輻射加工劑量學與質量控制概論課件

輻射加工劑量學與質量控制概論

張彥立中國計量科學研究院電離輻射與醫(yī)學所2015年4月

輻射加工劑量學與質量控制概論張彥立1一、引言電離輻射劑量學：是一門研究輻射測量的學科，主要研究電離輻射與其能量在物質中的減弱、傳遞與吸收的規(guī)律；受照射物質內的劑量分布與輻射場的關系；輻射劑量與有關輻射效應之間的聯(lián)系；測量輻射劑量的儀器方法、計算技術及有關參數(shù)；以及劑量測量在有關領域中的實際應用。輻射加工劑量學（也稱高劑量學）：涉及輻射加工研究、開發(fā)、生產中劑量測量的研究和應用，是輻射劑量學領域中比較活躍的一個分支。它是隨著輻射加工事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。就輻射加工而言，嚴格控制輻照工藝質量是保證被輻照產品質量的關鍵，而劑量測量的質量則是輻照質量控制的核心和基礎。一、引言電離輻射劑量學：是一門研究輻射測量的學科，主要研究電2第一章輻射加工劑量測量方法輻射加工劑量測量的量是吸收劑量:吸收劑量的定義:D=dE/dm吸收劑量的Si單位為:J/kg，單位的專名為戈瑞(Gy)，在1986年以后，戈瑞已取代現(xiàn)有的吸收劑量專用單位拉德(rad)：1rad=100erg/g=0.01Gy1Gy=lJ／kg=100rad吸收劑量適用于任何電離輻射和任何受照物質。它表示物質受照射的結果，不涉及物質獲得輻射能量的微觀過程，而且與采用何種測量方法無關。與照射量不同，它直接采用能量單位來度量，更便于研究物質的輻射效應第一章輻射加工劑量測量方法輻射加工劑量測量的量是吸收劑量3第一章輻射加工劑量測量方法確定輻射劑量測量的基本原則

原則上說，只要受照射物質中所引起的效應與吸收的輻射能量具有確定的關系，這種效應就可用來測定輻射劑量。這樣的效應有電離、發(fā)熱、發(fā)光（激發(fā)）等各種物理變化，氧化還原、裂解、聚合、交聯(lián)、變色、粘度變化等許多化學變化，或由此引起的體系物理性質的變化。

第一章輻射加工劑量測量方法確定輻射劑量測量的基本原則4第一章輻射加工劑量測量方法劑量測量系統(tǒng)是由劑量計、相關的分析儀器及劑量響應曲線（或劑量響應函數(shù)）組成的。劑量計是指測量吸收劑量的器件，如盛有劑量計溶液的安瓶，薄膜等。根據(jù)劑量計計量學性能的優(yōu)劣和用途，可以把測量準確度與精密度都高的、能作為標準使用的劑量計稱為標準劑量計。常規(guī)（工作）劑量計是指那些計量學性能稍差，但操作簡便、供應充分、能用于日常劑量監(jiān)測的劑量計稱為。

在輻射加工劑量測量中，校準常規(guī)劑量計的響應，廣泛使用兩種不同的方法：①量熱計劑量測量系統(tǒng)；②硫酸亞鐵（Fricke）劑量測量系統(tǒng)。

第一章輻射加工劑量測量方法劑量測量系統(tǒng)是由劑量計、相關的5第一章輻射加工劑量測量方法

一、量熱計劑量測量系統(tǒng)

量熱法是一種直接測定吸收劑量的絕對方法?；驹恚喝绻镔|吸收的輻射能量不轉變?yōu)榛瘜W能、光能等量其他形式的能量，只是使物質溫度升高，那么我們可以通過在一定條件下測量被照射物質溫度的變化來確定所吸收的能量。

第一章輻射加工劑量測量方法一、量熱計劑量測量系統(tǒng)6第一章輻射加工劑量測量方法一、量熱計劑量測量系統(tǒng)第一章輻射加工劑量測量方法一、量熱計劑量測量系統(tǒng)7第一章輻射加工劑量測量方法

一、量熱計劑量測量系統(tǒng)第一章輻射加工劑量測量方法

一、量熱計劑量測量系統(tǒng)8第一章輻射加工劑量測量方法

二、電離室（照射量:dQ/dm，單位：C/kg)

電離室是以氣體作介質的，在輻射作用下氣體分子被電離，產生自由電子與正離子。如果在它們的外部加一電場，電子與正離子就會在電場作用下作定向運動，電子向陽極方向運動，正離子則趨向陰極。結果在外測電路上形成電離電流。通常測量照射量用的電離室測量的是對時間的平均電離效應，即一定電壓下產生的穩(wěn)定的電離電流。電離電流一般很小，所以電離室必須與靈敏度較高的靜電計那樣的測量儀器配合使用。D=0.95×R×Nc×K1×K2第一章輻射加工劑量測量方法二、電離室（照射量:dQ9第一章輻射加工劑量測量方法二、電離室

電離室是以氣體作介質的，在輻射作用下氣體分子被電離，產生自由電子與正離子。

指型電離室結構圖電離電流曲線第一章輻射加工劑量測量方法二、電離室10第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）

此法是通過對電子束流密度與電子束能量的測定，根據(jù)被照射物的組成、密度、厚度與其他照射條件計算出被照物中的吸收劑量。加速器所指示的電流與電壓并不確切表示入射電子束的束流強度與能量，必須經過校準與修正。

第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）11第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）12第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計液體化學劑量計是利用輻射在液態(tài)化學體系中引起的化學變化（如氧化、還原、分解等）與體系吸收的輻射能量之間的定量關系來測定吸收劑量的。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計13第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計

ε:為被測離子的摩爾消光系數(shù)（m2·mol-1）；G:為被測離子的輻射化學產額（mol·J-1)；

l：為分光光度計液杯的光程長度（m或cm）；

ρ：為劑量計溶液的密度（g·cm-3或kg·m-3）。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計14第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計

輻射化學產額G（X)為n(x)除以E所得的商.式中，n(x)是某體系吸收平均輻射能量E后，所產生、破壞或變化的物質x的平均量。單位：mol·J-1或（100eV）-1，lmol·J-1=9.65×106(100eV)-1。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計15第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計吸光度A

被定義為：A=log1/T式中，T=I/I0為透射率，I0為入射光通量密度，I為透射光通量密度。第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計16第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計摩爾吸光系數(shù)ε：為比耳定律中的一個系數(shù)，亦稱為摩爾線性吸收系數(shù)或摩爾吸光系數(shù)，它可用如下關系式描述：ε=A/(m×l)式中：A為某一特定波長下的吸光度；m為所研究的吸收物質在溶液中的摩爾濃度；l為液杯中溶液的光程長度。ε的單位為m2·mol-1。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計17第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計18第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計該劑量計提供了測量水中吸收劑量的標準方法，它依賴于電離輻射使酸性水溶液中水輻射產物將Fe2+離子定量的地氧化為Fe3+離子的過程。Fe2+→Fe3+在稀硫酸溶液中Fe3+離子在紫外光區(qū)顯示303nm和224nm處有2個吸收峰，在303nm處Fe2+的影響可以忽略，故通常采用303nm波長來測量Fe3+的濃度變化。實驗在303nm波長下Fe3+的摩爾吸光系數(shù)（ε）值不僅與Fe3+離子標準溶液的制備方法有關，而且受測定的分光光度計性能的影響。

第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計19第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計

測量波長：303nm;測量范圍：40-400（Gy);測量不確定度：2-3%（k=2).第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計20第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計重鉻酸鹽劑量計依據(jù)的反應是由于電離輻射與水相互作用產生的輻解產物可將Cr2O72-中的Cr6+離子還原為Cr3＋離子

Cr2O72-→Cr3＋

重鉻酸根離子（Cr2O72-）在可見光區(qū)350nm和440nm處有2個吸收峰，在350nm有峰，摩爾吸光系數(shù)較大，可用來測量低劑量量程，而平臺440nm處摩爾吸光系數(shù)較低，可用來測量高劑量量程。

第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計21第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計低量程重鉻酸鹽劑量計測量波長：350nm;測量范圍：0.4-5（kGy);測量不確定度：4-5%（k=2).高量程重鉻酸鹽劑量計測量波長：440nm;測量范圍：5-40（kGy);測量不確定度：4-5%（k=2)第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計22第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計23第一章輻射加工劑量測量方法固體劑量計

固態(tài)物質可以是無色的塑料、玻璃、無機或有機晶體、半導體、照相膠片等。側量的輻射效應主要為光學性質的變化，如吸收光譜、發(fā)光光譜的變化；或是電性質的變化，如光電流的變化、發(fā)射電子等。固體劑量計都是相對測量手段，為了獲得準確、重現(xiàn)的結果，每批樣品必須仔細校準，建立量值溯源性，并且校準應盡可能與使用條件一致，并且嚴格控制劑量計的厚度與貯存條件。第一章輻射加工劑量測量方法固體劑量計24第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計

丙氨酸是一種氨基酸，輻照后氨基脫落，形成具有不成對電子的穩(wěn)定的自由基CH3-CH-COOH，成為順磁性物質。自由基濃度(總數(shù))可用專門測量自由基的電子順磁共振（EPR）譜儀定量測量。將測得的結果（如相對波譜峰高）與標準劑量計校準得的劑量響應曲線進行比較，或利用劑量響應函數(shù)公式計算，即可確定吸收劑量。第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計25第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計

測量范圍：0.1-40（kGy);測量不確定度：4-5%（k=2)第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計26第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計丙氨酸劑量計由丙氨酸試劑與黏合劑(例如石蠟)以一定比例均勻混合制成,其綜合性能優(yōu)于其他任何輻射加工劑量計。丙氨酸劑量計可測劑量范圍寬；線性好，在102～104Gy，其線性相關系數(shù)大于0.9999；穩(wěn)定性好，一年中自由基的衰退只有0.5%；測量重復性好；它的輻射吸收性能與水等效，對大多數(shù)輻照物而言，放在其中的丙氨酸劑量計所測吸收劑量可以直接當作輻照物的吸收劑量，無須換算；劑量計結實、體積小、便于郵寄；自由基濃度測量是非破壞性的分析方法，因而可反復測讀。鑒于其良好的劑量學特點，國際原子能機構(IAEA)在1985年選用其推出了用于統(tǒng)一IAEA成員國的吸收劑量量值的“國際劑量保證服務（IDAS）”計劃。近年來，NIST、NPL、GSF、等西方發(fā)達國家正在進行將丙氨酸/EPR劑量計作為參考標準系統(tǒng)的研究。

第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計27第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑量計專門配方的聚甲基丙烯酸甲醋薄片是目前較常用的固體劑量計。無色PMMA(PerspexHX)與紅色PMMA(PerspexRed400與Red4034)已被廣泛采用，英國、加拿大、日本已有專用于劑量測定的商品出售。在照射過的無色透明的PMMA中測量的是由輻射產生的不飽和活性基團（例如＞C=0）在305或314nm波長下的吸光度。厚度為1mm～3mm的PerspexHX，可測1kGy～50kGy的吸收劑量。紅色PMMA照射后在可見光區(qū)（605nm或640nm）測量吸光度變化，測定范圍為1kGy～40kGy。第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑28第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑量計第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑29第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）

輻射顯色染料薄膜劑量計（RCD）是一種很有特色的固態(tài)劑量計。它含有一種無色或接近無色的染料母體（三苯甲烷染料的衍生物）的塑料薄膜照射后會顯色，顯色的程度與吸收劑量有一定的關系，只要測量一定波長下的吸光度變化，即可從校準曲線中得到吸收劑量。一種輻射顯色染料為六羥基乙基付品紅氰化物的尼龍薄膜，照射后的最大光吸收波長為604nm，厚度為50μm的薄膜在604nm下可測至30kGy，采用較低的波長如540nm或510nm可測劑量增大到300kGy。誤差分析表明其測量擴展不確度為6%(k=2)，可以作為一種響應穩(wěn)定、測量簡便、準確可靠的電子束吸收劑量傳遞標準。第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）30第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）31第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑量計CTA也是一種常用測量電子束劑量的薄膜劑量計，其方法是在290nm波長可測量由輻射引起的吸光度變化。這種變化與吸收劑量在很寬的范圍內呈直線關系。該劑量計適用于較高的劑量水平(50kGy～200kGy)。在通常使用的電子束與γ射線照射下，劑量率對響應影106Gy·h-1以上時，照射溫度不影響測量結果，故此劑量計對測量電子劑量特別有用。誤差分析表明其測量擴展不確度為8%(k=2)，可以作為一種測量簡便、準確可靠的電子束吸收劑量工作劑量計。第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑32第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑量計第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑量33第二章

實用劑量學

輻射加工劑量測量的意義和內容1研究與開發(fā)

研究產品中的劑量與輻射效應的關系，各種因素的影響（如劑量、劑量率、溫度、介質、含水量、氣氛、原材料、配方、前處理與后處理工藝等等），建立在一定條件下吸收劑量與輻照物品中產生所需效應之間的關系，確定實現(xiàn)某種產品輻照工藝的最佳劑量水平和劑量限值（即選定工藝劑量）。

第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容34第二章

實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容2輻照裝置確認（鑒定）的目的是驗證輻照裝置是否具備進行輻射加工的能力，證明該裝置能以一種重現(xiàn)、可控制的方式對產品輻照規(guī)定的劑量。裝置確認包括對加工設備的檢驗，運行參數(shù)的刻度與穩(wěn)定性考驗，劑量測量系統(tǒng)的校準，檢驗模擬產品或產品中吸收劑量與劑量分布的值及其重現(xiàn)性。劑量測量包括測量輻射源到輻照位置的重復性，輻照場劑量分布，產品單元的劑量分布，一定堆積密度和裝載模式的產品中運行參數(shù)如產品傳輸速度和工位停頓時間與產品吸收劑量的關系，以確認典型密度范圍內產品在特定輻照條件下所受到的劑量、劑量分布和劑量不均勻度，以及它們的準確性與重復性，是否滿足規(guī)定的要求。第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容35第二章

實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容3.輻照工藝確認當對新產品實施輻照時（或產品規(guī)格改變時），應對產品的輻照工藝進行工藝確認。工藝確認的目的是要保證該工藝能滿足對產品吸收劑量的要求。對于給定的產品裝載模式，應繪制其輻照單元的吸收劑量分布圖，測量產品劑量分布的目的是取得總體平均劑量值與劑量不均勻度，以及確定最大劑量、最小劑量的位置，并選定日常劑量監(jiān)測位置。靜態(tài)輻照時必須預先測定空場的劑量分布，繪制等劑量曲線，選定產品堆碼的確切位置與方式，制定產品翻轉、移位的正確程序。通過劑量分布測量，驗證總平均劑量與劑量不均勻度是否滿足加工工藝的要求，針對放在選定輻照位置上一定密度的產品與堆碼翻轉方式確定所需的輻照時間。第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容36第二章

實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容4.日常劑量監(jiān)測輻照裝置日常運行中除了通過監(jiān)測刻度過的輻照運行參數(shù)進行加工控制外，要求把劑量計置于產品輻照箱最大劑量或最小劑量位置（也可放在其他布放與卸下較為方便的位置，不過該處的劑量值應已被確定并重現(xiàn)）進行現(xiàn)場監(jiān)測。同時，通過對加工運行參數(shù)進行監(jiān)督控制，來保證產品獲得的吸收劑量與其分布在工藝劑量范圍內，并盡可能提高輻照效率。劑量測量作為一種獨立的監(jiān)控手段，必要時也可同時采用檢驗產品中的輻射效應進行控制。此外，還應定期標定輻照場，核對產品劑量不均勻度，檢驗裝置運行參數(shù)與產品劑量的關系。為避免產生重復照射或漏照，產品箱上盡可能貼有目視輻照指示片。當輻射源的活度與結構、運行參數(shù)、產品密度以及其他能影響劑量分布的因素發(fā)生變化時，應重新測定劑量分布。第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容37第二章

實用劑量學不同材料中吸收劑量的換算

輻射加工中劑量測量的具體方法是把劑量計插人產品或其模擬物中的適當位置，當劑量計本身有相當體積的情況下實際測得的是劑量計本身的吸收劑量。只有劑量體系與照射樣品的原子組成、密度、形狀、容器及照射條件完全相同，劑量體系的吸收劑量才能代表樣品中的吸收劑量。當劑量計與產品由輻射吸收特性差異較大的不同物質組成時，即使它們在同樣情況下照射，兩者的吸收劑量并不相同，必須進行適當?shù)膿Q算。第二章實用劑量學不同材料中吸收劑量的換算38第二章

實用劑量學電子束實用劑量學在無劑量率效應的情況下，適于測量γ射線的劑量計也可用來測量電子束劑量。由于電子束射程短，劑量率高，劑量分布不太均勻，而且會產生電荷積累和溫度升高等問題，選用的劑量計必須充分考慮這些特點由于電子束射程短，劑量分布梯度大，日常檢測劑量與劑量分布通常采用空間分辨能力高的薄膜劑量計進行劑量測量。

第二章實用劑量學電子束實用劑量學39第二章

實用劑量學電子束實用劑量學1

深度劑量分布深度劑量分布曲線給出了電子束垂直于介質平面人射時，沿射束中心軸吸收劑量隨深度變化的關系。典型的深度劑量分布曲線開始隨著被照物深度的增加由于散射電子造成的積累使劑量值逐漸增大，到劑量值達到最大值后逐漸下降，一定距離后下降加速，再變得緩慢并與橫軸相交。第二章實用劑量學電子束實用劑量學40第二章

實用劑量學電子束實用劑量學1

深度劑量分布

實際射程Rp為深度劑量分布曲線上幾乎直線下降拐點處的切線與韌致輻射本底外推線的交點所對應的深度，這時的實際射程也就是外推射程Rex。

第二章實用劑量學電子束實用劑量學41第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

射程與能量的關系電子在給定材料中穿透的能力幾乎正比于它們的初始能量。利用這種關系可確定電子束的能量。所以電子束能量常常采用簡單易行的射程法進行測量，通過射程測定，再從圖表或計算公式由射程一能量關系確定電子束能量。

第二章實用劑量學電子束實用劑量學42第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

射程與能量的關系第二章實用劑量學電子束實用劑量學43第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

電子束能量測量電子束能量可以用磁偏轉、核反應及射程法測定。射程法比較方便，它是基于在某種材料中測得的射程，按已知的射程一能量關系確定電子束能量。對于聚苯乙烯吸收體EP與RP有如下關系第二章實用劑量學電子束實用劑量學44第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

電子束能量測量第二章實用劑量學電子束實用劑量學45第三章劑量計的分類、選擇和校準

一、劑量計的分類

根據(jù)劑量計量學性能的優(yōu)劣和用途，可以把測量準確度與精密度都高的，能作標準使用的劑量計稱為標準劑量計。把那些計量學性能稍差些，但操作簡便，供應充分，能用于日常劑量監(jiān)測的劑量計稱為工作劑量計。第三章劑量計的分類、選擇和校準

一、劑量計的分類46第三章劑量計的分類、選擇和校準一、劑量計的分類

工作劑量計（即常規(guī)劑量計）

可用來測量輻射場與產品劑量分布及進行日常劑量監(jiān)測，控制加工工藝與保證產品質量。常規(guī)劑量計通常是一些無色或彩色的塑料薄膜薄片與液體化學劑量計，前者使用前必須經標準劑量計校準。它們受到輻照后會引起吸光光譜的變化，利用分光光度計選擇適當?shù)牟ㄩL測量薄膜與溶液輻照前后吸光度的變化，即可直接從校準曲線（劑量響應曲線）或計算公式確定吸收劑量。

第三章劑量計的分類、選擇和校準一、劑量計的分類47第三章劑量計的分類、選擇和校準劑量計的校準劑量測量系統(tǒng)校準的目的是用準確可靠的吸收劑量值來標定劑量計的輻射響應，獲得劑量響應校準曲線或劑量響應函數(shù)，建立劑量量值的溯源性。第三章劑量計的分類、選擇和校準劑量計的校準48第四章劑量測量的標準化與測量質量保證

劑量測量在輻射加工中有重要的技術意義，這已是眾所周知并受到重視的原因。提高劑量測量的準確度和精密度，確保產品接受一定程度上高于有效劑量和適宜的劑量不均勻度，就可以在保證輻照質量下盡可能提高輻照效率和經濟效益。此外，劑量測量還有重要的法律意義。例如，對輻照裝置的批準認可，某項工藝的生效，輻照質量I議的仲裁都有大量的計量認證、劑量測量工作要做。

第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量在輻射加工中49第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量的標準化劑量測量的標準化可以使測得的吸收劑量量值準確一致實現(xiàn)劑量測量的標準化，需要研制準確、重現(xiàn)的標準劑量測量系統(tǒng)定期用國家標準劑量計校準現(xiàn)場所有的工作劑量計才能建立量值溯源性，達到國內吸收劑量量值的準確一致第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量的標準化50第四章劑量測量的標準化與測量質量保證

量值溯源系統(tǒng)

第四章劑量測量的標準化與測量質量保證51第四章劑量測量的標準化與測量質量保證

量值溯源系統(tǒng)第四章劑量測量的標準化與測量質量保證52第四章劑量測量的標準化與測量質量保證建立量值溯源性的具體途徑

第四章劑量測量的標準化與測量質量保證建立量值溯源性的具體途53第四章劑量測量的標準化與測量質量保證國家劑量保證服務（NDAS）國家計量院（NIM)郵寄丙氨酸劑量計給各輻射加工單位（用戶）；用戶將丙氨酸劑量計照射，用戶用自己的工作劑量計給出丙氨酸劑量計的吸收劑量值Di；用戶將Di值報給NIM，并將丙氨酸劑量計郵寄給NIM作劑量評價；NIM用電子自旋共振(ESR)譜儀測量丙氨酸劑量計中的自由基數(shù)目，根據(jù)其ESR譜和丙氨酸劑量計的校準曲線，確定其吸收劑量值D0。NIM根據(jù)Di和D0值，計算相對偏差(Di一D0)/D0，若偏差小于5%，則認為用戶給出的吸收劑量值Di是好的;偏差小于10%，則認為用戶給出的吸收劑量值Di是可接受的；偏差大于10%，則認為用戶給出的吸收劑量值Di是可接受的；最后NIM將測量結果（相對偏差）開具證書發(fā)給用戶。

第四章劑量測量的標準化與測量質量保證國家劑量保證服務（ND54第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量質量保證具體保證劑量測量質量重要因素

(1)儀器設備：必須滿足測量能力的要求，計量器具應檢定合格；(2)工作環(huán)境：包括溫度、濕度、光照及整齊衛(wèi)生等滿足測量工作的正常進行；(3)人員素質：經過專業(yè)培訓，考核合格；(4)

規(guī)章制度：制定切實可行的保證測量工作準確可靠的工作和管理制度，嚴格執(zhí)行；(5)

操作規(guī)程和技術法規(guī)：按劑量測量系統(tǒng)及其應用方法的規(guī)程進行操作。第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量質量保證55第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量質量保證劑量測量結果的不確定度大小反映了劑量測量的質量優(yōu)劣；劑量測量質量可以從劑量測量方法學特征，劑量學性能和測量結果的不確定度評定來分析。第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量質量保證56第五章劑量分布與測量

輻照裝置劑量分布的測量用于測量輻照裝置劑量分布的材料的密度，應與有待該輻照裝置加工的產品的堆積密度相同，并且應按設計的體積限度裝滿輻照容器。劑量計應布滿每一個選擇的輻照容器。劑量計的數(shù)量和定位將決定劑量分布測量的空間分辨能力。劑量計經輻照后回收和讀數(shù)，確定最小最大劑量區(qū)域與不均勻度，并記錄備案。

第五章劑量分布與測量

輻照裝置劑量分布的測量57第五章劑量分布與測量產品中劑量分布的測量

測量產品中吸收劑量分布測量的目的是獲得輻照產品的總平均劑量值與劑量不均勻度，以及確定Dmax與Dmin的位置，并選定日常劑計監(jiān)測位置。劑量分布應采用在整個產品或模擬產品輻照箱中按三維空間網(wǎng)格方式均勻布置劑員計的方法，并針對較寬的產品密度范圍進行測量。對于連續(xù)輻照裝置，可以在產品輻照箱中按網(wǎng)格式布放一定量的劑量計，根據(jù)箱體和測量要求可以布放27(3×9)，45(3×15或5×9)，75(5×15)或125(5×25)個劑量計。箱內裝滿—定堆積密度的產品或模擬產品，在與實際運行下堆積密度相同的條件下進行輻照。第五章劑量分布與測量產品中劑量分布的測量58第五章劑量分布與測量產品中劑量分布的測量

吸收劑量不均勻度（通常要求小于2）

第五章劑量分布與測量產品中劑量分布的測量59第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制

一裝置的安裝鑒定和運行鑒定（確認）

二加工性能鑒定（確認）三日常生產檢測

四輻射加工產品質量的控制

五記錄與存檔

第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制

一裝置的安裝鑒定60第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制一、安裝鑒定是通過獲取數(shù)據(jù)并文件證明輻照裝置及其相關聯(lián)的所有儀器設備都是按照計劃書來提供并安裝的認定。安裝鑒定的目的是證明輻射源、與其配套的設備和測量儀器是按相關的規(guī)范進行了提供或安裝。安裝鑒定包括：輻射源、與其配套的加工設備和測量儀器的文件，建立使用它們的試驗、運行以及校準程序和確認它們符合規(guī)范運行。有效的安裝鑒定將確保輻照裝置的可靠和正確運行，并保證授予產品所需要的吸收劑量。第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制61第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制二、運行鑒定是通過獲取數(shù)據(jù)并文件證明儀器設備安裝運行符合運行程序預定標準使用限額的認定。運行鑒定中劑量測量的目的是建立基本數(shù)據(jù)，評價該裝置在其運行的條件范圍內，對每個輻照產品預期的輻照參數(shù)和加工參數(shù)是否有效,是否與預期相符，是否可以重復。加工產品箱內產品接受的吸收劑量既依賴于輻照參數(shù)，也依賴于加工參數(shù)。

第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制二、運行鑒定是通過獲取62第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制三、加工性能確認是通過獲取客觀證據(jù)并文件證明按符合運行程序的安裝和操作形式運行的裝置始終按預定標準來生產符合規(guī)格的產品的認定，也既是針對某一具體產品在加工時將其（包括：產品包裝尺寸、裝載模式、產品密度等）參數(shù)固定下來，以便這種產品得到完全相同的加工。其目的是：輻照加工中常與要求的最低有效劑量和最高耐受劑量有關。對于給定的應用，應按法規(guī)（或標準）的要求規(guī)定一個或兩個劑量限值。為保證能夠滿足特定產品吸收劑量的要求，在加工性能確認時應采用劑量測量的方法決定適宜的加工參數(shù)，在特定產品和產品裝載模式的加工產品箱中進行吸收劑量分布圖測定可滿足這一要求。第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制三、加工性能確認是通過63第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制四日常生產檢測的內容對于γ射線輻射加工，輻照裝置日常運行中除了通過監(jiān)測刻度過的輻照運行參數(shù)進行加工控制外，還應把劑量計置于產品輻照箱最大劑量和最小劑量位置或放在裝卸方便的部位進行監(jiān)測，但監(jiān)測位置的劑量值應與最大劑量或最小劑量有確定關系，記錄在案，并能重現(xiàn)。

第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制四日常生產檢測的內容64第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制四日常生產檢測的內容對于電子束輻射加工裝置，主要是通過對加工運行參數(shù)進行監(jiān)督控制，來保證產品獲得的吸收劑量與其分布均在工藝劑量范圍內，并盡可能提高輻照效率。監(jiān)控對象應是全部加工運行參數(shù)，即束流、束能量、掃描寬度及產品傳輸速度。在束流、束能量不穩(wěn)定時必須及時調整。產品輻照前應監(jiān)測入射束的總束流。劑量測量作為一種獨立的監(jiān)控手段，必要時也可同時采用測量產品中的輻射效應進行控制。第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制四日常生產檢測的內容65第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制四日常生產檢測的內容定期標定輻照場，核對產品的劑量不均勻度，檢驗裝置運行參數(shù)與產品劑量的關系。當輻射源的活度與結構、運行參數(shù)、產品密度以及其它可能影響劑量分布的因素發(fā)生變化時，應重新測定劑量分布。第六章輻照裝置的運行和加工的質量控制四日常生產檢測的內容66謝謝!

謝謝!

67輻射加工劑量學與質量控制概論

張彥立中國計量科學研究院電離輻射與醫(yī)學所2015年4月

輻射加工劑量學與質量控制概論張彥立68一、引言電離輻射劑量學：是一門研究輻射測量的學科，主要研究電離輻射與其能量在物質中的減弱、傳遞與吸收的規(guī)律；受照射物質內的劑量分布與輻射場的關系；輻射劑量與有關輻射效應之間的聯(lián)系；測量輻射劑量的儀器方法、計算技術及有關參數(shù)；以及劑量測量在有關領域中的實際應用。輻射加工劑量學（也稱高劑量學）：涉及輻射加工研究、開發(fā)、生產中劑量測量的研究和應用，是輻射劑量學領域中比較活躍的一個分支。它是隨著輻射加工事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。就輻射加工而言，嚴格控制輻照工藝質量是保證被輻照產品質量的關鍵，而劑量測量的質量則是輻照質量控制的核心和基礎。一、引言電離輻射劑量學：是一門研究輻射測量的學科，主要研究電69第一章輻射加工劑量測量方法輻射加工劑量測量的量是吸收劑量:吸收劑量的定義:D=dE/dm吸收劑量的Si單位為:J/kg，單位的專名為戈瑞(Gy)，在1986年以后，戈瑞已取代現(xiàn)有的吸收劑量專用單位拉德(rad)：1rad=100erg/g=0.01Gy1Gy=lJ／kg=100rad吸收劑量適用于任何電離輻射和任何受照物質。它表示物質受照射的結果，不涉及物質獲得輻射能量的微觀過程，而且與采用何種測量方法無關。與照射量不同，它直接采用能量單位來度量，更便于研究物質的輻射效應第一章輻射加工劑量測量方法輻射加工劑量測量的量是吸收劑量70第一章輻射加工劑量測量方法確定輻射劑量測量的基本原則

原則上說，只要受照射物質中所引起的效應與吸收的輻射能量具有確定的關系，這種效應就可用來測定輻射劑量。這樣的效應有電離、發(fā)熱、發(fā)光（激發(fā)）等各種物理變化，氧化還原、裂解、聚合、交聯(lián)、變色、粘度變化等許多化學變化，或由此引起的體系物理性質的變化。

第一章輻射加工劑量測量方法確定輻射劑量測量的基本原則71第一章輻射加工劑量測量方法劑量測量系統(tǒng)是由劑量計、相關的分析儀器及劑量響應曲線（或劑量響應函數(shù)）組成的。劑量計是指測量吸收劑量的器件，如盛有劑量計溶液的安瓶，薄膜等。根據(jù)劑量計計量學性能的優(yōu)劣和用途，可以把測量準確度與精密度都高的、能作為標準使用的劑量計稱為標準劑量計。常規(guī)（工作）劑量計是指那些計量學性能稍差，但操作簡便、供應充分、能用于日常劑量監(jiān)測的劑量計稱為。

在輻射加工劑量測量中，校準常規(guī)劑量計的響應，廣泛使用兩種不同的方法：①量熱計劑量測量系統(tǒng)；②硫酸亞鐵（Fricke）劑量測量系統(tǒng)。

第一章輻射加工劑量測量方法劑量測量系統(tǒng)是由劑量計、相關的72第一章輻射加工劑量測量方法

一、量熱計劑量測量系統(tǒng)

量熱法是一種直接測定吸收劑量的絕對方法?；驹恚喝绻镔|吸收的輻射能量不轉變?yōu)榛瘜W能、光能等量其他形式的能量，只是使物質溫度升高，那么我們可以通過在一定條件下測量被照射物質溫度的變化來確定所吸收的能量。

第一章輻射加工劑量測量方法一、量熱計劑量測量系統(tǒng)73第一章輻射加工劑量測量方法一、量熱計劑量測量系統(tǒng)第一章輻射加工劑量測量方法一、量熱計劑量測量系統(tǒng)74第一章輻射加工劑量測量方法

一、量熱計劑量測量系統(tǒng)第一章輻射加工劑量測量方法

一、量熱計劑量測量系統(tǒng)75第一章輻射加工劑量測量方法

二、電離室（照射量:dQ/dm，單位：C/kg)

電離室是以氣體作介質的，在輻射作用下氣體分子被電離，產生自由電子與正離子。如果在它們的外部加一電場，電子與正離子就會在電場作用下作定向運動，電子向陽極方向運動，正離子則趨向陰極。結果在外測電路上形成電離電流。通常測量照射量用的電離室測量的是對時間的平均電離效應，即一定電壓下產生的穩(wěn)定的電離電流。電離電流一般很小，所以電離室必須與靈敏度較高的靜電計那樣的測量儀器配合使用。D=0.95×R×Nc×K1×K2第一章輻射加工劑量測量方法二、電離室（照射量:dQ76第一章輻射加工劑量測量方法二、電離室

電離室是以氣體作介質的，在輻射作用下氣體分子被電離，產生自由電子與正離子。

指型電離室結構圖電離電流曲線第一章輻射加工劑量測量方法二、電離室77第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）

此法是通過對電子束流密度與電子束能量的測定，根據(jù)被照射物的組成、密度、厚度與其他照射條件計算出被照物中的吸收劑量。加速器所指示的電流與電壓并不確切表示入射電子束的束流強度與能量，必須經過校準與修正。

第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）78第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）第一章輻射加工劑量測量方法電子束流密度計（電子注量儀）79第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計液體化學劑量計是利用輻射在液態(tài)化學體系中引起的化學變化（如氧化、還原、分解等）與體系吸收的輻射能量之間的定量關系來測定吸收劑量的。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計80第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計

ε:為被測離子的摩爾消光系數(shù)（m2·mol-1）；G:為被測離子的輻射化學產額（mol·J-1)；

l：為分光光度計液杯的光程長度（m或cm）；

ρ：為劑量計溶液的密度（g·cm-3或kg·m-3）。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計81第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計

輻射化學產額G（X)為n(x)除以E所得的商.式中，n(x)是某體系吸收平均輻射能量E后，所產生、破壞或變化的物質x的平均量。單位：mol·J-1或（100eV）-1，lmol·J-1=9.65×106(100eV)-1。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計82第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計吸光度A

被定義為：A=log1/T式中，T=I/I0為透射率，I0為入射光通量密度，I為透射光通量密度。第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計83第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計摩爾吸光系數(shù)ε：為比耳定律中的一個系數(shù)，亦稱為摩爾線性吸收系數(shù)或摩爾吸光系數(shù)，它可用如下關系式描述：ε=A/(m×l)式中：A為某一特定波長下的吸光度；m為所研究的吸收物質在溶液中的摩爾濃度；l為液杯中溶液的光程長度。ε的單位為m2·mol-1。

第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計84第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計第一章輻射加工劑量測量方法二、液體化學劑量計85第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計該劑量計提供了測量水中吸收劑量的標準方法，它依賴于電離輻射使酸性水溶液中水輻射產物將Fe2+離子定量的地氧化為Fe3+離子的過程。Fe2+→Fe3+在稀硫酸溶液中Fe3+離子在紫外光區(qū)顯示303nm和224nm處有2個吸收峰，在303nm處Fe2+的影響可以忽略，故通常采用303nm波長來測量Fe3+的濃度變化。實驗在303nm波長下Fe3+的摩爾吸光系數(shù)（ε）值不僅與Fe3+離子標準溶液的制備方法有關，而且受測定的分光光度計性能的影響。

第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計86第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計

測量波長：303nm;測量范圍：40-400（Gy);測量不確定度：2-3%（k=2).第一章輻射加工劑量測量方法硫酸亞鐵(Fricke)劑量計87第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計重鉻酸鹽劑量計依據(jù)的反應是由于電離輻射與水相互作用產生的輻解產物可將Cr2O72-中的Cr6+離子還原為Cr3＋離子

Cr2O72-→Cr3＋

重鉻酸根離子（Cr2O72-）在可見光區(qū)350nm和440nm處有2個吸收峰，在350nm有峰，摩爾吸光系數(shù)較大，可用來測量低劑量量程，而平臺440nm處摩爾吸光系數(shù)較低，可用來測量高劑量量程。

第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計88第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計低量程重鉻酸鹽劑量計測量波長：350nm;測量范圍：0.4-5（kGy);測量不確定度：4-5%（k=2).高量程重鉻酸鹽劑量計測量波長：440nm;測量范圍：5-40（kGy);測量不確定度：4-5%（k=2)第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計89第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計第一章輻射加工劑量測量方法重鉻酸鹽劑量計90第一章輻射加工劑量測量方法固體劑量計

固態(tài)物質可以是無色的塑料、玻璃、無機或有機晶體、半導體、照相膠片等。側量的輻射效應主要為光學性質的變化，如吸收光譜、發(fā)光光譜的變化；或是電性質的變化，如光電流的變化、發(fā)射電子等。固體劑量計都是相對測量手段，為了獲得準確、重現(xiàn)的結果，每批樣品必須仔細校準，建立量值溯源性，并且校準應盡可能與使用條件一致，并且嚴格控制劑量計的厚度與貯存條件。第一章輻射加工劑量測量方法固體劑量計91第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計

丙氨酸是一種氨基酸，輻照后氨基脫落，形成具有不成對電子的穩(wěn)定的自由基CH3-CH-COOH，成為順磁性物質。自由基濃度(總數(shù))可用專門測量自由基的電子順磁共振（EPR）譜儀定量測量。將測得的結果（如相對波譜峰高）與標準劑量計校準得的劑量響應曲線進行比較，或利用劑量響應函數(shù)公式計算，即可確定吸收劑量。第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計92第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計

測量范圍：0.1-40（kGy);測量不確定度：4-5%（k=2)第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計93第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計丙氨酸劑量計由丙氨酸試劑與黏合劑(例如石蠟)以一定比例均勻混合制成,其綜合性能優(yōu)于其他任何輻射加工劑量計。丙氨酸劑量計可測劑量范圍寬；線性好，在102～104Gy，其線性相關系數(shù)大于0.9999；穩(wěn)定性好，一年中自由基的衰退只有0.5%；測量重復性好；它的輻射吸收性能與水等效，對大多數(shù)輻照物而言，放在其中的丙氨酸劑量計所測吸收劑量可以直接當作輻照物的吸收劑量，無須換算；劑量計結實、體積小、便于郵寄；自由基濃度測量是非破壞性的分析方法，因而可反復測讀。鑒于其良好的劑量學特點，國際原子能機構(IAEA)在1985年選用其推出了用于統(tǒng)一IAEA成員國的吸收劑量量值的“國際劑量保證服務（IDAS）”計劃。近年來，NIST、NPL、GSF、等西方發(fā)達國家正在進行將丙氨酸/EPR劑量計作為參考標準系統(tǒng)的研究。

第一章輻射加工劑量測量方法丙氨酸/ESR劑量計94第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑量計專門配方的聚甲基丙烯酸甲醋薄片是目前較常用的固體劑量計。無色PMMA(PerspexHX)與紅色PMMA(PerspexRed400與Red4034)已被廣泛采用，英國、加拿大、日本已有專用于劑量測定的商品出售。在照射過的無色透明的PMMA中測量的是由輻射產生的不飽和活性基團（例如＞C=0）在305或314nm波長下的吸光度。厚度為1mm～3mm的PerspexHX，可測1kGy～50kGy的吸收劑量。紅色PMMA照射后在可見光區(qū)（605nm或640nm）測量吸光度變化，測定范圍為1kGy～40kGy。第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑95第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑量計第一章輻射加工劑量測量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）劑96第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）

輻射顯色染料薄膜劑量計（RCD）是一種很有特色的固態(tài)劑量計。它含有一種無色或接近無色的染料母體（三苯甲烷染料的衍生物）的塑料薄膜照射后會顯色，顯色的程度與吸收劑量有一定的關系，只要測量一定波長下的吸光度變化，即可從校準曲線中得到吸收劑量。一種輻射顯色染料為六羥基乙基付品紅氰化物的尼龍薄膜，照射后的最大光吸收波長為604nm，厚度為50μm的薄膜在604nm下可測至30kGy，采用較低的波長如540nm或510nm可測劑量增大到300kGy。誤差分析表明其測量擴展不確度為6%(k=2)，可以作為一種響應穩(wěn)定、測量簡便、準確可靠的電子束吸收劑量傳遞標準。第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）97第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）第一章輻射加工劑量測量方法輻射顯色薄膜劑量計（RCD）98第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑量計CTA也是一種常用測量電子束劑量的薄膜劑量計，其方法是在290nm波長可測量由輻射引起的吸光度變化。這種變化與吸收劑量在很寬的范圍內呈直線關系。該劑量計適用于較高的劑量水平(50kGy～200kGy)。在通常使用的電子束與γ射線照射下，劑量率對響應影106Gy·h-1以上時，照射溫度不影響測量結果，故此劑量計對測量電子劑量特別有用。誤差分析表明其測量擴展不確度為8%(k=2)，可以作為一種測量簡便、準確可靠的電子束吸收劑量工作劑量計。第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑99第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑量計第一章輻射加工劑量測量方法CTA（三醋酸纖維素）薄膜劑量100第二章

實用劑量學

輻射加工劑量測量的意義和內容1研究與開發(fā)

研究產品中的劑量與輻射效應的關系，各種因素的影響（如劑量、劑量率、溫度、介質、含水量、氣氛、原材料、配方、前處理與后處理工藝等等），建立在一定條件下吸收劑量與輻照物品中產生所需效應之間的關系，確定實現(xiàn)某種產品輻照工藝的最佳劑量水平和劑量限值（即選定工藝劑量）。

第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容101第二章

實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容2輻照裝置確認（鑒定）的目的是驗證輻照裝置是否具備進行輻射加工的能力，證明該裝置能以一種重現(xiàn)、可控制的方式對產品輻照規(guī)定的劑量。裝置確認包括對加工設備的檢驗，運行參數(shù)的刻度與穩(wěn)定性考驗，劑量測量系統(tǒng)的校準，檢驗模擬產品或產品中吸收劑量與劑量分布的值及其重現(xiàn)性。劑量測量包括測量輻射源到輻照位置的重復性，輻照場劑量分布，產品單元的劑量分布，一定堆積密度和裝載模式的產品中運行參數(shù)如產品傳輸速度和工位停頓時間與產品吸收劑量的關系，以確認典型密度范圍內產品在特定輻照條件下所受到的劑量、劑量分布和劑量不均勻度，以及它們的準確性與重復性，是否滿足規(guī)定的要求。第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容102第二章

實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容3.輻照工藝確認當對新產品實施輻照時（或產品規(guī)格改變時），應對產品的輻照工藝進行工藝確認。工藝確認的目的是要保證該工藝能滿足對產品吸收劑量的要求。對于給定的產品裝載模式，應繪制其輻照單元的吸收劑量分布圖，測量產品劑量分布的目的是取得總體平均劑量值與劑量不均勻度，以及確定最大劑量、最小劑量的位置，并選定日常劑量監(jiān)測位置。靜態(tài)輻照時必須預先測定空場的劑量分布，繪制等劑量曲線，選定產品堆碼的確切位置與方式，制定產品翻轉、移位的正確程序。通過劑量分布測量，驗證總平均劑量與劑量不均勻度是否滿足加工工藝的要求，針對放在選定輻照位置上一定密度的產品與堆碼翻轉方式確定所需的輻照時間。第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容103第二章

實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容4.日常劑量監(jiān)測輻照裝置日常運行中除了通過監(jiān)測刻度過的輻照運行參數(shù)進行加工控制外，要求把劑量計置于產品輻照箱最大劑量或最小劑量位置（也可放在其他布放與卸下較為方便的位置，不過該處的劑量值應已被確定并重現(xiàn)）進行現(xiàn)場監(jiān)測。同時，通過對加工運行參數(shù)進行監(jiān)督控制，來保證產品獲得的吸收劑量與其分布在工藝劑量范圍內，并盡可能提高輻照效率。劑量測量作為一種獨立的監(jiān)控手段，必要時也可同時采用檢驗產品中的輻射效應進行控制。此外，還應定期標定輻照場，核對產品劑量不均勻度，檢驗裝置運行參數(shù)與產品劑量的關系。為避免產生重復照射或漏照，產品箱上盡可能貼有目視輻照指示片。當輻射源的活度與結構、運行參數(shù)、產品密度以及其他能影響劑量分布的因素發(fā)生變化時，應重新測定劑量分布。第二章實用劑量學輻射加工劑量測量的意義和內容104第二章

實用劑量學不同材料中吸收劑量的換算

輻射加工中劑量測量的具體方法是把劑量計插人產品或其模擬物中的適當位置，當劑量計本身有相當體積的情況下實際測得的是劑量計本身的吸收劑量。只有劑量體系與照射樣品的原子組成、密度、形狀、容器及照射條件完全相同，劑量體系的吸收劑量才能代表樣品中的吸收劑量。當劑量計與產品由輻射吸收特性差異較大的不同物質組成時，即使它們在同樣情況下照射，兩者的吸收劑量并不相同，必須進行適當?shù)膿Q算。第二章實用劑量學不同材料中吸收劑量的換算105第二章

實用劑量學電子束實用劑量學在無劑量率效應的情況下，適于測量γ射線的劑量計也可用來測量電子束劑量。由于電子束射程短，劑量率高，劑量分布不太均勻，而且會產生電荷積累和溫度升高等問題，選用的劑量計必須充分考慮這些特點由于電子束射程短，劑量分布梯度大，日常檢測劑量與劑量分布通常采用空間分辨能力高的薄膜劑量計進行劑量測量。

第二章實用劑量學電子束實用劑量學106第二章

實用劑量學電子束實用劑量學1

深度劑量分布深度劑量分布曲線給出了電子束垂直于介質平面人射時，沿射束中心軸吸收劑量隨深度變化的關系。典型的深度劑量分布曲線開始隨著被照物深度的增加由于散射電子造成的積累使劑量值逐漸增大，到劑量值達到最大值后逐漸下降，一定距離后下降加速，再變得緩慢并與橫軸相交。第二章實用劑量學電子束實用劑量學107第二章

實用劑量學電子束實用劑量學1

深度劑量分布

實際射程Rp為深度劑量分布曲線上幾乎直線下降拐點處的切線與韌致輻射本底外推線的交點所對應的深度，這時的實際射程也就是外推射程Rex。

第二章實用劑量學電子束實用劑量學108第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

射程與能量的關系電子在給定材料中穿透的能力幾乎正比于它們的初始能量。利用這種關系可確定電子束的能量。所以電子束能量常常采用簡單易行的射程法進行測量，通過射程測定，再從圖表或計算公式由射程一能量關系確定電子束能量。

第二章實用劑量學電子束實用劑量學109第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

射程與能量的關系第二章實用劑量學電子束實用劑量學110第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

電子束能量測量電子束能量可以用磁偏轉、核反應及射程法測定。射程法比較方便，它是基于在某種材料中測得的射程，按已知的射程一能量關系確定電子束能量。對于聚苯乙烯吸收體EP與RP有如下關系第二章實用劑量學電子束實用劑量學111第二章

實用劑量學電子束實用劑量學

電子束能量測量第二章實用劑量學電子束實用劑量學112第三章劑量計的分類、選擇和校準

一、劑量計的分類

根據(jù)劑量計量學性能的優(yōu)劣和用途，可以把測量準確度與精密度都高的，能作標準使用的劑量計稱為標準劑量計。把那些計量學性能稍差些，但操作簡便，供應充分，能用于日常劑量監(jiān)測的劑量計稱為工作劑量計。第三章劑量計的分類、選擇和校準

一、劑量計的分類113第三章劑量計的分類、選擇和校準一、劑量計的分類

工作劑量計（即常規(guī)劑量計）

可用來測量輻射場與產品劑量分布及進行日常劑量監(jiān)測，控制加工工藝與保證產品質量。常規(guī)劑量計通常是一些無色或彩色的塑料薄膜薄片與液體化學劑量計，前者使用前必須經標準劑量計校準。它們受到輻照后會引起吸光光譜的變化，利用分光光度計選擇適當?shù)牟ㄩL測量薄膜與溶液輻照前后吸光度的變化，即可直接從校準曲線（劑量響應曲線）或計算公式確定吸收劑量。

第三章劑量計的分類、選擇和校準一、劑量計的分類114第三章劑量計的分類、選擇和校準劑量計的校準劑量測量系統(tǒng)校準的目的是用準確可靠的吸收劑量值來標定劑量計的輻射響應，獲得劑量響應校準曲線或劑量響應函數(shù)，建立劑量量值的溯源性。第三章劑量計的分類、選擇和校準劑量計的校準115第四章劑量測量的標準化與測量質量保證

劑量測量在輻射加工中有重要的技術意義，這已是眾所周知并受到重視的原因。提高劑量測量的準確度和精密度，確保產品接受一定程度上高于有效劑量和適宜的劑量不均勻度，就可以在保證輻照質量下盡可能提高輻照效率和經濟效益。此外，劑量測量還有重要的法律意義。例如，對輻照裝置的批準認可，某項工藝的生效，輻照質量I議的仲裁都有大量的計量認證、劑量測量工作要做。

第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量在輻射加工中116第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量的標準化劑量測量的標準化可以使測得的吸收劑量量值準確一致實現(xiàn)劑量測量的標準化，需要研制準確、重現(xiàn)的標準劑量測量系統(tǒng)定期用國家標準劑量計校準現(xiàn)場所有的工作劑量計才能建立量值溯源性，達到國內吸收劑量量值的準確一致第四章劑量測量的標準化與測量質量保證劑量測量的標準化117第四章劑量測量的標準化與測量質量保證

量值溯源系統(tǒng)

第四章劑量測量的標準化與測量質量保證118第四章劑量測量的標準化與測量質量保證

量值溯源系統(tǒng)第四章劑量測量的標準化與測量質量保證119第四章劑量測量的標準化與測量質量保證建立量值溯源性的具體途徑

第四章劑量測量的標準化與測量質量保證建立量值溯源性的具體途120第四章劑量測量的標準化與測量質量保證國家劑量保證服務（NDAS）國家計量院（NIM)郵寄丙氨酸劑量計給各輻射加工單位（用戶）；用戶將丙氨酸劑量計照射，用戶用自己的工作劑量計給出丙氨酸劑量計的吸收劑量值Di；用戶將Di值報給NIM，并將丙氨酸劑量計郵寄給NIM作劑量評價；NIM用電子自旋共振(ESR)譜儀測量丙氨酸劑量計中的自由基數(shù)目，根據(jù)其ESR譜和丙氨酸劑量計的校準曲線，確定其吸收劑量值D0。NIM根據(jù)Di和D0值，計算相對偏差(Di一D0)/D0，若偏差小于5%，則認為用戶給出的吸收劑量值Di是好的;偏差小于10%，則認為用戶給出的吸收劑量值Di是可接受的；偏差大于10%，則認為用戶給出的吸收劑量值Di是可接受的；最