李風光 黃巍

摘 要：通過對電離室探測器、閃爍體探測器、半導體探測器的物理特性的分析，再根據451P型X、 、 射線巡測儀、BH3103B型 - 劑量率測量儀、6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀對于醫(yī)用X射線防護測量的適用性能的探討，得出較適合用于醫(yī)用X射線防護測量儀器。

關鍵詞：輻射探測器 醫(yī)用X射線 防護 監(jiān)測

中圖分類號：R144 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-152-02

隨著醫(yī)療技術的不斷進步，醫(yī)用X射線機在各個級別的醫(yī)院廣為應用。如F30-ⅡF型醫(yī)用X射線診斷機、GS-150-H型醫(yī)用診斷高頻X線機、MSD-Ⅲ型微焦點牙片機、各類型CT機、以及醫(yī)用小C形臂等等，不斷介入患者的治療中去。由于x射線看不見、摸不著，而且它的穿透能力也比較強，在治療的時候如不采取防護或是防護不當，容易使射線發(fā)生泄露，對不需要照射治療的他人造成額外的劑量照射，引發(fā)輻射照射事故。

過量的x射線會破壞人的肌肉組織結構，引發(fā)機體病變。機體組織中的活細胞會被電離輻射殺死，失去活性，容易產生以造血機構損傷為主的放射性疾病。放射性損害程度與受照射劑量、受照時間、照射面積和受照部位、受照個體與組織細胞的放射敏感率以及射線的能量等多種復雜因素的有關。主要損害如非照射急慢性放射病、放射反應，主要癥狀表現為惡心、血象異常、嘔吐、頭痛、皮膚損傷等現象，嚴重時可使患者誘發(fā)皮膚癌、白血病、放射性白內障等，妊娠期的婦女如受到大劑量的x射線照射易造成胎兒致死、致畸、嚴重智力低下等。

對于醫(yī)護人員，按照規(guī)定他們會在治療時穿上防護服，或是圍鉛圍脖、帶上鉛眼鏡等用以屏蔽射線。病房外的群眾主要依靠機房阻止射線向外泄露而免受不必要的劑量照射。因此，做好X射線防護情況十分重要，這就要求對醫(yī)院的放射室進行防護情況的檢測。

由于治療時各個病人情況不同，所需劑量不同。治療時診斷機發(fā)射射線能量的不同，曝光時間也不相同，所以在測量應采取相應的儀器進行監(jiān)測，才能得到較為準確的監(jiān)測數據。在選擇相應的儀器時，我們要考慮不同輻射儀器的測量原理，儀器的技術參數（如：能量響應、響應時間、測量范圍）等因素。

在輻射劑量監(jiān)測中，由于探測器的探測原理不同，其所探測的范圍也各有差別。當前用于醫(yī)用X射線防護檢測的探測器類型大致分為以下三類：電離室探測器、閃爍體探測器和半導體體探測器。

電離室內氣體的分子與射線發(fā)生作用，產生由帶負電荷的電子和一個正電荷離子組成的離子對。電離產生的離子向四周自由擴散。在擴散的過程中，電子和正離子可以重新復合，形成一個不帶電的分子。但如果在氣體探測器的兩極加上電壓，兩極之間形成一個電場，那么電子和正離子就會在電場的作用下分別向正負兩極漂移，被高壓極和收集極收集。

常見的電離室主要由兩個不同電位的電極和一個保護電極組成，安置在以一個灌有一個大氣壓左右的特殊氣體的體積中。兩個電極，一個加以所需高壓，稱為高壓電極（或稱陽極）；一個接地，稱為收集極（或稱陽極）。為了使收集區(qū)域的邊緣電場均勻，確定靈敏體積，也為了更好地收集靈敏體積內所形成的電離電流，在高壓電極和收集極之間需要設置一個保護電極。當用電離室探測器監(jiān)測射線照射時，射線與物質發(fā)生相互作用，在電離室室壁產生次級電子。產生的次級電子使電離室內的氣體電離，離子在電場的作用下向收集極運動，并被收集極收集，形成電離電流信號輸出給測量單元。

閃爍體探測器是利用某些物質在輻射的作用下會發(fā)光的特性探測輻射的，這些物質稱為熒光物質或閃爍體。閃爍體探測器主要由閃爍體、光學收集系統(tǒng)、包括反射層、光電倍增管以及給光電倍增管各電極供電的分壓器組成。當射線進入閃爍體中，會被閃爍體中原子（或分子）吸收，吸收能量后的原子（或分子）在退激的過程中產生光子，光子到達光陰極并在光陰極上打出光電子，這時候的光電子十分少，之后被光電倍增管各級不斷倍增，最后形成電流信號輸出給測量單元。

半導體探測器，是在本征半導體內添加“施主雜質”或是“受主雜質”，用以提高半導體的導電性能。在半導體兩邊加上一電壓，形成一塊探測器工作區(qū)，也叫靈敏區(qū)。當射線進入半導體探測器的靈敏區(qū)時，與半導體相互作用，產生電子-空穴對。在電場的作用下，電子和空穴就向兩極作漂移，收集電極上會收集到相應的電荷，進而在外電路形成電信號。在半導體探測器中，射線產生一個電子-空穴對所需消耗的平均能量約為3eV，而氣體電離室產生一個離子對所需消耗的平均能量為30eV，因此半導體探測器比氣體電離探測器的能量分辨率好得多。

當電子在靶附近通過時，被靶核的庫倫場減速時，電子的部分能量轉化為相等能量的X射線發(fā)射出來，這種射線稱之為韌致X射線。醫(yī)用X射線機就是運用這個原理產生X射線。目前我國醫(yī)用X射線診斷機的常用電壓范圍主要在100kV～200kV之間。X射線與物質發(fā)生作用，產生光電效應、康普頓散射和電子對生成效應。這三種效應中前兩種的醫(yī)用X射線診斷機占據了市面95%左右的份額，所以在檢測醫(yī)院輻射防護過程中選擇儀器設備也主要考慮這兩種作用類型。

在過濾輕微的情況下，韌致輻射的分布較寬，封值一般出現在Emax/3到Emax/2之間。目前我們接觸到射線機基本是在150kV的條件工作，由此可知出來的射線能量的平均值應該是50kV～75kV，因此在選擇輻射檢測儀器時應當充分考慮儀器的能量響應域。

目前桂林市核與輻射監(jiān)督室經常用到作為醫(yī)用X光機輻射防護檢測的儀器主要有451P型X、 、 射線巡測儀、BH3103B型 - 劑量率測量儀、6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀按照前面輻射探測器的分類，451P型X、 、 射線巡測儀屬于電離室探測器、BH3103B型 - 劑量率測量儀、6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀屬于閃爍體探測器。

在能量響應方面，451P可以測量大于25keV的 、X射線和大于1keV的 射線，而且在30keV～1MeV之間能量響應的偏差在？0%范圍內。BH3103B型 - 劑量率測量儀可測量36KeV～3MeV之間的射線，并在36KeV～3MeV能量范圍內響應的極限偏差15%。6150AD 5/H型高靈敏x、 劑量率儀，可響應45keV～2.6MeV之間能量的射線，并在45keV～2.6MeV能量范圍內響應的偏差在10%范圍內。綜合各儀器給出的能量響應范圍和能量響應的不確定度，451P、6150AD 5/H能量響應的范圍較寬而且能量響應的不確定較小，比較適合醫(yī)用X射線機防護中劑量的檢測。

在劑量率測量范圍方面，451P、BH3103、6150AD 5/H均沒有給出劑量測量范圍，但都給出劑量率范圍為。451P的劑量率測量范圍為0～50mSv/h；BH3103劑量率測量范圍為0～100 Gy·h-1；6150AD 5/H劑量率測量范圍為1nSv h-1～1000mSv h-1。在這方面主要考慮各個探測器劑量測量的下限，所以415P、BH3103、6150AD 5/H靈敏度都較高，都較適合醫(yī)用X射線防護中檢漏型測量。

在儀器的響應時間方面，電離室從原理上講，射線從入射電離室就開始消耗能量，不斷的產生離子對，這個時間是非常短的，而且離子、電子一產生立刻在電場的作用下向兩極移動，這個時間也非常短，所以電離室的響應時間幾乎為零。451P說明書給出的在0～500 R/h量程范圍內從10% ～90%的響應時間為5s，BH3103和6150AD 5/H沒有給出響應的時間，從原理上分析可得，其所耗時間主要取決于光電倍增管的電子飛行時間及其漲落時間。在實際應用中這三種儀器的響應時間都比較短。一般的醫(yī)用X射線機通常所用曝光時間為幾十毫秒，所以這幾款儀器：451P、BH3103、6150AD 5/H的時間響應較好，均可以現場快速得到測量結果，而且數據比較可信。

綜合以上各項指標，根據測量目的不同，采用電離室探測器的451P和采用閃爍體探測器的BH3103和6150AD 5/H都是是不錯的選擇。出于便攜性的要求，451P在重量和操作的方便性上較后兩者有優(yōu)勢，所以451P型x、 、 巡測儀較適合于醫(yī)用X射線防護劑量測量。