250 ~ 500 kV X 射線窄譜輻射質空氣比釋動能測量及劑量當量轉換系數研究

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ICRU 中規定的實用量要求，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，對所建輻射場的均勻性以及相應輻射質下的能譜進行研究。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，結果均滿足規范要求，表明新建輻射質準確可靠。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換系數，實現空氣比釋動能到周圍劑量當量和個人劑量當量的轉換，從而為各類輻射劑量儀表在該高能段的能量響應評價提供了測量條件，保證了量值的準確與可靠。

關鍵詞：X 射線;窄譜輻射質;空氣比釋動能;劑量當量;轉換系數

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，ISO 在1996 年第一次發布了此項標準，并于2019 年更新發布了ISO 4037-1：2019，其中窄譜輻射質的最高管電壓在原來300 kV 的基礎上增加到400 kV[2] 。目前，國際上一些計量實驗室根據ISO 4037 標準規范均已建立了相應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，其中德國聯邦物理技術研究院和日本國家計量院已建立窄譜系列輻射質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的最高管電壓為300 kV（249. 4 keV），在更高光子能量范圍內對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，并完成相應輻射質下的空氣比釋動能測量，以及利用轉換系數實現空氣比釋動能到周圍劑量當量和個人劑量當量的轉換。

1 參考輻射質建立的方法與原理

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。產生的X 射線通過限束光闌等，在參考平面內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 相應要求的輻射質，輻射裝置示意圖如圖1 所示[7] 。