固體鐳點源中心點位置校準方法研究

王新興等

摘 要：固體鐳點源經過幾十年的服役，長時間在野外環境使用和運輸，其內部結構發生了不同程度的變化或損壞，影響到固體鐳點源定值的準確性和用源安全。為了確定固體鐳點源中心位置變化，該文通過分析中國源、英國源和前蘇聯源等三種不同類型固體鐳點源內部結構的差異，研發了固體鐳點源中心位置校準裝置和校準方法，通過該裝置對鐳點源的校準結果統計發現，中國源和英國源的中心點偏移一般不超過2 mm，前蘇聯源中心點偏移最大可達20 mm。

關鍵詞：固體鐳點源 中心點位置 校準 研究

中圖分類號：TL3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0012-03

Abstruct：After decades of service，a long time in the wild using and transporting，solid radium point source internal structure has undergone varying degrees of change or damage，which has an affecting on the accuracy and the safety of solid radium point source.In order to determine the changing of center of the solid radium point source，the paper develops the center of the solid radium point source calibration device and calibration methods by analyzes the differences of internal structure of three different types of solid radium point source：Chinese sources，the United Kingdom source and the former Soviet source.By using the device to calibrate the radium point source calibration，statistical results show that Chinese sources and the center of the British sources generally not more than offset 2 mm，the center of the former Soviet source offset up to 20 mm.

Key words：solid radium point source source center calibrate research

固體鐳點源（以下簡稱“鐳源”）在我國使用時間最長近60年，它主要應用于鈾礦勘查、采冶中放射性儀器的穩定性檢測和現場校準，對相關儀器（如γ測井儀、γβ編錄儀等）測量質量的控制發揮了十分重要的作用。然而，在近年的使用中發現，部分鐳源因長時間在野外環境使用和運輸，其中心點位置發生了不同程度的偏移或損壞，使鐳源定值產生偏差，直接影響到對被檢儀器的校準結果，以及用源人員的安全。但老版的《JJG（核工）019-1991固體鐳點源檢定規程》沒有鐳源中心位置的檢定項目，因為早期的鐳源檢定裝置沒有此項功能。2012年12月發布了新的鐳源檢定規程（即《JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規程》），新規程將鐳源中心點位置正式列為校準（檢定）項目。該文是該項目的研究成果之一，介紹了鐳源中心點位置的校準裝置和方法。

1 鐳源結構

鐳源一般由鐳鹽、內殼（源管）、外殼（保護殼）和固定元件四部分組成。按來源可以分為三類，一是20世紀50年代從前蘇聯引進的鐳源（簡稱蘇源），型號有P1字頭、C41字頭、1、5、6和10字頭等共6種，一般分為0.1 mg、0.5 mg和1.0 mg三個量級；二是70年代末從英國引進鐳源（簡稱英源），型號有5字頭和6字頭兩種，分為0.5 mg和1.0 mg二個量級；三是我國自行研制生產的鐳源（簡稱中源），型號是750B字頭，為1.0 mg量級。

不同國家的固體鐳源結構見圖1。

2 鐳源中心點位置校準裝置與方法

2.1 裝置的組成

固體鐳源中心位置校準裝置主要由γ總量測量儀，鎢銅合金屏蔽器和鐳源移動控制器組成。γ總量測量儀由CsI晶體探頭和操作臺構成，測得的計數率信號可輸出至電腦。屏蔽器由鎢銅合金材料制作，用來屏蔽γ射線，屏蔽器中間部分有一細孔，細孔處于探測器的正上方。鐳源移動控制器是一螺旋轉動自動控制鐳源托架移動裝置。裝置結構如圖2。

2.2 裝置的工作原理

固體鐳源中心位置校準裝置是利用鎢銅合金屏蔽鐳源γ射線，測量通過屏蔽器中細孔的窄束γ射線的方法來確定固體鐳源中心位置。被檢鐳源放在源托架上，它的底部與標尺刻度的零值對齊，零值與屏蔽器中的細孔相對應，細孔的底部是γ總量測量儀探頭，鐳源移動控制器的自動移動間隔可調，移動間距1～5 mm。校準裝置開啟測量，鐳源等間隔地經過屏蔽器細孔的窗口，與之平行的射線被γ總量測量儀測量記錄下來。

2.3 校準條件

1）現場校準環境溫度10～35 ℃；

2）校準環境濕度小于80%RH；

3）校準場所通風良好，周圍無影響測量結果的放射源；

4）校準前，校準裝置連續通電預熱時間不少于20 min。

2.4 校準方法

將固體鐳源放在鐳源中心點校準裝置的鐳源托架上，從鐳源底部開始，選擇1～5 mm范圍內的任一值作移動間隔，測量不同位置處的響應，測試點與鐳源底端的距離為橫坐標，該點測得的響應值為縱坐標作測試校準曲線。

中心點位置按公式（1）計算。

A以鐳源底端位置為零點計起的中心點位置，mm；

A1測試曲線峰的起始點的位置，mm；

A2測試曲線峰的終點位置，mm。

2.5 校準方法的驗證

從鐳源結構特征和校準結果分析，中國源和英國源的中心點發生偏移的可能性較小，而前蘇聯源則在使用中極易發生中心點的偏移。對于使用鐳源中心點位置校準裝置和采用方法測量結果的準確性，我們選擇蘇源C41-48做中心點校準結果驗證。

測量時，由鐳源底部開始，在中心點附近需加密測量點，蘇源C41-48的校準結果如表2，表2中距離為從鐳源底部算起的距離。

根據上述測試結果，以距鐳源底部距離為橫坐標，裝置測量響應值為縱坐標作中心點校準曲線，如圖3所示。

根據表2數據，由公式（1）計算可知鐳源中心點位置為20 mm。同時，圖3中可看出C41-48鐳源在20.0 mm處響應最大，則其中心點為距源底部20.0 mm處。

為驗證中心點校準裝置測量結果的準確性，選擇TW33007-3型井型密封高壓電離室進行測試驗證，測試結果如表3。可看出鐳源C41-48在TW33007-3型井型密封高壓電離室中測試響應最大值與校準中心點位置相吻合，由此驗證中心點位置校準結果準確。

3 部分鐳源中心點校準實例

3.1 鐳源中心點校準曲線

下面是鐳源檢定工作中，部分具有一定特點的鐳源校準曲線。校準剖面坐標圖中，橫坐標零點與鐳源底部相對應。

（1）圖4 蘇源6-11、蘇源10-446與蘇源6-7校準曲線。校準曲線反映鐳源的鐳鹽峰值已經移到源體的底部，校準曲線左側緩、右側陡，源的峰形也不一致，樣式多變。反映鐳源內部固定鐳鹽的金屬絲松脫或折斷，玻璃安瓿已經坐落于鐳源底部。

（2）圖5 蘇源P1-779校準曲線，呈現不規則雙峰形狀，本底值抬高，活性寬度超過25 mm。推斷安瓿可能斷裂。

（3）圖6 蘇源P1-295和P1-803校準曲線，峰形平緩，活性寬度超過35 mm，失去點源特征。推斷鐳鹽玻璃安瓿破碎，鐳粉末散落在金屬外殼內。

（4）圖7 英源6-913、6-984和6-919校準曲線，同為6號源，峰值位置在30.0 mm，活度比較接近，峰形兩側形狀對稱，寬度一致，形狀相似。峰值位置與鐳源外殼標識中心位置一致。

3.2 校準結果統計

從近五年的檢定（校準）數量統計，目前在用鐳源約101～110枚，其中蘇源約占55.2%，英源約占38.6%，中源只占6.2%。從固體鐳源結構特征分析和鐳源中心位置校準結果看，對于英源和中源，內部鉑銥合金管和附加外殼之間采用膠墊固定，無移動空間，中心點位置一般不會發生變化。而蘇源則不同，外殼與內部安瓿采用金屬絲固定和棉花防震，發生位移的空間較大，這就可能引起中心點位置的較大變化，中源和英源的中心點一般偏移0～2 mm，蘇源中心點偏移范圍在0～20 mm。

4 結語

（1）通過對鐳源中心點位置校準結果的統計、比對驗證結果，表明鐳源中心點位置校準裝置測量結果準確，方法可靠、有效。

（2）新的鐳源檢定裝置增加鐳源中心點位置校準功能，新版鐳源檢定規程增加鐳源中心點檢定項目可以判斷鐳源內部結構變化、提高定值精度和減小檢定結果的不確定度，對控制鈾礦勘查、采冶中放射性儀器測量數據質量以及用源安全都具有十分重要的現實意義。

參考文獻

[1] JJG 416-1986鉑銥合金管鐳源檢定規程[M].北京：中國計量出版社，1986.

[2] JJG（核工）019-1991固體鐳點源檢定規程[M].北京：中國核工業總公司批準，1991.

[3] JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規程[S].北京：國家國防科技工業局發布，2012.

中心點位置按公式（1）計算。

A以鐳源底端位置為零點計起的中心點位置，mm；

A1測試曲線峰的起始點的位置，mm；

A2測試曲線峰的終點位置，mm。

2.5 校準方法的驗證

從鐳源結構特征和校準結果分析，中國源和英國源的中心點發生偏移的可能性較小，而前蘇聯源則在使用中極易發生中心點的偏移。對于使用鐳源中心點位置校準裝置和采用方法測量結果的準確性，我們選擇蘇源C41-48做中心點校準結果驗證。

測量時，由鐳源底部開始，在中心點附近需加密測量點，蘇源C41-48的校準結果如表2，表2中距離為從鐳源底部算起的距離。

根據上述測試結果，以距鐳源底部距離為橫坐標，裝置測量響應值為縱坐標作中心點校準曲線，如圖3所示。

根據表2數據，由公式（1）計算可知鐳源中心點位置為20 mm。同時，圖3中可看出C41-48鐳源在20.0 mm處響應最大，則其中心點為距源底部20.0 mm處。

為驗證中心點校準裝置測量結果的準確性，選擇TW33007-3型井型密封高壓電離室進行測試驗證，測試結果如表3。可看出鐳源C41-48在TW33007-3型井型密封高壓電離室中測試響應最大值與校準中心點位置相吻合，由此驗證中心點位置校準結果準確。

3 部分鐳源中心點校準實例

3.1 鐳源中心點校準曲線

下面是鐳源檢定工作中，部分具有一定特點的鐳源校準曲線。校準剖面坐標圖中，橫坐標零點與鐳源底部相對應。

（1）圖4 蘇源6-11、蘇源10-446與蘇源6-7校準曲線。校準曲線反映鐳源的鐳鹽峰值已經移到源體的底部，校準曲線左側緩、右側陡，源的峰形也不一致，樣式多變。反映鐳源內部固定鐳鹽的金屬絲松脫或折斷，玻璃安瓿已經坐落于鐳源底部。

（2）圖5 蘇源P1-779校準曲線，呈現不規則雙峰形狀，本底值抬高，活性寬度超過25 mm。推斷安瓿可能斷裂。

（3）圖6 蘇源P1-295和P1-803校準曲線，峰形平緩，活性寬度超過35 mm，失去點源特征。推斷鐳鹽玻璃安瓿破碎，鐳粉末散落在金屬外殼內。

（4）圖7 英源6-913、6-984和6-919校準曲線，同為6號源，峰值位置在30.0 mm，活度比較接近，峰形兩側形狀對稱，寬度一致，形狀相似。峰值位置與鐳源外殼標識中心位置一致。

3.2 校準結果統計

從近五年的檢定（校準）數量統計，目前在用鐳源約101～110枚，其中蘇源約占55.2%，英源約占38.6%，中源只占6.2%。從固體鐳源結構特征分析和鐳源中心位置校準結果看，對于英源和中源，內部鉑銥合金管和附加外殼之間采用膠墊固定，無移動空間，中心點位置一般不會發生變化。而蘇源則不同，外殼與內部安瓿采用金屬絲固定和棉花防震，發生位移的空間較大，這就可能引起中心點位置的較大變化，中源和英源的中心點一般偏移0～2 mm，蘇源中心點偏移范圍在0～20 mm。

4 結語

（1）通過對鐳源中心點位置校準結果的統計、比對驗證結果，表明鐳源中心點位置校準裝置測量結果準確，方法可靠、有效。

（2）新的鐳源檢定裝置增加鐳源中心點位置校準功能，新版鐳源檢定規程增加鐳源中心點檢定項目可以判斷鐳源內部結構變化、提高定值精度和減小檢定結果的不確定度，對控制鈾礦勘查、采冶中放射性儀器測量數據質量以及用源安全都具有十分重要的現實意義。

參考文獻

[1] JJG 416-1986鉑銥合金管鐳源檢定規程[M].北京：中國計量出版社，1986.

[2] JJG（核工）019-1991固體鐳點源檢定規程[M].北京：中國核工業總公司批準，1991.

[3] JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規程[S].北京：國家國防科技工業局發布，2012.

中心點位置按公式（1）計算。

A以鐳源底端位置為零點計起的中心點位置，mm；

A1測試曲線峰的起始點的位置，mm；

A2測試曲線峰的終點位置，mm。

2.5 校準方法的驗證

從鐳源結構特征和校準結果分析，中國源和英國源的中心點發生偏移的可能性較小，而前蘇聯源則在使用中極易發生中心點的偏移。對于使用鐳源中心點位置校準裝置和采用方法測量結果的準確性，我們選擇蘇源C41-48做中心點校準結果驗證。

測量時，由鐳源底部開始，在中心點附近需加密測量點，蘇源C41-48的校準結果如表2，表2中距離為從鐳源底部算起的距離。

根據上述測試結果，以距鐳源底部距離為橫坐標，裝置測量響應值為縱坐標作中心點校準曲線，如圖3所示。

根據表2數據，由公式（1）計算可知鐳源中心點位置為20 mm。同時，圖3中可看出C41-48鐳源在20.0 mm處響應最大，則其中心點為距源底部20.0 mm處。

為驗證中心點校準裝置測量結果的準確性，選擇TW33007-3型井型密封高壓電離室進行測試驗證，測試結果如表3。可看出鐳源C41-48在TW33007-3型井型密封高壓電離室中測試響應最大值與校準中心點位置相吻合，由此驗證中心點位置校準結果準確。

3 部分鐳源中心點校準實例

3.1 鐳源中心點校準曲線

下面是鐳源檢定工作中，部分具有一定特點的鐳源校準曲線。校準剖面坐標圖中，橫坐標零點與鐳源底部相對應。

（1）圖4 蘇源6-11、蘇源10-446與蘇源6-7校準曲線。校準曲線反映鐳源的鐳鹽峰值已經移到源體的底部，校準曲線左側緩、右側陡，源的峰形也不一致，樣式多變。反映鐳源內部固定鐳鹽的金屬絲松脫或折斷，玻璃安瓿已經坐落于鐳源底部。

（2）圖5 蘇源P1-779校準曲線，呈現不規則雙峰形狀，本底值抬高，活性寬度超過25 mm。推斷安瓿可能斷裂。

（3）圖6 蘇源P1-295和P1-803校準曲線，峰形平緩，活性寬度超過35 mm，失去點源特征。推斷鐳鹽玻璃安瓿破碎，鐳粉末散落在金屬外殼內。

（4）圖7 英源6-913、6-984和6-919校準曲線，同為6號源，峰值位置在30.0 mm，活度比較接近，峰形兩側形狀對稱，寬度一致，形狀相似。峰值位置與鐳源外殼標識中心位置一致。

3.2 校準結果統計

從近五年的檢定（校準）數量統計，目前在用鐳源約101～110枚，其中蘇源約占55.2%，英源約占38.6%，中源只占6.2%。從固體鐳源結構特征分析和鐳源中心位置校準結果看，對于英源和中源，內部鉑銥合金管和附加外殼之間采用膠墊固定，無移動空間，中心點位置一般不會發生變化。而蘇源則不同，外殼與內部安瓿采用金屬絲固定和棉花防震，發生位移的空間較大，這就可能引起中心點位置的較大變化，中源和英源的中心點一般偏移0～2 mm，蘇源中心點偏移范圍在0～20 mm。

4 結語

（1）通過對鐳源中心點位置校準結果的統計、比對驗證結果，表明鐳源中心點位置校準裝置測量結果準確，方法可靠、有效。

（2）新的鐳源檢定裝置增加鐳源中心點位置校準功能，新版鐳源檢定規程增加鐳源中心點檢定項目可以判斷鐳源內部結構變化、提高定值精度和減小檢定結果的不確定度，對控制鈾礦勘查、采冶中放射性儀器測量數據質量以及用源安全都具有十分重要的現實意義。

參考文獻

[1] JJG 416-1986鉑銥合金管鐳源檢定規程[M].北京：中國計量出版社，1986.

[2] JJG（核工）019-1991固體鐳點源檢定規程[M].北京：中國核工業總公司批準，1991.

[3] JJG（軍工）28-2012固體鐳源檢定規程[S].北京：國家國防科技工業局發布，2012.