CTLD-1000热释光探测器能量响应的判定
CTLD-1000热释光探测器能量响应的判定
(北京瑞辐特辐射测量仪器有限公司)
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1、 能量响应性能是热释光探测器的一个重要参数,GB10264-2014要求作为必要参数给出。本实验参照标准对剂量计的能量响应性能要求进行实验。标准要求取四组探测器(每组n个),准备、辐照并读出。辐射源为15.8keV X射线;30-40keV的参考辐射;80-100keV的参考辐射;137Cs或60Co。本实验用辐射源如下:
第 1 组 17.5 keV X 射线
第 2 组 33.0 keV 参考辐射
第 3 组 83.0 keV 参考辐射
第 4 组 1250 keV (60Co)
以上各组探测器均在自由空气中辐照。
求出每个探测器的剂量评定值(Eij),并计算每组探测器的平均剂量评定值()
及其置信区间(Ii)。应有:
(i=1-4)
在上式中,Ii为平均剂量评定值()的置信区间(
,
攽
),I是平均测量值X的置信区间半宽度。若从n次测量中计算攽X敀,则置信区间半宽度为I=tn·s/ n,s是该组测的标准偏差,tn为学生分布因子。n=2时,I=12.71·s/ 2=8.987s,n=5时,I=2.78·s/ 5=1.243s。
本实验在满足标准要求的前提下,准备、辐照并读出12组探测器。每组除LiF:Mg,Ti探测器为2个外,其余的均为5个。标准要求辐照的剂量约定真值为0.01Gy。
辐照剂量约定真值应根据探测器的阈值、灵敏度、读出器的相对灵敏度和辐照装置的照射量率来确定,对灵敏度较低的探测器(LiF:Mg,Ti等)辐照的剂量可稍大一些(0.1~0.5mGy);对灵敏度较高的探测器(CaSO4:Dy、LiF:Mg,Cu,P)辐照剂量可稍小一些(0.05mGy左右)。考虑到实际使用的低能K荧光X辐射及连续谱的过滤X辐射的照射量率比较低, 本实验一次辐照的探测器比较多,要求在Φ100mm平面上不均匀度小于1%。因此,辐照的距离不易太近。本实验对在低能K荧光X辐射的剂量约定真值定崐为0.02mGy左右,对能量比较高的X辐射辐照的剂量约定真值定为0.1mGy左右。探测器能量响应实验照射条件见表1。
表1 探测器能量响应实验照射条件
组号 | 能量(keV) | 辐射源(类型) |
1 | 8.6 | K 荧光 X 辐射 |
2 | 7.5 | K 荧光 X 辐射 |
3 | 25.5 | K 荧光 X 辐射 |
4 | 3.5 | 连续谱的过滤 X 辐射 |
5 | 48.0 | 连续谱的过滤 X 辐射 |
6 | 65.0 | 连续谱的过滤 X 辐射 |
7 | 83.0 | 连续谱的过滤 X 辐射 |
8 | 100.0 | 连续谱的过滤 X 辐射 |
9 | 161.0 | 连续谱的过滤 X 辐射 |
10 | 248.0 | 连续谱的过滤 X 辐射 |
11 | 662.0 | 137Cs(点源) |
12 | 1250.0 | 60Co(点源) |
表中不同能量 X 射线均采用窄谱照射。在窄谱照射量率不够时,可采用宽谱。
探测器均在自由空气中辐照。用137Cs和60Co源辐照时,探测器前放置一块厚度为4-5mm的平衡板,使电子达到平衡。连续谱的过滤X辐射照射条件参照各能量点的刻度条件确定。
表2给出了探测器的能量响应结果。
表2探测器能量响应实验结果
名 称 | 型 号 | 规 格 (mm) | 17.5keV | 33.0keV | 83.0keV | 1250keV | ||||
-I | +I | -I | +I | -I | +I | -I | +I | |||
LiF:Mg,Ti | CTLD-100 | 4×4×0.8 | 0.925 | 1.075 | 0.964 | 1.035 | 0.870 | 1.130 | 0.783 | 1.218 |
LiF:Mg,Ti-M | CTLD-100M | 4×4×0.8 | 0.967 | 1.033 | 0.960 | 1.083 | 1.099 | 0.941 | 0.941 | 1.059 |
LiF:Mg,Cu,P | CTLD-1000 | Φ4.5×0.8 | 0.969 | 1.031 | 0.949 | 1.051 | 1.060 | 0.962 | 0.962 | 1.038 |
CaSO4:Dy | CTLD-10T | Φ5.0×0.7 | 1.045 | 0.931 | 0.931 | 1.069 | 0.925 | 1.075 | 0.918 | 1.082 |
图中-I为(Ei-Ii)/C,+I为(Ei+Ii)/C。
图 1、2、3、4、5 给出 CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M、LiF:Mg,Cu,P、CaSO4:Dy(Teflon)和6LiF:Mg,Cu,P、7LiF:Mg,Cu,P热释光探测器的光子能量响应曲线。
图1、LiF:Mg,Ti(CTLD-100)探测器能量响应曲线
探测器规格: 4mm×4mm×0.8mm
图2、LiF:Mg,Ti-M(CTLD-100M)探测器能量响应曲线
探测器规格: 3mm×3mm×0.8mm
图3、LiF:Mg,Cu,P(CTLD-1000)探测器能量响应曲线
A: 片状探测器(Φ4.5mm×0.8mm)
B: 玻管探测器(Φ2mm×12mm)
图4、CaSO4:Dy Teflon(CTLD-10T)探测器能量响应曲线
探测器规格: Φ5mm×0.7mm
图5、6LiF:Mg,Cu,P、7LiF:Mg,Cu,P探测器能量响应(光子)曲线
A: 7LiF:Mg,Cu,P(Φ4.5mm×0.8mm) B: 6LiF:Mg,Cu,P(Φ4.5mm×0.8mm)
实验结论:热释光探测器的能量响应和探测器的有效原子序数、类型、射线的种类等因素有关,低有效原子序数的探测器能量响应好,高有效原子序数的探测器能量响应较差。用于个人剂量监测的高有效原子序数的探测器可采用铜、铅、锡等过滤材料改善其能量响应。
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