β 輻射個人劑量當量Hp(3) 次級標準電離室的設計與性能測試

摘 要：研發了β 輻射個人劑量當量Hp（3） 次級標準電離室，不同于主標準器外推電離室的外推結構設計，該電離室采取附帶體模的平板電離室的結構，兼顧高測量精度（ 相對固有誤差<2. 0%） 的同時，簡化試驗流程。輻射性能試驗結果表明：在 β 輻射·H p（3） 個人劑量當量率5～ 170 mSv/ h 內的相對固有誤差不超過±1. 5%;具備β 輻射·H p（3） 個人劑量當量率0. 5 mSv/ h～1. 5 Sv/ h 內至少5 個量程的測量范圍且相對固有誤差不超過±4. 0%;在β輻射±60°入射角下的響應相對偏差不超過±5%;電離室的測量重復性為0. 6%;對90 Sr/ 90 Y 源在30 cm 處加展平過濾的測量相對擴展不確定度為Urel = 3. 9%（ k = 2） 。另外，實驗發現，Hp（ 3） 電離室對低能污染光子具有相對較高的響應。

關鍵詞：β 輻射;個人劑量當量Hp（3） 次級標準電離室;相對固有誤差;角響應;不確定度

中圖分類號：TL811+ . 1 文獻標識碼：A

針對β 輻射個人劑量當量Hp（3）的測量，外推電離室是目前國內外普遍采納的絕對測量裝置[1-4] ，結構如圖1 所示，是根據Bragg-Gray 空腔電離理論和吸收劑量的定義建立的一種空腔電離室，屬于靈敏體積可變的平板形電離室，能夠借助收集極的外推實現極間距厚度與靈敏體積的改變，當極間距逐漸縮短時電流信號將逐漸減小，擬合電流與極間距依賴曲線以實現表面和不同深度處的吸收劑量的準確測定，并在靈敏體積內粒子收集效率>99% 的前提下保障測量偏差< 0. 5%。外推電離室根據吸收劑量的測量結果，參考國際標準化組織（ISO）6980-3[5] 列舉的吸收劑量-個人劑量當量Hp （3） 轉換系數，得到參考點處的個人劑量當量Hp（3）測量值。

盡管作為絕對測量裝置的外推電離室測量精度非常高，但操作過程相對復雜。為給出參考點處的個人劑量當量Hp （3） 測量值，外推電離室需要測定5 個極板間距下的電流值，每組電流值需要在兩極相同的電壓下進行（ | I + | + | I - | ） / 2 修正以及電流-極板間距斜率的擬合，對長期放置的外推電離室還需進行極間距校準，耗費時間相對較長。為改善以上現狀，2018 年德國聯邦物理技術研究院（PTB）提出了一種附帶人體組織散射體模的平板型電離室，作為β 輻射的個人劑量當量Hp（3）量值傳遞的次級標準電離室[6-7] ，經能量補償、“邊緣效應” 與“記憶效應” 優化、相關影響因子修正等系列措施，使其兼顧高測量精度（測量偏差<2. 0%）的同時，簡化了測量流程的復雜性。

本文研發了β 輻射個人劑量當量Hp（3）次級標準電離室（以下簡稱“Hp（3） 電離室”），下面進一步詳述Hp （3） 電離室的結構設計，以及基于中國輻射防護研究院放射性計量站的β 射線吸收劑量標準裝置所開展的輻射性能測試。

1 電離室結構設計

Hp（3）電離室的實物圖和結構如圖2 所示，傳輸線外層包裹聚甲基丙烯酸甲酯（ PolymethylMethacrylate，以下簡稱PMMA） 有機玻璃支撐柱，旨在將電離室fA 級弱電流信號導出的同時、盡可能避免測量的β 射線在傳輸線上引發軔致輻射;下方接線盒內固定安裝了信號處理和高壓供應的電路，外部2 個接頭分別對應電離室的偏壓供應和信號導出，其中偏壓供應可用ORTEC 高壓插件實現、信號導出可經靜電計直接讀取。