几家实验室的热释光个人剂量计比对结果在±4％以内很好符合。该装置主要用于防护级辐射剂量量值传递。另外还建立了两种X、γ辐射剂量仪,该装置可测治疗水平和防护水平的照射量或空气比释动能,其长期稳定性好于±0.3％。采用上述装置,按ICRU第39,47号报告要求对个人和场所剂量仪的校准方法进行了初步实践。     

低能X射线水吸收剂量测量的散射辐射研究

低能X射线常应用于浅层放射治疗,其空气比释动能或水吸收剂量通常采用平板电离室进行测量。为了更好地了解平板电离室在低能X射线校准过程中的响应情况,以及随辐射野变化所引起的散射情况,在低能X射线标准辐射场中,对4个参考辐射质（30 kV、25 kV、50 kV(b)和50 kV(a)）进行了蒙特卡罗模拟,同时对两种常用的PTW23344和PTW23342电离室分别在空气中和模体中进行了校准测量,并改变辐射野大小。结果表明：两种电离室的读数随着辐射野直径增大而增加,但总体趋势逐渐平缓。两种电离室空气读数和模体读数之比随着辐射野直径减小而减少,总体趋势也逐渐平缓。PTW23344电离室在辐射野4.5～9 cm范围的水吸收剂量刻度因子平均增幅是辐射野9～13.5 cm范围的水吸收剂量刻度因子平均增幅的2.85倍;PTW23342电离室在辐射野2.03～4.05 cm范围的水吸收剂量刻度因子平均增幅是辐射野4.05～6.08 cm范围的水吸收剂量刻度因子的平均增幅的1.50倍。低能X射线水吸收剂量测量,要使辐射野完全覆盖电离室灵敏体积,以达到电子平衡测量条件,又不能过大导致过多散射造成伤害。     

ISO 4037-2:2019辐射防护-校准剂量仪和剂量率仪及确定其光子能量响应的X和γ参考辐射第2部分:能量范围在8KEV-1、3MEV和4MEV-9MEV辐射防护剂量测定

正该文件规定了能量范围约为8 keV～1.3 MeV和4 MeV～9 MeV,空气比释动能率高于1μGy/h条件下,校准辐射防护仪器X和γ参考辐射剂量的测定程序。该文件也适用于ISO4037-1:2019附录A、B和C中提及的辐射质,但这并不说明该附录中描述的辐射质校准证书需要与ISO 4037提出的要求保持一致。     

250～500 kV X射线窄谱辐射质空气比释动能测量及剂量当量转换系数研究

辐射剂量仪表的准确测量是开展辐射防护工作的重要保障,根据ICRU中规定的实用量要求,需要在特定的参考辐射场中对其进行检定或校准。参考ISO 4037-1:2019,建立250～500 kV X射线窄谱系列参考辐射质,对所建辐射场的均匀性以及相应辐射质下的能谱进行研究。将由EGSnrc模拟的X射线能谱得到所建辐射质下的平均能量、分辨率以及实验测量得到的半值层值与ISO标准推荐值进行比较,结果均满足规范要求,表明新建辐射质准确可靠。利用A5电离室对新建辐射场中的空气比释动能进行测量,再根据X射线能谱信息计算得到的空气比释动能到剂量当量的转换系数,实现空气比释动能到周围剂量当量和个人剂量当量的转换,从而为各类辐射剂量仪表在该高能段的能量响应评价提供了测量条件,保证了量值的准确与可靠。     

X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置的建立

为开展X射线在治疗水平剂量率下的量值溯源与传递工作,依据IEC 60731—1997标准的要求,建立了管电压为10~250 kV、剂量率范围为1.0×10^-3~10 Gy/h的X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置。其中10~60 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø60 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在2.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.8％、重复性为0.1％。60~250 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø80 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在1.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.7％、重复性为0.03％。标准装置辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度为3.0％ (k=2),经测量,装置的各项性能指标均满足治疗水平剂量检测仪器的检定/校准要求。     

高剂量率近距离治疗源井型电离室校准

对高剂量率⁶⁰Co近距离治疗放射源参考空气比释动能率进行测量并校准井型电离室。根据国际原子能机构推荐方法利用指型电离室测定参考空气比释动能率标准值,进而对井型电离室校准。参考空气比释动能率标准值为1.061 3×10^-2 Gy·m²·h^-1,井型电离室的校准因子为9.391×10⁵Gy·m²·h^-1·A^-1;⁶⁰Co放射源的参考空气比释动能率标准值的不确定度为2.11%(k=2),井型电离室校准因子的不确定度为2.6%(k=2)。实现了⁶⁰Co近距离治疗放射源参考空气比释动能率的测量及其井型电离室的校准,为高剂量率⁶⁰Co近距离治疗源的临床质控提供了量值保障。     

X,γ辐射剂量当量仪校准装置和方法

介绍了一套热释光剂量装置(TLD)。对目前常用的两种氟化锂(LiF)热释光探测器的 剂量学特性进行了实验研究。该实验室和国内几家实验室的热释光个人剂量计比对结果在±4％以内很好符合。该装置主要用于防护级辐射剂量量值传递。另外还建立了两种X、γ辐射剂量仪,该装置可测治疗水平和防护水平的照射量或空气比释动能,其长期稳定性好于±     

环境γ辐射剂量率仪现场校准用辐照装置的研制

为开展环境γ辐射剂量仪的现场校准,研制了一套辐照装置,其辐射场空气比释动能率可在0.27-34.86μGy·h~(-1)范围内通过距离与减弱器来调节。基于大量Geant4蒙特卡罗模拟设计了一种轻便型辐射准直器,在保证辐射场品质的前提下,大大降低了准直器重量,更适用于现场校准。此外,还研制了一套自动化支撑平台与三片曲面辐射减弱器,可远程实现辐射装置空间定位以及辐射场强度和空间的调节,曲面辐射减弱器有利于保证辐射场均匀性。测试实验及蒙特卡罗模拟结果显示,该辐射装置辐射场再现性、自散射、均匀性等性能良好,通过系统地计算地面散射对辐射场的影响,可为现场校准提供指导。     

常用4对剂量学量的主要区别和相互关联

在电离辐射技术的所有应用领域,几乎都需要用到辐射剂量学量。此文专门评述常用4对剂量学量(照射量与照射量率、吸收剂量与吸收剂量率、比释动能与比释动能率、比转换能与比转换能率)的主要特点、彼此区别和相互关联等。显然,实际工作中准确理解并正确使用这4对常用剂量学量至关重要。     

固定式环境γ辐射剂量率仪现场校准技术

固定式环境γ辐射剂量率仪是承担环境连续监测任务的主要设备,不便于拆卸送往计量实验室进行校准检定,且送检周期较长,影响连续监测点数据的连续性。为按期校准固定式仪表,本文结合蒙特卡罗方法研制了能量补偿型高气压电离室和便携式137 Cs照射装置,利用天然本底辐射(陆地γ射线和宇宙射线)和便携式照射装置产生的137 Csγ射线参考辐射对固定式环境γ辐射剂量率监测仪表开展现场校准实验。结果表明,采用环境比对和现场照射的方法能较好地解决固定式环境γ辐射剂量率仪的校准问题,现场所得校准因子与标准实验室中校准因子的相对偏差小于5%。     

X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置的建立

为了实现诊断水平X射线剂量率值的准确测量,并开展量值的溯源与传递工作,本文根据IEC 61267—2005标准的要求,建立了管电压40~150 kV、剂量率1.0×10^-3~10 Gy/h的X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置,实验测量给出了不同辐射质下的辐射场特性,并评定给出了辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度。实验测量结果表明,RQR5辐射质在距离X射线光斑焦点1.0 m处,均匀性＞99.0%的辐射野为ø8.0 cm,均匀性＞95.0%的辐射野为ø10.0 cm;散射对辐射场的贡献＜0.9%;在1.0~5.0 m范围内的距离平方反比律偏差＜2.0%;标准电离室测得辐射场剂量率重复性为0.1%。对RQR2~RQR10系列与RQT8~RQT10系列辐射质的半值层和同质系数进行测量,其半值层偏差不超过±0.09 mm,同质系数偏差不超过±0.02。辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度评定结果为U_rel=3.8%(k=2)。辐射质特性实验测量结果表明,X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置的各项性能指标均满足IEC 61267—2005等标准要求。     

现场校准用便携式X射线照射装置的优化设计及辐射特性研究

中国原子能科学研究院计量测试部研制了一款用于校准现场固定式X、γ辐射剂量仪的便携式X射线照射装置。首先利用蒙特卡罗软件建立模型,对出射口准直光阑结构进行优化设计,随后,对所建参考辐射场射束范围、均匀性及散射辐射进行模拟计算,并利用TW32005电离室进行了实验验证。在本研究所选辐射质、管电流及参考点-焦斑距离条件下,所建立的辐射场能量范围为60～164 keV,空气比释动能率在0.08～565 mGy/h,周围剂量当量率在0.13～892 mSv/h,为后续利用便携式X射线照射装置开展现场校准技术研究奠定了基础。结果表明,经优化设计后的准直光阑在满足准直限束需求的同时有效减轻了自身重量,便携式X射线参考辐射场特性满足GB/T 12162.1—2000要求,验证了所建模型的正确性及蒙特卡罗方法用于便携式X射线参考辐射场特性研究的有效性。