X_射线剂量标准及数据处理
X、γ射线剂量标准及数据处理
张玉明
(南京军区医学计量测试研究站,南京210003)
摘 要 简要介绍了X、γ射线剂量标准装置的组成,并详细叙述了校准方法及检测数据的处理方法。
关键词 射线剂量 校准 电离 辐射
为确保放射治疗单位在电离辐射剂量中各量值的准确可靠和统一,实现医源照射和个人剂量监测的最优化和质量保证,军队各医学计量机构在近期均相继建立了X或γ射线照射量(治疗水平)标准装置,用以校准(检定)剂量计,X、γ射线巡测仪和个人剂量计等,测量医用辐射源(钴治疗机、医用加速器)的照射量,空气吸收剂量或空气比释动能。
T6580型计量计是该标准装置的主要仪器,配套仪器有:水模、标准温度计、标准气压计、检验源等。因该标准装置的构造原理特殊,校准测试过程较繁琐,并受多种环境条件制约,稍有疏忽则难以取得正确的测量结果。现结合工作实践对该标准的具体测量操作方法及数据处理作一介绍。
一、测量原理与装置组成
该标准装置采用电离法来测量X、γ辐射场,电离室和测量系统是剂量计的主要组成单元。当X、γ射线照射电离室时,在电离室壁产生次级电子,次级电子在电离室空腔内使空气电离。正负电离离子在电场的作用下分别向电离室收集极及室壁运动。到达收集极的电离电荷通过信号电缆送到测量系统。测量系统对电离电荷进行定量测量,并把它转换成以辐射剂量单位刻度的读数显示出来。
由于剂量计的特点和对长期稳定性的技术要求,该系统还包括其配用的检验源及使用说明书和校准证书。
二、校准测量方法
1.测量前的准备工作
首先对标准装置作外观检查。其主要内容有:①仪器主机及配件是否完好无损,如电离室及平衡帽、校准源、使用说明书、校准证书、信号电缆等;②高绝缘插座是否松动、洁净;③仪器有无磕、碰、摔坏等硬伤。
其次是正确地连接和安装,特别是接电离室时不可用力过猛,并在断电状态下戴着保护套安装,对于其供电电源、接地线等都必须符合要求。
2.检查漏电
安装完毕检查无误后,开启主机电源开关,使仪器预热15分钟以上。首先检查漏电,可用在零点附近检查和充电检查两种方法。
在零点附近检查即在电离室未受辐照的条件下进行一次累积剂量测量,测量时间应不少于300s。充电检查即使辐射源辐照电离室,将剂量仪置测量状态,待其读数达到某一值R0时,使辐射源不再辐照电离室并开始计时,这时剂量仪应显示一个固定值,但漏电使得这个值发生变化,记为R′O,经过适当长的时间(至少5分钟后)就可以计算它的漏电了。仪器的漏电:I L=(R′O-R O)/t。原则上讲,漏电必须符合说明书上的技术要求,但在实际应用时如果被测量的场剂量率比较大,漏电指标超过一点也不影响测量,但要求漏电造成的剂量率不能大于被测场剂量率的0.1%,在进行小剂量率的测量时,就必须严格在漏电指标内。漏电过大应当停止测量或进行测量修正。
3.用检验源检验
用检验源检验是实际测量前对仪器作正常性检查的重要步骤。检验时,先将检验源置合适位置,2小时内不要移动,使其与周围环境
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温度平衡。将剂量仪的电离室置于检验源内,打开仪器电源预热15分钟后再进行测量。其具体步骤是:
①在标准温度计和气压计上读取温度、气压值,并通过操作仪器相应键将数值输入到仪器内。这样,剂量仪在测量时将自动对所测值作温度、气压修正。对于无此功能的仪器必须在测量后由人工计算修正,其温度气压修正因子:K T P=[(273.15+t)/(273.15+20)]×(101.32/p)
式中:t为测量现场的气温(℃);P为测量现场的大气压(kPa)。
②根据本次测量日期与首次测量日期之间的时间间隔计算检验源时衰变修正因子DCN:
DCN=eλt
式中:λ为衰变常数;t为首次测量到本次测量的时间间隔(如时间间隔以月为单位,λ= 0.0019254),将DCN值作校准因子输入剂量计。
③设置测量时间为200s,重复测量6次以上,舍去第一组测量数据,将其余测量数据作算术平均即为本次测量读数,本次测量与首次测量的相对偏差为:
s n=本次测量剂量读数-首次测量剂量读数
首次测量剂量读数
×100%
s n应在±1%以内,否则说明仪器有问题,应予维修和校准合格后方可使用。
三、实际测量与读数处理
1.电离室的安放
电离室安放必须按相应要求进行:①用夹持件夹住电离室的杆尾端,保证电离室的轴线与射线轴线垂直;②尽量使夹持件、支架等远离电离室头部并远离射线束;③使电离室戴着保护套安装,最后才取下来;④不可将电离室电缆过分扭曲、打死弯。
2.测量读数的处理
测量过程中一般得到三种数据:一种是仪器读数即照射量读数x i、时间t i;一种是参量读数,包括温度、气压、校准因子等;还有一种数据,它们不影响测量结果,但对于说明测量条件及其可靠程度有一定作用,如辐射源名称、辐射源名义能量、源室距离、照射野、检验源读数等。这些数据应记录保存好,以备必要时查看。
数据处理的基本过程是:①通过操作仪器面板键将照射量读数转换成照射量率读数;②将一组数据取平均;③对于有自动修正功能的仪器,将温度、气压值及校准证书中的校正因子(K)输入仪器,无此功能的仪器则要对测量结果作人工计算修正。
3.测量结果的不确定度估计
测量不确定度是对测量结果的不可信度或对测量结果有效性的怀疑程度。其内容有:①测量数据的统计不确定度(A类);②整个测量系统的不确定度,即估算可能影响测量结果的各种物理因素,如仪器校准因子、距离的测量、源的重复性、周围散射影响等(B类)。因篇幅所限,这里不作详细讨论。
在检定工作中,要求计量标准装置引入的测量不确定度应小到可忽略的程度。即要求标准装置的扩展不确定度为被检测量器具允许误差极限的1/3～1/10。在这种情况下,由标准装置获得的标准值或校准值可作为约定真值,被检测量器具的示值(或标称值)与标准值(或校准值)之差可以认为就是被检测量器具的误差的估计值。在报告检定结果时,可根据被检测量器具的误差是否落在规定的最大允许误差范围内,给出合格或不合格的结论。
以上对X、γ射线剂量标准装置的测试方法及其数据处理作了较详细的讨论。值得注意的是该装置的射线能量响应不是恒定的,为了保证其性能的稳定可靠,必须定期将其送上级计量校准机构进行检定,从而定期取得新的校准因子,以确保测量结果准确。
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