个人剂量当量标准装置建标报告

国防计量建立测量标准技术报告标准名称个人剂量当量标准装置计量技术机构编写2008年10月14日审核2008年10月14日目次一、测量标准概述………………………………………………（1）二、测量标准性能………………………………………………（3）三、构成测量标准的测量器具及配套设备……………………（4）四、检定人员……………………………………………………（5）五、校准（检定）环境条件……………………………………（5）六、测量标准不确定度的评定…………………………………（6）七、测量标准重复性…………………………………………（10）八、测量标准稳定性…………………………………………（11）九、测量标准不确定度的验证………………………………（12）十、结论………………………………………………………（13）十一、附录……………………………………………………（13）共13页第1页一、测量标准概述1.计量标准的目的、意义和用途计量法规明确规定用于产品性能评定、定型鉴定和保证安全的工作计量器具，必须按规定实行计量检定。在科学研究、医疗卫生、环境保护、国防建设以及进出口贸易检验等国民经济各个领域中都存在放射性计量工作。该项标准可解决放射性计量工作中热释光剂量计的研制和校准工作，可对热释光读出装置开展检定服务。该标准通过检定的方式进行量值传递，以保证所测量值的准确性、可比性和溯源性，并可作为分析、判断和控制剂量水平的依据，保证所检定仪表使用单位的辐射安全和人员的健康与安全。2.测量标准的组成和工作原理（1）标准由参考辐射装置、标准仪器和配套设备组成，分别是：■参考辐射装置：旋转照射盘、放射源、贮源容器、气动升降单元等（见图1），在此装置上实现热释光剂量计等个人剂量计的检定。■标准仪器：空腔电离室组件、测量设备■配套设备：温度计、湿度计、气压计、秒表和标准体模等122341.旋转照射盘2.贮源容器3.气动升降单元4.装置箱体图1参考辐射装置示意图（2）工作原理：■校准参考辐射所用的标准仪器探头是石墨空腔电离室，电离室的设计是依据布拉格-格林（Bragg-Gray）原理。电离室壁厚度设计满足电子平衡条件，在辐射场中，电离室电离电流正比于照射量率。所以只要测出电离电流就可以依据一定的公式得到辐射场的照射量共13页第2页一、测量标准概述率。■将经上级计量技术部门检定的标准仪器即标准电离室的参考点放置在本实验室建立的参考辐射场中距放射源一定距离的检定点上，则该点的照射量率﹡：.X0=NA·MA·KPT（1）式中MA为标准仪器读数，NA为标准仪器校准因子，KPT为温度气压修正因子。*注：照射量率乘以相应的转换因子可转换为空气比释动能率和剂量当量率。3.校准方法替代法：即将标准仪器探头（电离室）和热释光剂量计相继放置在参考辐射的检定点上做相同时间测量，这时被检热释光剂量计的校准因子NB用下式计算：NB=BPTAAMKMN（2）式中MA、NA、KPT意义同前，MB为被校准热释光剂量计读数。4.依据的检定规程JJG593-2006个人与环境监测用X、γ辐射热释光剂量测量（装置）系统JJG1009-2006直读式X、γ辐射个人剂量当量（率）监测仪共13页第3页二、测量标准性能标准装置主要由参考辐射、标准仪器及其它配套设备构成。1.参考辐射（1）参考辐射源：放射性核素活度（Bq）辐射能量（keV）半衰期（d）137Cs7.4×109661.611050（2）参考辐射主要技术指标：距离放射源0.54m，校准热释光剂量计位置的空气比释动能率为：986.6μGy/h；不确定度：U=4.6%（k=2）；2.参考标准仪器：由PTW电离室（TM32005-0019）和PTW电离室（TM32002-0293）及测量设备UNIDOSwebline（T10022-0037）组成：电离室编号TM32005-0019TM32002-0293体积30cm31000cm3测量范围2.2µGy~23.8mGy（778µGy/h~3.9kGy/h）50nGy~550µGy（18µGy/h~90Gy/h）能量范围25keV~50MeV25keV~50MeV校准因子Low量程：1.014（60Co）Med量程：1.001（60Co）Low量程：0.922（137Cs）0.954（60Co）Med量程：0.959（60Co）校准因子不确定度4.0%（k=2）4.0%（k=2）共13页第4页三、构成测量标准的测量器具及配套设备测量器具名称型号规格出厂编号生产国别厂家研制或购进时间测量范围允许误差极限校准(检定)机构校准(检定)时间校准(检定)证书号UNIDOS+30cm3电离室PTWUNIDOST10022-0037+TM32005-0019德国PTW-Freiburg2008-01-252.2µGy~23.8mGy（778µGy/h~3.9kGy/h）4.0%（k=2）中国计量科学研究院2008-03-10DYjx2008-0129UNIDOS+1L电离室PTWUNIDOST10022-0037+TM32002-0293德国PTW-Freiburg2008-01-2550nGy~550µGy（18µGy/h~90Gy/h）4.0%（k=2）中国计量科学研究院2008-03-13DYjf2008-0172配套设备温度计0.1℃060810上海医用仪表厂2006-08-130℃~50℃0.4%（k=2）山西省气象计量站2006-08-25晋气检字第T2006-583号湿度计WHM572562天津气象仪器厂2008-04-300~100%±5%山西省气象计量站2008-05-06晋气检字第H1289号气压计XDY012008015太原航空仪表厂2008-02-2480kPa~106kPa±2.5hPa山西省气象计量站2008-05-18晋气检字第3212号秒表E7-1020501上海手表五厂1996-06-24—±0.01s山西省计量监督检定测试所2007-10-15JDTX20072332号共13页第5页四、检定人员姓名技术职称从事本专业年限检定专业项目检定员证号五、校准（检定）环境条件项目名称要求实际情况温度15℃~25℃15℃~25℃湿度≤75%≤70%大气压力86kPa~106kPa90kPa~95kPa本底辐射＜0.25µGy/h＜0.20µGy/h放射性污染可以忽略可以忽略外部电场小于引起干扰的最低值未见任何干扰外部磁场感应小于地磁场感应的2倍未见任何干扰共13页第6页六、测量标准不确定度的评定1.本标准采用“已知检定点照射量率测量”方法进行剂量（率）仪表检定/校准。在校准其它仪表之前，首先须对检定点的照射量率进行校准。这种校准是利用经上级计量技术部门检定的标准仪器，将其电离室的参考点放置在检定点上进行测量定值，这时检定点照射量率为：.XS=.XM∏Ki（5）式中.XM是检定点的照射量率测得值，由标准仪器读数M和标准仪器相关的一些修正量得到：.XM=N·kn（M-Ap）∏kq（6）这里N为标准仪器校准因子；kn为标准仪器非线性修正因子；M为其读数；Ap是读数的和量修正值包括漏电流、本底电流贡献、零点漂移和零点位移等；kq是标准剂量（率）仪相关影响量修正因子；主要有kT、kP和khu，分别为对环境温度、气压和湿度与参考条件不同的修正，即∏kq=kT·kP·khu。Ki是校准过程中相关影响量的修正。主要包括：Kα—射线入射方向与标准仪器检定时的差异修正，即电离室取向修正；KE—辐射能量与标准仪器校准时的差异修正；Kd—电离室与辐射源距离误差修正；Kra—辐射场径向不均匀修正。即：∏Ki=Kα·KE·K·Kra除此之外，本标准装置还需考虑其它一些修正或在不确定度中予以考虑。如辐射源半衰期修正；源到位重复性、稳定性，甚至快门的过渡时间修正和引入的不确定度等。2.复现检定点照射量率标准不确定度评定（1）和量修正Ap的不确定度Ap量表现为读数M的加减量，应不超过最低量程的2%，在低量程测量时应予以修正，修正后或不予修正的不确定度应不超过u1B=0.2%。共13页第7页六、测量标准不确定度的评定（2）非线性修正因子的不确定度在给出非线性修正因子时应予修正，在没有给出时，其值应小于0.5%，该项不确定度隐含在校准因子N的不确定度中。（3）温度修正因子kT的不确定度标准实验室环境温度要求在15℃~25℃范围内，按温度计的校准证书进行修正后，并修正到参考条件，估计其不确定度u1A=0.1%，u2B=0.2%。（4）气压修正因子kP的不确定度对校准时的气压按气压计的校准证书给出的值修正后，并修正到参考条件，估计其不确定度u3A=0.1%，u3B=0.2%。（5）湿度修正因子khu的不确定度在RH≤80%时不予修正，湿度修正引入的不确定度隐含在校准因子N的不确定度中。（6）校准因子N的不确定度由检定/校准证书给出，U=4.0%，k=2，u4B=2.0%。（7）测量时间t的不确定度估计不确定度为u5A=0.1%，u5B=0.3%。（8）电离室取向修正Kα引入的不确定度电离室取向应控制在参考取向的±5º以内，在此范围内不进行修正且引入的不确定度隐含在校准因子N的不确定度中。（9）辐射能量修正因子kE的不确定度由于实验室地板、墙壁、电离室周围物体及源装置的散射，射束的能量并非严格地与核素能量一致，也和标准仪器在上级计量部门校准时辐射场可能有差别，应对于这个差别进行修正。标准仪器的能量响应要求在±4%，按在所涉及的能量范围内均匀分布，且散射辐射贡献5%。则这个能量差别如果不修正引入的不确定度u6B=05.0304.0=0.12%。（10）电离室与源之间距离误差修正Kd的不确定度标准仪器的电离室几何中心应准确的置于检定点上，在放置电离室时可能使电离室与源的距离有误差，可予以修正。如不修正，沿射束方向上△L的距离LL2估计其引入的不确定度，在垂直于射束平面上△r的距离差以2Lr估计引入不确定度。对于距离误差不修正引入的不确定度，共13页第8页六、测量标准不确定度的评定A类估计u7A=0.3%，B类估计u7B=0.6%。（11）放射性核素源半衰期修正的不确定度严格地讲检定点剂量率校准，只在校准时是正确的，在以后（一段时间内）应用中，检定点的剂量率要通过半衰期修正给出。由于辐射源中其它核素污染和半衰期值不准确这个修正引入的不确定度，对于137Cs为u8B=0.1%。（12）稳定性引入的不确定度检定点的剂量率校准至少在1年内进行一次，在这期间的稳定性通过重复测量为＜1.0%，以均匀分布估计，则引入的不确定度u9B=301.0=0.6%共13页第9页六、测量标准不确定度的评定3.合成标准不确定度将以上不确定度评定中各源项综合考虑，列表如下：所以，检定点的照射量率合成标准不确定度为uc=2.3%4.扩展不确定度和报告不确定度对于“防护级γ射线照射量标准装置”取扩展因子为k=2，即扩展不确定度：U=4.6%（k=2），此亦为报告不确定度。不确定度来源不确定度，%A类评定B类评定读数M的和量修正的不确定度，u10.2温度修正因子kT的不确定度，u20.10.2气压修正因子kP的不确定度，u30.10.2校准因子N的不确定度，u42.0测量时间t的不确定度，u50.10.3辐射能量差别引入的不确定度，u60.12电离室与源的距离误差引入的不确定度，u70.30.6放射性核素源半衰期修正kde引入的不确定度，u80.1稳定性引入的不确定度，u90.6合计（平方和根）0.122.23合成标准不确定度uc=2223.212.0=2.3共13页第10页七、测量标准重复性选定标准仪器UNIDOSwebline（T10022-0037）+PTW电离室（32002-0293），在距离放射源0.54m处检验该标准装置的重复性。将电离室放在固定检定点上，重复测量n次（n≥6），两次测量时间间隔大于3倍时间常数，结果如下：重复性：υ=0.08%，远小于32uc，满足要求。序号测量数值（μGy/h）1952.6295