照射测定

1. 检测项目分类及技术要点

照射测定主要围绕环境中存在的电离辐射与非电离辐射进行监测与评估，其核心检测项目及技术要点如下：

1.1 电离辐射测定

• 检测项目：

  • 剂量率监测：测量单位时间内的吸收剂量（如µGy/h, mGy/h），反映辐射场的强弱。

  • 累积剂量监测：通过个人剂量计（如热释光剂量计TLD、光致发光剂量计OSLD）或区域监测仪测量特定时间段内受照个体或区域接收的总吸收剂量（mSv）。

  • 表面污染监测：测量物体表面单位面积的放射性活度（Bq/cm²），用于检查α、β放射性核素的污染。

  • 空气污染监测：测量空气中放射性气溶胶（如³H, ¹⁴C, ¹³¹I）或惰性气体（如⁸⁵Kr, ¹³³Xe）的活度浓度（Bq/m³）。

  • 中子剂量与通量测定：使用中子剂量计或慢化球谱仪等设备测量中子注量率（n/cm²·s）和剂量当量。

• 技术要点：

  • 能量响应与角响应：探测器对不同能量光子的响应需通过标准源校准进行修正，确保宽能范围内测量准确；需考虑辐射场方向性对读数的影响。

  • 最低探测限（MDL）：仪器的探测能力需满足法规要求，通常要求MDL低于剂量限值或导出限值的十分之一。

  • 环境干扰修正：需对温度、气压、湿度等环境因素，以及电磁干扰、宇宙射线本底等进行评估与修正。

  • 质量控制：定期使用可溯源自标准（如¹³⁷Cs, ⁶⁰Co）对仪器进行校准，参与比对测量，严格执行操作规程。

1.2 非电离辐射测定

• 检测项目：

  • 工频电场与磁场：测量频率50/60Hz的电场强度（kV/m）和磁感应强度（µT或mT）。

  • 射频电磁场：测量频率100kHz至300GHz的电场强度（V/m）、磁场强度（A/m）及功率密度（W/m²或µW/cm²），常用综合场强仪或频谱分析仪结合探头。

  • 光辐射：包括紫外辐射（UV-A、UV-B、UV-C）的辐照度（W/m²）、可见光与红外辐射的辐照度，以及激光的辐射功率、能量密度等。

• 技术要点：

  • 频率范围与带宽：探头与主机必须覆盖待测辐射的主要频率，并选择适当的测量带宽以准确捕获信号。

  • 各向同性响应：探头应具备三维各向同性，确保从任何方向入射的辐射都能被准确测量。

  • 峰值与均值测量：对于脉冲式或调制波，需区分峰值暴露和时均暴露，测量时间通常依据标准（如6分钟或30分钟平均值）设定。

  • 空间平均：评估人员暴露时，需在身体所处空间进行多点网格测量（如身高平面0.5m, 1.0m, 1.5m），计算空间平均值。

  • 接触电流与肢端电流：在强电场环境下，需测量可能流经人体的接触电流（mA）。

2. 各行业检测范围的具体要求

2.1 核能与核技术利用

• 核设施（核电厂、后处理厂）：监测厂区周围环境γ剂量率、空气中放射性核素、土壤及生物样品。重点监测关键核素（如⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹³¹I），执行连续在线监测与定期取样分析相结合的 surveillance program。流出物监测要求严格的实时性与高灵敏度。

• 放射性同位素生产与辐照装置：工作场所分区（控制区、监督区）监测必须严格，关注γ、中子辐射及表面污染。个人剂量监测要求100%覆盖，并建立剂量档案。

• 医用辐射（放射诊断、放疗、核医学）：重点关注医护人员职业照射，特别是介入放射学操作者手部剂量；监测放疗机房周围辐射屏蔽效果，关注中子污染（高能加速器）；核医学需监测药物分装场所表面污染及空气放射性。

2.2 工业与科研

• 工业探伤（γ源、X射线机）：现场探伤作业需划定控制区与管理区边界（通常以剂量率2.5µSv/h和0.5µSv/h为参考），进行作业前、中、后的区域监测。确保移动式设备的安全存放。

• 无损检测、核子仪（如料位计、密度计）：关注源容器周围的剂量率及源泄露测试。

• 科研加速器与同步辐射装置：复杂混合辐射场（X射线、中子、感生放射性）监测，需采用多种类型探测器。关注瞬时辐射脉冲的测量。

2.3 环境与公众照射

• 环境本底调查：测量天然辐射（宇宙射线、陆地γ辐射、氡及其子体）水平，建立本地本底数据库。要求长期稳定性好的监测站网。

• 建筑材料与室内氡：测量建材中²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的比活度，计算内、外照射指数。室内氡浓度测量需分季节进行，采用累积测量法（如径迹蚀刻探测器）不少于3个月。

• 电磁辐射环境（基站、输变电设施）：遵循国家标准（如我国GB 8702），在公众可到达区域测量电磁场强度，评估24小时或更长时间内的暴露水平是否符合公众暴露限值。基站测量需包括主瓣方向及楼顶、楼下等敏感位置。

2.4 职业安全与医疗

• 职业照射：个人剂量监测周期通常为1个月，特殊情况下可延长至3个月。报警阈值通常设定为调查水平（如月剂量的1/10）和干预水平。对于非均匀照射（如介入手术），需使用附加的肢端剂量计。

• 患者照射（诊断参考水平DRL）：通过测量典型患者体表的入射表面剂量（ESD）、剂量面积乘积（DAP）或CT剂量指数（CTDI），与DRL比较，优化扫描方案。

3. 检测仪器的原理和应用

3.1 电离辐射检测仪器

• 电离室：

  • 原理：射线使腔内气体电离，收集产生的离子对形成电流信号，电流大小正比于吸收剂量率。

  • 应用：环境级X/γ剂量率测量、放疗剂量校准基准仪器。能量响应好，精度高，但灵敏度相对较低。

• 闪烁体探测器（NaI(Tl)、塑料、ZnS(Ag)）：

  • 原理：射线与闪烁体作用产生荧光，光电倍增管或硅光电倍增管将光信号转化为电脉冲，脉冲幅度与沉积能量相关。

  • 应用：NaI(Tl)用于γ能谱分析、辐射搜寻；塑料闪烁体用于大面积β/γ污染监测、中子探测（含慢化体）；ZnS(Ag)专用于α污染监测。

• 半导体探测器（硅、锗、CdZnTe）：

  • 原理：射线在半导体耗尽层内产生电子-空穴对，在外加电场下被收集形成电信号。

  • 应用：高纯锗（HPGe）用于高分辨率γ能谱分析，是核素识别的金标准；硅探测器用于α能谱分析、个人剂量计；CdZnTe（CZT）用于便携式γ谱仪。

• 盖革-米勒计数器（GM管）：

  • 原理：射线触发管内气体雪崩放电，输出幅度基本一致的脉冲，计数率正比于辐射场强度。

  • 应用：便携式γ/β剂量（率）仪，常用于辐射巡查、应急响应。成本低，坚固耐用，但无法甄别能量，易在强场中饱和。

• 热释光剂量计（TLD）/光致发光剂量计（OSLD）：

  • 原理：辐射在晶体（如LiF:Mg,Ti, Al₂O₃:C）中储存能量，加热（TLD）或激光激发（OSLD）时以光形式释放，发光总量与累积剂量成正比。

  • 应用：个人剂量监测（胸部、手腕、手指）、环境剂量累积测量。可测多种辐射，体积小，可重复使用（TLD需退火）。

3.2 非电离辐射检测仪器

• 电场探头：

  • 原理：通常基于偶极子天线感应原理。空间电场在偶极子上感应电荷或电势差，经高阻抗电路测量。

  • 应用：测量工频、射频电场强度。各向同性探头由三个正交偶极子组成。

• 磁场探头：

  • 原理：工频磁场多采用感应线圈（测量磁感应强度变化率）或霍尔效应探头（直接测量磁感应强度）。射频磁场采用环形天线或小型环天线。

  • 应用：测量工频、射频磁场强度。

• 综合场强仪/频谱分析仪系统：

  • 原理：将宽带各向同性探头（电场或磁场）与主机（具有校准因子、频率加权和积分功能）结合，直接显示频率加权后的暴露水平。

  • 应用：评估复杂电磁环境是否符合安全标准，是职业与公众暴露评估的主要工具。

• 光辐射计/辐射度计：

  • 原理：利用光电二极管、热电堆或光电倍增管作为传感器，配合光谱响应修正滤光片、余弦校正器，测量特定波段的光辐射照度或辐亮度。

  • 应用：测量紫外、可见、红外辐射强度，评估职业暴露（如焊接弧光）和激光安全等级。