周 艷 梁 挺 陳發(fā)想 董 穎

為防止放射工作人員因輻射而產(chǎn)生過(guò)分的個(gè)人危害，需要用劑量限值來(lái)約束受照劑量[1]。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18871-2005“電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)”[2]中規(guī)定，放射工作人員的年劑量≤20 mSv，一般公眾的年劑量≤1 mSv。輻射防護(hù)儀是估算放射工作人員與公眾的輻射劑量、評(píng)價(jià)輻射工作場(chǎng)所安全性的基本設(shè)備，其測(cè)量結(jié)果關(guān)系到對(duì)輻射危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性[3-4]。

輻射防護(hù)儀測(cè)量的結(jié)果是否準(zhǔn)確意義重大，而響應(yīng)時(shí)間是影響輻射測(cè)量結(jié)果的重要因素，不同響應(yīng)時(shí)間的輻射防護(hù)儀的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)存在差異，影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性[5]。為此，本研究探討輻射防護(hù)儀測(cè)量中響應(yīng)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，評(píng)價(jià)不同輻射防護(hù)儀測(cè)量結(jié)果的差異。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

AXIOM Aristos VX Plus型數(shù)字X射線攝影(digital radiography，DR)設(shè)備(德國(guó)西門子公司)，DR性能經(jīng)檢測(cè)合格，劑量穩(wěn)定性為0.06%，時(shí)間指示值的偏離為1.2%；經(jīng)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)合格、并處于有效期內(nèi)的輻射防護(hù)儀3臺(tái)(德國(guó)Automess公司2臺(tái)、白俄羅斯ATOMTEX公司1臺(tái))，分別將其編號(hào)為防護(hù)儀A、防護(hù)儀B及防護(hù)儀C。其中防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的響應(yīng)時(shí)間為8 s，防護(hù)儀C的響應(yīng)時(shí)間為0.03 s。

1.2 測(cè)量原理

如果DR的輸出劑量穩(wěn)定，在固定的管電壓和管電流下，所產(chǎn)生的X射線劑量將隨著出束時(shí)間的增加而增加，但單位時(shí)間內(nèi)的劑量率保持不變。當(dāng)DR的出束時(shí)間小于輻射防護(hù)儀的響應(yīng)時(shí)間時(shí)，輻射防護(hù)儀的劑量率讀數(shù)會(huì)低于真值，并且會(huì)隨著出束時(shí)間的增大而增大，一直到出束時(shí)間大于或等于輻射防護(hù)儀的響應(yīng)時(shí)間，其劑量率讀數(shù)才會(huì)趨于穩(wěn)定，接近真值。因此，當(dāng)DR的出束時(shí)間小于輻射防護(hù)儀的響應(yīng)時(shí)間時(shí)，需要用時(shí)間因子對(duì)劑量率讀數(shù)進(jìn)行修正[6-7]。其修正計(jì)算為公式1：

表1 3臺(tái)防護(hù)儀不同測(cè)量時(shí)間的劑量率讀數(shù)

式中b為一個(gè)很大百分值，a為一個(gè)很小百分值，t為出束時(shí)間，τ為儀器響應(yīng)時(shí)間，由儀器廠家給出，通常輻射防護(hù)儀的響應(yīng)時(shí)間為τ，為10%上升到90% 所需的時(shí)間[8]。

1.3 測(cè)量方法

在管電壓90 kV，管電流100 mA的曝光條件下，固定距離，分別將3臺(tái)輻射防護(hù)儀放置在同一位置，使用劑量率測(cè)量模式測(cè)量DR的直射線或散射線。在不同曝光時(shí)間下，每臺(tái)輻射防護(hù)儀分別測(cè)量20個(gè)數(shù)據(jù)，記錄其每次的測(cè)量結(jié)果。在最長(zhǎng)的出束時(shí)間內(nèi)，3臺(tái)輻射防護(hù)儀的最大劑量率讀數(shù)均在其第一量程范圍內(nèi)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

利用EpiData進(jìn)行數(shù)據(jù)雙錄入，采用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，單因素方差分析進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。以ɑ=0.05作為檢驗(yàn)水準(zhǔn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 輻射防護(hù)儀在不同出束時(shí)間下的劑量率讀數(shù)

防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的響應(yīng)時(shí)間都是8 s，限于DR性能的限制，本研究使用的最大出束時(shí)間為0.5 s，不能達(dá)到防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的響應(yīng)時(shí)間。在出束時(shí)間為0.01 s時(shí)，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的讀數(shù)分別為0.77 μSv/h和0.74 μSv/h；在出束時(shí)間為0.5 s時(shí)，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的讀數(shù)分別為46.80 μSv/h和48.80 μSv/h。防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的讀數(shù)隨著出束時(shí)間的增大而增大。在出束時(shí)間為0.03 s時(shí)，防護(hù)儀C的讀數(shù)為286 μSv/h，在出束時(shí)間為0.05 s時(shí)，劑量率讀數(shù)為372 μSv/h，在出束時(shí)間為0.1 s時(shí)，防護(hù)儀C的讀數(shù)為406 μSv/h；在出束時(shí)間為0.1～0.5 s時(shí)，防護(hù)儀C的讀數(shù)在406～414 μSv/h之間波動(dòng)，不再隨著出束時(shí)間的增大而增大。對(duì)3臺(tái)輻射防護(hù)儀的讀數(shù)做單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B在不同出束時(shí)間下的劑量率讀數(shù)無(wú)顯著性差異，而防護(hù)儀A和防護(hù)儀C在不同出束時(shí)間下的劑量率讀數(shù)有顯著差異，見(jiàn)表1。

2.2 經(jīng)時(shí)間因子修正后的劑量率讀數(shù)

經(jīng)過(guò)時(shí)間因子修正后，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B在不同出束時(shí)間下其之間的讀數(shù)差異逐漸縮小，但變化幅度具有階段性。經(jīng)過(guò)時(shí)間因子修正后，防護(hù)儀A在0.01～0.1 s時(shí)的讀數(shù)由260.95 μSv/h增大到317.74 μSv/h，在0.1～0.5 s時(shí)的讀數(shù)在317.74～339.05 μSv/h之間波動(dòng)，不再隨時(shí)間的增加而增大。防護(hù)儀B經(jīng)時(shí)間因子修正后的讀數(shù)也與防護(hù)儀A有相似的變化規(guī)律。防護(hù)儀C的儀器響應(yīng)時(shí)間為0.03 s。本研究所使用的出束時(shí)間均＞0.03 s，故其讀數(shù)不用使用時(shí)間因子進(jìn)行修正。防護(hù)儀C在0.03～0.1 s時(shí)的讀數(shù)隨著時(shí)間的增大而增大，由286 μSv/h增大到406 μSv/h，但在0.1～0.5 s時(shí)的讀數(shù)不再隨著時(shí)間的增大而增大，保持在406～410 μSv/h的范圍內(nèi)波動(dòng)。經(jīng)時(shí)間因子修正后，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B在不同出束時(shí)間下的讀數(shù)無(wú)顯著性差異(F=0.406，P＞0.05)；防護(hù)儀A、防護(hù)儀B與防護(hù)儀C在不同出束時(shí)間下的讀數(shù)均有顯著性差異(F=0.7.214，P＜0.05)，見(jiàn)表2。

3 討論

在輻射防護(hù)測(cè)量中，如果所檢查設(shè)備的出束時(shí)間小于輻射防護(hù)儀的響應(yīng)時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值與真實(shí)值之間有較大的偏差，曝光時(shí)間越短，輻射防護(hù)儀的測(cè)量結(jié)果與真值偏離越大[9]。限于實(shí)驗(yàn)條件，本研究實(shí)驗(yàn)選用的出束時(shí)間均小于防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的響應(yīng)時(shí)間，在未經(jīng)時(shí)間因子修正前，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的讀數(shù)均隨出束時(shí)間的增大而增大，防護(hù)儀A在0.5 s時(shí)的劑量率讀數(shù)是0.01 s的60.7倍，防護(hù)儀B在0.5 s時(shí)的劑量率讀數(shù)是0.01 s的64.97倍；經(jīng)時(shí)間因子修正后，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的最大劑量率讀數(shù)與最小劑量率讀數(shù)之間的偏差分別下降到44.1%和46.7%。經(jīng)時(shí)間因子修正后，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的劑量率讀數(shù)偏差大幅下降，不同出束時(shí)間之間的讀數(shù)較接近，表明在出束時(shí)間小于響應(yīng)時(shí)間時(shí)，必須對(duì)讀數(shù)進(jìn)行時(shí)間因子的修正，而修正后的結(jié)果才能用于判斷被檢測(cè)工作場(chǎng)所的輻射水平是否滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求[10-12]。本研究實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，即使使用時(shí)間因子修正，對(duì)防護(hù)儀A和防護(hù)儀B而言，為了獲得比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，在測(cè)量時(shí)也要盡量延長(zhǎng)出束時(shí)間，讓出束時(shí)間盡可能接近儀器的響應(yīng)時(shí)間。在綜合考慮被測(cè)量設(shè)備的性能和儀器響應(yīng)時(shí)間后，輻射防護(hù)測(cè)量時(shí)選用的出束時(shí)間≥0.1 s[13]。

表2 經(jīng)時(shí)間修正因子和儀器校準(zhǔn)因子修正后的劑量率讀數(shù)

防護(hù)儀C在0.03～0.1 s時(shí)的劑量率讀數(shù)隨著出束時(shí)間的增大而增大，在＞0.1 s后的劑量率讀數(shù)趨于穩(wěn)定，根據(jù)出束時(shí)間大于響應(yīng)時(shí)間時(shí)，劑量率讀數(shù)將不隨著時(shí)間的增加而增大的規(guī)律，可判定防護(hù)儀C在這個(gè)量程內(nèi)的實(shí)際響應(yīng)時(shí)間應(yīng)＞0.03 s，但限于本研究實(shí)驗(yàn)使用的DR在時(shí)間檔位上的設(shè)置不夠細(xì)致，尚不能準(zhǔn)確估計(jì)防護(hù)儀C的實(shí)際響應(yīng)時(shí)間，但根據(jù)已有的數(shù)據(jù)判定，其實(shí)際響應(yīng)時(shí)間應(yīng)處于0.03～0.1 s之間。然而，廠家給出的響應(yīng)時(shí)間與儀器實(shí)際響應(yīng)時(shí)間不一致情況的存在，要求在使用新的防護(hù)儀之前，必須先進(jìn)行儀器實(shí)際響應(yīng)時(shí)間的測(cè)定，確定了儀器的實(shí)際響應(yīng)時(shí)間，才能選擇合適的出束時(shí)間和時(shí)間因子的數(shù)值。

在3臺(tái)輻射防護(hù)儀中，防護(hù)儀A和防護(hù)儀B的響應(yīng)時(shí)間相同，測(cè)量結(jié)果無(wú)顯著性差異，防護(hù)儀C、防護(hù)儀A及防護(hù)儀B的響應(yīng)時(shí)間不同，其之間的測(cè)量結(jié)果有顯著性差異，故響應(yīng)時(shí)間不同的輻射防護(hù)儀對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。

按照國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrotechnical Commission，IEC)395的推薦，在輻射場(chǎng)所的防護(hù)測(cè)量中，1、2、3級(jí)工作場(chǎng)所測(cè)量結(jié)果允許的固有誤差范圍分別為±10%、±20%和±40%，這就意味著當(dāng)輻射防護(hù)儀的測(cè)量值與防護(hù)限值相差較大時(shí)，為了方便工作，可不進(jìn)行不同儀器之間讀數(shù)的修正，但當(dāng)測(cè)量值接近防護(hù)限值時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行儀器間的讀數(shù)修正，以便對(duì)測(cè)量結(jié)果做出最佳的評(píng)價(jià)[14]。

本研究實(shí)驗(yàn)受限于DR設(shè)備的性能，出束時(shí)間的選擇有局限性，不能確定具體的儀器實(shí)際響應(yīng)時(shí)間；對(duì)不同輻射防護(hù)儀器之間測(cè)量結(jié)果的差異大小也不夠具體，這些都需做進(jìn)一步的研究。

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