曹鵬濤 王文軍 王雪

摘? 要：在環(huán)境地表X-γ輻射空氣吸收劑量率測(cè)量中，F(xiàn)H40G+FHZ672E-10型便攜式X-γ劑量率儀應(yīng)用較為廣泛，文章通過應(yīng)用該劑量率儀進(jìn)行一次環(huán)境地表X-γ劑量率測(cè)量，來論述整個(gè)測(cè)量的不確定度評(píng)定過程，詳細(xì)分析測(cè)量不確定度的來源，進(jìn)而得到相對(duì)擴(kuò)展不確定度。

關(guān)鍵詞：環(huán)境地表X-γ劑量率測(cè)量;測(cè)量不確定度;評(píng)定研究

Abstract： FH40G+FHZ672E-10 portable X-γ dose rate meter is widely used in the measurement of air absorbed dose rate of environmental terrestrial X-γ radiation. This paper discusses the evaluation process of the measurement uncertainty using this dose rate meter to conduct the environmental terrestrial X-γ dose rate measurement. The source of measurement uncertainty is analyzed in detail， and then the relative expanded uncertainty is obtained.

引言

人體不能通過自身的感知器官直接察覺電離輻射的存在，因此必須通過專用的儀器對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)。在測(cè)量和評(píng)定過程中，測(cè)量結(jié)果是否保持穩(wěn)定一致，測(cè)量能力是否符合測(cè)量的要求，都需要用測(cè)量不確定度來衡量，測(cè)量不確定度越大，表示測(cè)量能力越差;反之，表示測(cè)量能力越強(qiáng)。在X-γ輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)中，F(xiàn)H40G+FHZ672E-10型便攜式X-γ劑量率儀應(yīng)用較為廣泛，本文通過應(yīng)用該劑量率儀進(jìn)行一次環(huán)境地表X-γ劑量率穩(wěn)定場(chǎng)測(cè)量，來論述整個(gè)測(cè)量的不確定度評(píng)定過程，詳細(xì)分析測(cè)量不確定度的來源，進(jìn)而得到相對(duì)擴(kuò)展不確定度。

1 測(cè)量不確定度

測(cè)量不確定度是與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，表示合理地賦予被測(cè)量結(jié)果的分散性。根據(jù)各輸入量估計(jì)值獲得方法的不同，不確定度分量可以用A類和B類兩種不同的方法進(jìn)行評(píng)定。不確定度A類評(píng)定就是在頻率封閉的基礎(chǔ)之上來對(duì)其有關(guān)量所產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行相關(guān)的評(píng)定，這種評(píng)定方法更具有客觀性，而且在實(shí)際應(yīng)用的過程中，必須要經(jīng)過多次測(cè)量才能完成，其準(zhǔn)確度和設(shè)備測(cè)量的次數(shù)有著密切的關(guān)系，通常用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)不確定度分量進(jìn)行評(píng)定。不確定度B類評(píng)定指用不同于統(tǒng)計(jì)分析的其他方法進(jìn)行不確定度評(píng)定，B類評(píng)定方法獲得不確定度是在先驗(yàn)分布的基礎(chǔ)之上，通過相關(guān)的數(shù)據(jù)信息來對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定，因此B類評(píng)定的準(zhǔn)確度和信息數(shù)據(jù)的可靠性有著一定的關(guān)系。

測(cè)量不確定度評(píng)定過程概要：a.分析不確定度來源和建立測(cè)量模型;b.評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度;c.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度;d. 評(píng)估擴(kuò)展不去定度;e. 得出測(cè)量結(jié)果[1]。

2 測(cè)量不確定度分析

2.1 測(cè)量方法和依據(jù)

測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定依據(jù)GBT27418-2017《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》;測(cè)量方法依據(jù)GB/T14583-1993《環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定規(guī)范》進(jìn)行環(huán)境地表γ劑量率測(cè)量;測(cè)量設(shè)備為FH40G（主機(jī)）+FHZ672E-10（探頭）型便攜式X-γ劑量率儀（Thermo electron corporation），在2019年11月31日經(jīng)過資質(zhì)科研機(jī)關(guān)檢定。

2.2 測(cè)量不確定的來源

按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并綜合分析整個(gè)測(cè)量過程要素發(fā)現(xiàn)，環(huán)境地表X-γ輻射空氣吸收劑量率測(cè)量的不確定度來源主要包括宇宙射線響應(yīng)測(cè)量、重復(fù)測(cè)量、及儀器檢定三方面引入的不確定度分量。

2.3 數(shù)學(xué)模型的建立

2.3.1 儀器的宇宙射線測(cè)定

儀器檢定后應(yīng)在選定的水面上測(cè)量一次儀器的宇宙射線響應(yīng)及其本地，該項(xiàng)測(cè)量應(yīng)讀取50～100個(gè)度數(shù)[2]。儀器在水面上對(duì)宇宙射線響應(yīng)? ? 的計(jì)算公式為：

式中：? ? 為儀器在湖（庫(kù)）水面上對(duì)宇宙射線的響應(yīng)值;K1為儀器量程刻度因子，由國(guó)家計(jì)量部門檢定時(shí)給出;A0儀器刻度時(shí)對(duì)檢驗(yàn)源的響應(yīng)值，由國(guó)家計(jì)量部門檢定時(shí)給出，A宇為儀器在測(cè)量宇宙射線響應(yīng)時(shí)對(duì)檢驗(yàn)源的響應(yīng)值，取宇為水面上儀器多次讀數(shù)的平均值。

2.3.2 環(huán)境地表X-γ輻射空氣吸收劑量率測(cè)量

在γ輻射劑量率測(cè)量的數(shù)據(jù)中包含了儀器對(duì)宇宙射線的電離分量響應(yīng)值，需扣除，計(jì)算公式如下：

式中：? ?為測(cè)點(diǎn)處地表γ輻射空氣吸收劑量率;A為儀器在測(cè)量點(diǎn)位測(cè)量時(shí)對(duì)檢驗(yàn)源的響應(yīng)值，K2為建筑物對(duì)宇宙射線的屏蔽修正因子，室外取1.0;其余符號(hào)意義參照2.3.1。

3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

3.1 儀器檢定時(shí)校準(zhǔn)因子引起的不確定度

型號(hào)為FH40G+672E-10劑量率儀檢定合格，其校準(zhǔn)因子為1.08，校準(zhǔn)因子的擴(kuò)展不確定度為urel=8.5%（k=2），用B類評(píng)定方法此不確定度其標(biāo)準(zhǔn)為：

3.2 測(cè)量宇宙射線響應(yīng)值時(shí)帶來的不確定度

宇宙射線響應(yīng)測(cè)量不確定來源由兩部分組成，分別為儀器校準(zhǔn)因子引入和重復(fù)測(cè)量引入。

重復(fù)測(cè)量引入不確定度。在水面測(cè)量時(shí)，一般測(cè)50次或更多，可根據(jù)重復(fù)測(cè)量計(jì)算引入的A類不確定度， FH40G+672E-10X-γ劑量率儀得到的宇宙響應(yīng)測(cè)量結(jié)果如表1。

50次測(cè)量結(jié)果的算數(shù)平均值為：

在現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)測(cè)量時(shí)的平均值為X，根據(jù)貝塞爾公式得出的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

因此宇宙射線響應(yīng)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3 現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)測(cè)量引入的不確定度

現(xiàn)場(chǎng)通過連續(xù)10次重復(fù)測(cè)量，得到測(cè)量結(jié)果對(duì)其不確定度進(jìn)行評(píng)定。采用A類評(píng)定方法，選用FH40G+672E-10X-γ劑量率儀分別得到的測(cè)量結(jié)果如表2。

10次測(cè)量結(jié)果的算數(shù)平均值為：

在現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)測(cè)量時(shí)的平均值為X，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4 環(huán)境地表X-γ劑量率測(cè)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度時(shí)，除了要確定各不確定度分量外，還應(yīng)考慮各分量間的相關(guān)性。以上分量各不相關(guān)，因此環(huán)境X-γ劑量率測(cè)量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5 環(huán)境X-γ劑量率測(cè)量的擴(kuò)展不確定度

在許多領(lǐng)域常需要用擴(kuò)展不確定度來表示，擴(kuò)展不確定度等于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子。在不知道或不需要知道自由度和有關(guān)合成分布的信息及被測(cè)量值的估計(jì)區(qū)間的置信水平的情況下，一般取包含因子k=2或3。環(huán)境X-γ劑量率測(cè)量中我們?nèi)=2，則擴(kuò)展不確定度為：

6 結(jié)束語(yǔ)

從以上不確定評(píng)定過程發(fā)現(xiàn)，環(huán)境地表X-γ劑量率測(cè)量不確定度來源主要由宇宙射線響應(yīng)測(cè)量、重復(fù)測(cè)量、及儀器檢定三方面引入的，其中儀器檢定為影響不確定度主要因素。同時(shí)在《環(huán)境地表γ 輻射劑量率測(cè)定規(guī)范》中要求，環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定的總不確定度應(yīng)不超過20%，本次測(cè)量不確定度為13%（K=2）滿足規(guī)范要求。此外環(huán)境地表X-γ劑量率測(cè)量不確定度評(píng)定需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活建模，例如在測(cè)量中不需要扣除宇宙射線響應(yīng)時(shí)，則可以不考慮宇響測(cè)量的不確定度分量因素。

參考文獻(xiàn)：

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