CTLD-350型熱釋光劑量?jī)x測(cè)量的質(zhì)量控制

時(shí)間：2019-04-04作者：北京旭輝騰業(yè)科技有限公司瀏覽：100

CTLD-350型熱釋光劑量?jī)x測(cè)量的質(zhì)量控制
[摘要]  討論了CTLD-350熱釋光劑量讀出器測(cè)量的質(zhì)量控制問(wèn)題。CTLD-350熱釋光劑量?jī)x中參考光源的光譜應(yīng)與光電倍增管道匹配，光學(xué)系統(tǒng)透射系數(shù)要高而穩(wěn)定，高壓須穩(wěn)定性高，加熱器與探測(cè)器要保持良好的熱接觸；探測(cè)器應(yīng)經(jīng)過(guò)篩選，嚴(yán)格控制退火條件，測(cè)量參數(shù)要優(yōu)化確定；劑量刻度源的輻射種類和能譜應(yīng)與所測(cè)量的盡量一致，并須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求刻度，文中介紹了幾種劑量刻度方法。為達(dá)到上述質(zhì)量要求，提出了應(yīng)采取的方法和措施。
關(guān)鍵詞  質(zhì)量控制；參考光源；劑量刻度；輻射劑量；參數(shù)優(yōu)化
１、CTLD-350熱釋光劑量讀出器控制
熱釋光劑量測(cè)量的精度與讀出器的性能有著密切的關(guān)系。而讀出器的性能和參考光源、高壓穩(wěn)定度，光學(xué)系統(tǒng)、加熱盤(pán)的性能和測(cè)量氣氛等因素有關(guān)。
1.1 參考光源
參考光源用于校正讀出器的靈敏度，需要用一個(gè)恒定的參考光源置于測(cè)量時(shí)探測(cè)器所處位置，對(duì)讀出器的靈敏度進(jìn)行控制。在每次讀數(shù)以前或間隔一定時(shí)間由操作人員完成，或由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成。
　　CTLD-350型熱釋光劑量讀出儀采用英國(guó)進(jìn)口光源，參考光源該光源具有發(fā)光均勻、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
　　不同探測(cè)器的**光譜是不同的，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意探測(cè)器**光譜與所用讀出器的光電倍增管吸收光譜匹配的問(wèn)題。參考光源的**光譜較好與所使用探測(cè)器的**光譜相近似，但這對(duì)一些采用多種熱釋光探測(cè)器的用戶來(lái)講是很難做到的。這也是造成文獻(xiàn)報(bào)道探測(cè)器劑量特性差別的一個(gè)主要原因之一。
1.2 光學(xué)系統(tǒng)
參考光源具有確定的**光譜，當(dāng)參考光源的光在到達(dá)光電倍增管之前，要通過(guò)濾光片和透鏡組成的光路，這個(gè)光路對(duì)不同波長(zhǎng)的光有不同的透射系數(shù)。光譜透射系數(shù)的不穩(wěn)定性，以及在使用過(guò)程中由灰塵和**氧化物引起的表面污染導(dǎo)致透射系數(shù)的變化，使得參考光源的讀數(shù)要減小。為了補(bǔ)償參考光源讀數(shù)的減小，通常采用增加光電倍增管高壓的辦法。這樣做對(duì)那些熱釋光**光譜與參考光源光譜相一致的探測(cè)器可認(rèn)為是適當(dāng)?shù)?，而?duì)那些**光譜與參考光源光譜差別較大的探測(cè)器則將導(dǎo)致較大的誤差。其原因是透射系數(shù)的選擇性，即它在整個(gè)譜域中的非線性變化。因此應(yīng)保持光路的清潔，在光路和探測(cè)器之中加隔熱玻璃和通惰性氣體是較有效的措施。
1.3 高壓
多數(shù)光電倍增管的光譜響應(yīng)將隨著高壓的變化而漂移，并且探測(cè)器的靈敏度顯著依賴于光電倍增管的高壓。因此需要在調(diào)整高壓以后進(jìn)行重復(fù)校準(zhǔn)，以確保讀出器的高壓具有較高的穩(wěn)定度(0.05%)。
1.4 加熱盤(pán)
加熱盤(pán)表面的光學(xué)性質(zhì)對(duì)熱釋光信號(hào)的測(cè)量有一定的影響。這是由于到達(dá)光電倍增管的熱釋光的一部分來(lái)自加熱盤(pán)表面的反射光的緣故。這種反射光成分會(huì)隨著加熱盤(pán)表面反射性能的變化而變化。使用*性的加熱盤(pán)，例如由貴重的鉑做成的加熱盤(pán)，可以減小誤差。為了避免這種誤差，可采用熱氣(空氣、氮?dú)?)、激光加熱等技術(shù)。采用這些加熱技術(shù)可使熱釋光探測(cè)器加熱盤(pán)上位置的不一致引起的誤差(可達(dá)10%以上)變小。
1.5 氣氛
對(duì)熱光探測(cè)器低輻射水平的測(cè)量，可在惰性氣體(氮?dú)?、氬?的氣氛中測(cè)量，采取這種措施可以減小或消除加熱盤(pán)表面熱致化學(xué)發(fā)光。人們發(fā)現(xiàn)在溫度坐標(biāo)軸上，發(fā)光曲線的位置以及探測(cè)器多次使用中的精度都依賴于讀出氣氛的選擇。例如，在干燥氬氣中讀出與在干燥氮?dú)庵凶x出相比，其測(cè)量溫度應(yīng)尚高一些。
２、CTLD-1000型熱釋光探測(cè)器測(cè)量
2.1 測(cè)讀參數(shù)
熱釋光劑量測(cè)定值(NTL)受測(cè)量條件諸多因素的影響，因此優(yōu)化測(cè)讀參數(shù)是至關(guān)重要的。測(cè)量參數(shù)和探測(cè)器的類型、規(guī)格等因素有關(guān)，通常有廠家提供?？紤]到所用讀出器的差別，用戶可參照廠家提供的測(cè)量參數(shù)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以保證探測(cè)器工作在較佳測(cè)量條件。其方法如下：
    在某一加熱速率下測(cè)量讀出器的加熱曲線(圖1 曲線A)，在同一條件下測(cè)量探測(cè)器的熱釋發(fā)光曲線(圖1 曲線B)。


圖1、探測(cè)器加熱及熱釋發(fā)光曲線
A:程序加熱曲線  B:熱釋發(fā)光曲線

圖中T1為預(yù)熱溫度；t1為預(yù)熱時(shí)間，該值應(yīng)選擇在低溫峰和劑量測(cè)定峰連接的較低處；T2為測(cè)量溫度；t2為測(cè)量時(shí)間，該值應(yīng)選擇在測(cè)定峰下降的較低處，并使測(cè)定峰呈對(duì)稱狀，t2 值不易太長(zhǎng)。表1示給出了幾種探測(cè)器的測(cè)量參數(shù)。表中V為加熱速率。
表1  CTLD系列熱釋光探測(cè)器測(cè)量參數(shù)
名 稱	型 號(hào)	測(cè)    量    參     數(shù)
		T1(℃)	t1(s)	T2(℃)	t2(s)	V(C.s-1)
LiF:Mg,Ti	CTLD-100	140	20	240	20	20
LiF:Mg,Ti-M	CTLD-100M	140	20	240	20	20
LiF:Mg,Cu,P	CTLD-1000	140	20	240	25	20
CaSO4:Dy聚四氟乙烯	CTLD-10	150	25	300	35	20
    注:不同廠家推薦的測(cè)量參數(shù)有一定的差別。
2.2 退火
　　CTLD-1000型熱釋光探測(cè)器在使用前，要進(jìn)行退火處理，熱釋光探測(cè)器的退火分為照前和照后退火。照前退火目的是：(1)消除探測(cè)器的本底劑量和殘余劑量(測(cè)后或放置一段時(shí)間后殘余和產(chǎn)生的劑量)；(2)恢復(fù)探測(cè)器的初始靈敏度，使深陷阱中的電子放出來(lái)，以消除輻照敏化引起的靈敏度增高的現(xiàn)象；(3)恢復(fù)探測(cè)器發(fā)光曲線的形狀。照后低溫退火的目的是：消除低溫峰，減小低溫峰對(duì)測(cè)定峰的影響。提高測(cè)量精度，縮短測(cè)量周期。照后退火多用于大批量探測(cè)器的測(cè)量中。
熱釋光材料的靈敏度和發(fā)光曲線的形狀與退火的條件有關(guān)。不同類型的熱釋光探測(cè)器由于其發(fā)光曲線的不同，其退火條件不同，即使是同一類探測(cè)器，由于制備工藝的不同，其退火條件也有差異。
2.2.1 退火參數(shù)  表2 給出了幾種熱釋光探測(cè)器的退火條件。
表2、幾種熱釋光探測(cè)器熱處理?xiàng)l件
探 測(cè) 器	退 火 爐	讀 出 器
	溫度(℃)	恒溫時(shí)間(min)	溫度(℃)	時(shí)間(s)
LiF:Mg,Ti
	400	60	400	30
	100	120		
LiF:Mg,Ti-M	290	30	290	30
LiF:Mg,Cu,P	240	30	240	30
CaSO4:Dy/Tm	380(400)	30(10)	400	30
CaF2	400	10	400	20
Mg2SiO4(Tb)	500	30		
LiF:Mg,Ti(聚四氟乙烯)	300	60	300	30
	100	120		
注:不同廠家推薦的退火參數(shù)有所不同。
探測(cè)器退火時(shí)，要嚴(yán)格控制退火溫度、恒溫時(shí)間、探測(cè)器的冷卻速率和退火溫度的均勻性。
在實(shí)際使用時(shí)，需使用**熱釋光探測(cè)器退火爐對(duì)探測(cè)器進(jìn)行退火。其優(yōu)點(diǎn)是：能夠保證退火條件的均勻性和溫度的確性。使用烤箱退火時(shí)，要使探測(cè)器和溫度計(jì)保持同一水平位置，并應(yīng)對(duì)這一位置的溫度進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)小劑量照射的探測(cè)器，在探測(cè)器較少的情況下，也可采用在測(cè)量的過(guò)程中進(jìn)行退火。對(duì)退火溫度比較高的探測(cè)器不宜使用此方法。以免影響讀出器加熱系統(tǒng)的性能及使用壽命。采用讀出過(guò)程退火的效果比用**退火爐的效果要差一些。在探測(cè)器比較多的情況下，不宜采用這種方法。
2.2.2 冷卻速率的確定  探測(cè)器的退火冷卻速率對(duì)探測(cè)器的靈敏度、發(fā)光曲線的形狀和探測(cè)器的一致性等性能有影響。不同探測(cè)器受冷卻速率的影響程度有所不同。一般多使用速冷方式對(duì)探測(cè)器進(jìn)行退火冷卻。
2.2.3 退火托盤(pán)的選擇  用于放置探測(cè)器的托盤(pán)的材料對(duì)探測(cè)器的靈敏度有一定的影響，采用鋁和不銹鋼托盤(pán)的退火，效果是基本一致的。采用不銹鋼托盤(pán)退火，易使探測(cè)器變黃，其影響程度和退火溫度有密切關(guān)系；采用紫銅和陶瓷托盤(pán)退火，探測(cè)器的靈敏度比用鋁和不銹鋼托盤(pán)的靈敏度要低一些，紫銅托盤(pán)在高溫(400℃)下其表面易發(fā)生氧化。因此，紫銅托盤(pán)不能直接用于探測(cè)器的退火。以上結(jié)果表明，探測(cè)器退火托盤(pán)采用鋁合金材料較為合適。
2.3 探測(cè)器的篩選
同一批探測(cè)器在相同的退火、照射、測(cè)量條件下給出的一致性(均勻性)結(jié)果有一定程度的差別。衡量這一差別的指標(biāo)是探測(cè)器“分散性”，實(shí)際上是探測(cè)器的制作工藝、退火條件、照射、使用條件和測(cè)量?jī)x器等因素的誤差的綜合反映。
探測(cè)器的分散性和輻射劑量有一定的關(guān)系。篩選探測(cè)器時(shí)，首先要確定輻射劑量。在輻射劑量小于10-3Gy時(shí)，探測(cè)器分散性隨著劑量的減小而*增大；在輻射劑量為10-3Gy-1Gy劑量下，分散性和劑量基本無(wú)關(guān)。一般而言，輻射劑量的選擇要考慮到讀出器的靈敏度和探測(cè)器的靈敏度，使其在讀出器上的計(jì)數(shù)不要太小，一般在二三百個(gè)計(jì)數(shù)較為合適。在這一原則下，探測(cè)器的輻射劑量要盡可能的小一些。
探測(cè)器的分散性可根據(jù)不同測(cè)量要求確定。一般來(lái)講，對(duì)個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)用的探測(cè)器，分散性按5-10%篩選是合理的。對(duì)一些特殊要求，如體內(nèi)劑量分布測(cè)量則要求探測(cè)器的分散性小于±2%。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所要求的測(cè)量精度確定探測(cè)器分散性。探測(cè)器分散性通常用算術(shù)平均誤差或標(biāo)準(zhǔn)誤差的方法來(lái)表示。下面介紹一種用標(biāo)準(zhǔn)誤差篩選探測(cè)器的方法。
　　根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，標(biāo)準(zhǔn)誤差σ與算術(shù)平均偏差δ的關(guān)系如下:
σ＝0.8δ             (1)
根據(jù)式(1)確定探測(cè)器的篩選區(qū)間。其方法為從待選的探測(cè)器隨機(jī)抽取數(shù)個(gè)，用這些探測(cè)器的平均讀數(shù)值(攽X敀)作為所有待測(cè)探測(cè)器的平均值,將讀出值在〔 (1-δ), (1+δ)〕區(qū)間內(nèi)的探測(cè)器錄用。當(dāng)δ值要求很小時(shí)，錄用的數(shù)目占總數(shù)的比例也很小，這時(shí)可再按〔 (1+δ)， (1+2δ)〕和〔 (1-2δ)，  (1-δ)〕，分2組錄用。下面舉一實(shí)例說(shuō)明：
將一批500個(gè)LiF:Mg,Ti-M探測(cè)器(CTLD-100M)按σ≤±5%分散性篩選。首先將探測(cè)器退火，在60Co源上照射一劑量，讀出后隨機(jī)抽取50個(gè)探測(cè)器的讀出值，求出平均值 ＝5943.9，按式(1)計(jì)算。當(dāng)σ≤±5% 時(shí)，δ≤±6.3 則選片區(qū)間為〔5943.9(1-0.063)，5943.9(1+0.063)〕,即 5592.4-6306.4，落在此區(qū)間的占96.4%，為了充分地利用探測(cè)器，可再定出5235.5－5592.4和6306.4－6663.3兩個(gè)區(qū)間，落在這兩個(gè)區(qū)間的分別占1.8% 和0.2%，余下的1.6% 因響應(yīng)過(guò)高或過(guò)低不予采用。
在CTLD-350型熱釋光劑量讀出器較穩(wěn)定時(shí)，篩選探測(cè)器時(shí)也可采用隨機(jī)抽取幾個(gè)探測(cè)器測(cè)量，求出一平均值，計(jì)算出各篩選區(qū)間，對(duì)其進(jìn)行分組。
在探測(cè)器的性能實(shí)驗(yàn)中觀察到,探測(cè)器篩選分組后，再次測(cè)量時(shí)有的分散性**出原指標(biāo)。這種分散性的變化和探測(cè)器的劑量特性(靈敏度變化的一致性等)、讀出器的穩(wěn)定性、輻射場(chǎng)的劑量均勻性、探測(cè)器放置在加熱盤(pán)上的位置(采用電加熱方式測(cè)量的讀出器)及測(cè)量和退火條件等因素有關(guān)，為了確保測(cè)量結(jié)果的可靠性要嚴(yán)格控制以上各個(gè)環(huán)節(jié)。


北京旭輝騰業(yè)科技有限公司專注于熱釋光劑量讀出器,熱釋光個(gè)人劑量計(jì),熱釋光劑量片,熱釋光探測(cè)器退火爐,熱釋光冷卻爐等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

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