250 ~ 500 kV X 射線窄譜輻射質(zhì)空氣比釋動能測量及劑量當量轉(zhuǎn)換系數(shù)研究

屈冰冰 趙瑞 吳金杰 魯平周 李夢宇 李婷 馬英杰

摘 要：輻射劑量儀表的準確測量是開展輻射防護工作的重要保障，根據(jù)ICRU 中規(guī)定的實用量要求，需要在特定的參考輻射場中對其進行檢定或校準。參考ISO 4037-1：2019，建立250～500 kV X 射線窄譜系列參考輻射質(zhì)，對所建輻射場的均勻性以及相應(yīng)輻射質(zhì)下的能譜進行研究。將由EGSnrc 模擬的X 射線能譜得到所建輻射質(zhì)下的平均能量、分辨率以及實驗測量得到的半值層值與ISO 標準推薦值進行比較，結(jié)果均滿足規(guī)范要求，表明新建輻射質(zhì)準確可靠。利用A5 電離室對新建輻射場中的空氣比釋動能進行測量，再根據(jù)X 射線能譜信息計算得到的空氣比釋動能到劑量當量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，實現(xiàn)空氣比釋動能到周圍劑量當量和個人劑量當量的轉(zhuǎn)換，從而為各類輻射劑量儀表在該高能段的能量響應(yīng)評價提供了測量條件，保證了量值的準確與可靠。

關(guān)鍵詞：X 射線;窄譜輻射質(zhì);空氣比釋動能;劑量當量;轉(zhuǎn)換系數(shù)

中圖分類號：TL72 文獻標識碼：A

為保證X、γ 輻射劑量儀表測量結(jié)果的準確可靠，需要定期在標準輻射場中對其進行檢定或校準[1] 。國際標準化組織（ISO）推薦的ISO 4037 標準體系文件是建立輻射防護標準輻射場的重要依據(jù)，ISO 在1996 年第一次發(fā)布了此項標準，并于2019 年更新發(fā)布了ISO 4037-1：2019，其中窄譜輻射質(zhì)的最高管電壓在原來300 kV 的基礎(chǔ)上增加到400 kV[2] 。目前，國際上一些計量實驗室根據(jù)ISO 4037 標準規(guī)范均已建立了相應(yīng)X 射線輻射防護國家標準裝置，并開展輻射防護儀表的量值傳遞工作，其中德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院和日本國家計量院已建立窄譜系列輻射質(zhì)的最高管電壓分別為400 kV[3] 和450 kV[4] ，其他大部分國家（如美國、英國、澳大利亞等） 的最高管電壓為300kV[5] 。我國用于計量器具測試、檢定和校準的X射線窄譜參考輻射質(zhì)的最高管電壓為300 kV（249. 4 keV），在更高光子能量范圍內(nèi)對X、γ 輻射劑量儀表的測試、檢定和校準，則需要參考平均能量為662 keV 和1 250 keV 的60 Co 和137 Cs γ 射線輻射場，這就形成了X 射線和γ 射線輻射場中249. 4～662 keV 之間的能量空白[6] 。為了更好的評價輻射劑量儀表在高能量段的響應(yīng)特性，建立250～500 kV 高能X 射線基準裝置以及完成劑量率的測量對我國計量體系的發(fā)展具有重要意義。

本文主要建立250 ～ 500 kV X 射線窄譜參考輻射質(zhì)，并完成相應(yīng)輻射質(zhì)下的空氣比釋動能測量，以及利用轉(zhuǎn)換系數(shù)實現(xiàn)空氣比釋動能到周圍劑量當量和個人劑量當量的轉(zhuǎn)換。

1 參考輻射質(zhì)建立的方法與原理

1. 1 X 射線標準輻射裝置

250～500 kV X 射線標準輻射裝置以YXLONMGC41 型X 光機作為輻射源，X 射線管型號為MXR-601HP / 11，陽極靶材為鎢，靶傾角為11°，輸出窗口為5 mm 的鈹。產(chǎn)生的X 射線通過限束光闌等，在參考平面內(nèi)獲得能完全覆蓋輻射劑量儀表有效測量體積的均勻輻射野，并通過添加合適的過濾片可獲得滿足ISO 相應(yīng)要求的輻射質(zhì)，輻射裝置示意圖如圖1 所示[7] 。