一种辐射剂量测量方法技术

本发明专利技术公开了一种辐射剂量测量方法。本方法为：1)利用一闪烁体探测器探测一辐射场的辐射射线，得到该辐射场射线的能谱道址C和能谱；2)利用该闪烁体探测器的死时间校正因子对该能谱进行死时间校正处理，得到经过死时间校正后的能谱N(C)；3)根据公式

A radiation dosimetry method

The invention discloses a radiation dose measuring method. The method is as follows: 1) to detect the radiation ray radiation field using the scintillator detector, the radiation ray energy spectrum and energy spectrum of C channel; 2) of the dead time correction factor of spectrum correction by the dead time of scintillation detectors, obtained by the dead time school energy spectrum N is the (C); 3) according to the formula

【技术实现步骤摘要】
一种辐射剂量测量方法
：本专利技术属于核辐射探测领域，涉及一种核辐射剂量测量方法。
技术介绍
：吸收剂量D指单位质量的受照物质所吸收的平均能量，它描述了物质吸收辐射能量及其可能引发的辐射效应。D的单位是：Gy(戈瑞)，1Gy＝1J·kg-1。但是在人体接受相同吸收剂量的情况下，如果辐射的种类、能量或照射条件不同，其所造成的生物效应在严重程度和发生几率上也会有所不同(参考：钱建复，沈庭云.核辐射剂量学[M].北京：国防工业出版社2009.7～24；汤彬等.核辐射测量原理[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2011.53.)。为了统一描述不同种类和能量的辐射对生物体的危害程度，核辐射防护领域引入了“剂量当量”这一概念。生物体组织或器官中某一点处的剂量当量H定义为D、Q和N的乘积，即H＝DQN。其中，H的单位是Sv(希沃特)，1Sv＝1J·kg-1；D是该点的吸收剂量；Q是该点处的辐射品质因数，对于X或γ射线，Q＝1；N是其他修正因数的乘积，且ICRP指定为1(参考：钱建复，沈庭云.核辐射剂量学[M].北京：国防工业出版社2009.7～24)。因此，当生物体的某器官或组织受到X或γ射线的辐射时，其吸收剂量D和剂量当量H在数值上相等。介于不同生物体的不同器官、不同组织对X或γ射线辐射的灵敏度均不相同，因此一般用空气吸收剂量，即射线在单位质量空气中所沉积的能量，来评价环境或辐射场中的辐射剂量大小。目前用于核辐射剂量探测器主要是电离室探测器、正比计数器以及盖-革管等气体探测器。这些气体核辐射剂量探测器的优点在于探测器的工作介质均为气体，因此它所探测到的吸收剂量就是辐射环境中所关注的空气吸收剂量；而缺点在于气体探测器对X或γ射线尤其是高能X或γ射线的探测效率低，因此该类探测器对于核辐射响应灵敏度较低，很难实时反映辐射场的辐射剂量变化。闪烁探测器是测量X或γ射线应用最为广泛的探测器，它的工作介质为密度较高的闪烁体，对X或γ射线有着较高的探测效率，这意味着将该类探测器用于核辐射剂量探测将会有着较高的响应灵敏度。对于闪烁探测器，能量为E0的γ射线入射到闪烁体内经相互作用后将被探测到一张能谱，如图1所示。图1是137Cs的γ能谱：横坐标为道址，它正比于一条γ射线经相互作用后在闪烁体中沉积的能量E；纵坐标代表每一道所对应的计数。对该能谱按横坐标I(能量E)进行积分就可以得到能量为E0的γ射线经照射一段时间(与能谱采集时间相同)后在闪烁体中沉积的能量Icrystal。在此基础上计算单位质量的该种类闪烁体所吸收的辐射能量，即为此闪烁体的吸收剂量Dcrystal。相同照射条件下，同一辐射在不同的受照物质中沉积的能量并不相同。闪烁体的介质成分一般不同于剂量学所定义或关注的介质成分(如空气、生物体的器官组织)，因此只得到闪烁体对于γ射线的吸收剂量意义不是很大，需要将闪烁体对于γ射线的吸收剂量换算为空气对γ射线的吸收剂量(参考：钱建复，沈庭云.核辐射剂量学[M].北京：国防工业出版社2009.7～24)。空气和闪烁体的区别在于线能量吸收系数不同，线能量吸收系数μca表示入射粒子在其前进方向上穿过单位厚度的物质后，其能量被物质吸收的份额，它是入射光子能量E的函数(参考：汤彬等.核辐射测量原理[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2011.53.)。因此对闪烁探测器的输出能谱按(1)式进行简单积分来测量剂量无法换算到空气或其他物质的吸收剂量。针对该问题有两种解决方案，一种是解谱法，一种是G函数法。解谱法是将从辐射场中得到的各类能谱，结合辐射场中各种单能γ射线源的分布配额，经复杂的解谱技术得到单能能谱，再对分解得到的单能能谱按(1)式进行积分；然后通过查表得到闪烁体和空气对于各种能量的线能量吸收系数，按(2)式换算得到该辐射场的空气吸收剂量。对于新型闪烁体材料，相关数据欠缺，此方法无法应用；即使对于常规闪烁体，此方法亦过于复杂，一般需要离线分析数据才能得到辐射场的辐射剂量，不具备实时显示功能。G函数法是引入剂量转换因子G(E)对从探测器γ能谱到吸收剂量的积分过程进行加权修正，使得闪烁体探测器输出的γ能谱经加权积分后与空气所对应的吸收剂量D相等。这样，不经过解谱就能实现γ能谱到空气吸收剂量的转换(参考：任晓娜，胡遵素.用NaI(Tl)探测器测量γ辐射场剂量特性的加权积分方法研究[J].辐射防护，2003，23(2):65～72.)。该方法方便简单，辐射测量精度高；在G函数获取过程需要测量几个标准辐射场的能谱以及相应的剂量，而不同闪烁探测器的G函数均不相同，因此针对多个闪烁辐射剂量探测器需要分别获取独立的G函数，这限制了G函数的普遍适用性，尤其是当成千上百台闪烁辐射剂量探测器需要研制的时候，G函数的获取将会是很大的困难；另一方面，由于探测器和电子学组成的系统存在死时间，探测器探测到的辐射强度与探测器输出的辐射强度并不完全相同，而传统G函数法并没有将该因素考虑在内，这限制G函数法只能适用于低强度辐射场内。
技术实现思路
：针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种辐射剂量测量方法。本专利技术引入能谱标准化因子与死时间校正因子，整合G函数的基本思想，得到更具普遍适用性的能谱-剂量转换因子J(S(C))函数；不仅使得由谱仪所获取的能谱向空气吸收剂量的转换计算更加方便、空气吸收剂量测量结果更为准确，而且能谱标准化因子的引入使得该能谱-剂量转换函数适用于由相同闪烁体研制的不同闪烁体型辐射剂量探测器；同时死时间校正因子又使得本函数适用于低、中、高强度的辐射场，拓展了闪烁体型辐射剂量探测器使用范围。本专利技术的技术方案为：一种辐射剂量测量方法，其步骤为：1)利用一闪烁体探测器探测一辐射场的辐射射线，得到该辐射场射线的能谱；2)利用该闪烁体探测器的死时间校正因子对该能谱进行死时间校正处理，得到经过死时间校正后的能谱N(C)；3)根据公式计算得到该辐射射线的空气吸收剂量率Da；A(K)为该闪烁体探测器的能谱-剂量转换函数J(S(C))多项式中的系数；S(C)为能谱道址C对应的标准能谱的道址。进一步的，步骤3)中，首先计算能谱N(C)的单位时间内死时间校正后的能谱n(C)，然后根据公式计算得到该辐射射线的空气吸收剂量率进一步的，步骤3)中，根据已知Kmax个已知空气吸收剂量率的辐射场采集Kmax个能谱代入能谱-剂量转换函数J(S(C))多项式得到一方程组，然后通过求解该方程组得到所用同款闪烁体型辐射剂量探测器的能谱-剂量转换函数J(S(C))多项式中的Kmax个待定系数A(K)；其中，该Kmax个辐射场的射线源能量不相同。进一步的，标准化道址用一个多项式表达：S(C)＝∑iB(i)*Ci；其中，B(i)为多项式系数，C为多项式变量，i多项式幂次，i的取值范围为：-∞～+∞。进一步的，通过该闪烁体探测器获取的能谱与标准能谱做线性变换得到该闪烁体探测器的能量标准化系数B(i)。进一步的，该能谱-剂量转换函数其中，Kmax为多项式的项数，m为优化因子。进一步的，根据J(S(C))函数的形状以及能谱-剂量转换的精度确定优化因子m值。进一步的，经过死时间校正后的能谱其中，τ为该闪烁体探测器的死时间，NTest为该闪烁体探测器在辐射场中所探测到的总计数，NTest(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射剂量测量方法，其步骤为：1)利用一闪烁体探测器探测一辐射场的辐射射线，得到该辐射场射线的能谱；2)利用该闪烁体探测器的死时间校正因子对该能谱进行死时间校正处理，得到经过死时间校正后的能谱N(C)；3)根据公式

【技术特征摘要】
1.一种辐射剂量测量方法，其步骤为：1)利用一闪烁体探测器探测一辐射场的辐射射线，得到该辐射场射线的能谱；2)利用该闪烁体探测器的死时间校正因子对该能谱进行死时间校正处理，得到经过死时间校正后的能谱N(C)；3)根据公式计算得到该辐射射线的空气吸收剂量率Da；A(K)为该闪烁体探测器的能谱-剂量转换函数J(S(C))多项式中的系数；S(C)为能谱道址C对应的标准能谱的道址。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，首先计算能谱N(C)的单位时间内死时间校正后的能谱n(C)，然后根据公式计算得到该辐射射线的空气吸收剂量率3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)中，根据已知Kmax个已知空气吸收剂量率的辐射场采集Kmax个能谱代入能谱-剂量转换函数J(S(C))多项式得到一方程组，然后通过求解该方程组得到所用同款闪烁体型辐射剂量探测器的能谱-剂量转换函数J(S(C))多项式中的Kmax个待定系数A(K)；其中，该Kmax个辐射场的射线源能量不相同。4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英杰，杨明洁，章志明，李道武，张译文，魏龙，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11