表面污染测量.

表面污染仪的使用【实验目的】1、了解G-M 管的工作原理，掌握RDS-80表面污染仪的基本使用方法；2、了解表面污染的检测方法，简单测定实验室本底计数。

【实验原理】1、G-M 管的工作原理G-M 计数器作为一种辐射探测器已被广泛使用，它结构简单，且具有较高的灵敏度，在辐射水平很低的场合，它是很有用的。

G-M 计数器对光子和中子的探测原理跟电离室一样，都是基于由壁中击出的次级电子穿过敏感体积，引起响应。

但在电离室中，每个次级电子对响应（即收集到的电荷、产生的电离电流或形成的脉冲幅度）的贡献，正比于它们穿过灵敏体积时所消耗的能量。

而在盖革计数管中，所有进入灵敏体积的带电粒子，不管其损耗能量多少，都只能产生一个幅度相同的脉冲，使得它的响应与产生脉冲的初始电离事件无关。

实际工作中：)/()/(a a en W e E X ⋅⋅⋅=•ρµϕγ(1)式中，ϕ和a en )/(ρµ分别为E γ的光子注量率及其在空气中的质量能量吸收系数，)/(a W e 是电子在空气中产生单位电荷时所需消耗的能量的倒数。

2、测定表面污染的方法表面污染仪采用端窗盖革探测器，具有较高探测效率，可进行α、β辐射表面污染检测和X 、γ辐射剂量率的监测。

表面污染可以通过直接和间接测量方法来测定。

直接测量是采用表面污染仪和监测仪进行的这类仪表测定的是可去除的固定的污染之和。

间接测定通常是采用擦拭法进行的，用擦拭法只能测定可去除的表面污染。

测量表面污染的目的：1）确定污染物的存在或扩散，并控制它由较高污染区向较低污染区或非污染区的转移；2）测定单位面积上的放射性活度，以证实是否超过表面污染控制水平（导出限制）满足上述目的的两种测量方法的适用性和可靠性主要依赖于某些特定的情况，也就是：污染物的物理和化学形态；污染物在表面上的粘着性能（固定的或可去除的）；以及对被测量表面是否可接近或是否存在干扰辐射场等。

直接方法和间接方法对测量表面污染均存在固有的缺陷，所以在很多情况下，两种方法都采用，以保证测出结果最好地满足测量的目的。

表面污染测量仪的原理及应用表面污染测量仪是一种用于检测和评估物体表面污染程度的设备。

它基于不同的原理和技术来测量和分析表面上的各种污染物，以确定其类型、浓度和分布情况。

以下是关于仪器的原理及应用的详细说明。

一、原理：光学原理：利用光散射、反射和吸收的特性来识别和测量表面污染。

常见的技术包括可见光反射率测量、激光扫描显微镜和光学显微镜等。

X射线荧光原理：使用X射线照射样品表面，当样品中的元素受到激发时会发出特定能量的荧光辐射。

通过测量荧光辐射的强度和能谱，可以确定元素的存在和浓度。

电化学方法：利用电极浸入液体样品中，通过测量电极电位或电流来检测和分析表面污染物。

这种方法适用于带电离子的溶液，如水质分析和金属腐蚀研究。

二、应用：制造业：仪器在制造过程中起着重要作用。

例如，在半导体行业中，表面污染可能导致电子元件的故障或性能下降。

通过使用表面污染测量仪，可以及时检测和控制生产过程中的污染物，确保产品质量。

环境监测：环境中的各种物质会附着在表面上，对生态系统和人类健康产生负面影响。

可用于评估土壤、水体和建筑物等表面的污染程度，监测有害化学物质的分布并制定相应的治理方案。

医疗应用：医疗设备和实验室通常需要高度清洁的表面，以保持无菌状态或避免交叉污染。

可帮助评估医疗设备或实验室表面的卫生状况，并监测潜在的污染源。

材料研究：材料科学领域需要对材料表面的纯净度和污染程度进行精确评估。

可以帮助研究人员分析材料的化学成分、颗粒分布和缺陷情况，为新材料开发和质量控制提供支持。

安全检验：表面污染测量仪可用于安全检查，例如食品加工行业中对食品表面的微生物和有害物质的检测，以及工业设备中的油污染物监测。

3. 工作场所表面污染监测实验一、实验目的1、了解表面污染测量仪器的特点和工作原理。

2、掌握刻度仪器的方法。

3、掌握\αβ 放射性污染监测。

二、工作原理\αβ表面污染测量仪采用闪烁探测法，用来监测放射性工作场所和实验室的工作台面、地板、墙壁、手、服装等表面的\αβ放射性污染的活度。

当\αβ射线通过闪烁体时，闪烁体吸收入射射线粒子能量，使闪烁体的原子和分子被激发，这些被激发了的原子或分子在退激时发出光子。

光子被光电倍增管的光阴极吸收，转换成光电子，经各打拿极放大，在光电倍增管的输出极上形成一个电信号送到放大器，放大成所需要带的幅度后，由窗甄别\αβ信号，此信号被送到计数电路，通过4位数码管显示相应的值。

同时\αβ信号经过成形驱动送到音响电路，使得蜂鸣器对\αβ信号发出不同音调的音响，工作原理如图所示。

三、实验内容1、选取一起高压工作点，取一合适的放射源，将探头置于源面上，按下高压检查按钮，调整“高压调节”电位器，每调节高一次电压，记录下相应的脉冲计数，依此逐点测量，画出计数率和高压曲线。

从而确定仪器的工作点，注意在此工作点工作时，本底应满足技术要求范围内。

2、测量工作台面、地板等表面污染：仪器测量显示的数据除以测量时间得出CPS 数。

20/N N B q cm E S -=⨯N ：实测数（CPS ）0N ：本底数（CPS ）E ：仪器探测效率实测数（32.4%E α≥；39.4%E β≥）S：仪器探测面积（502cm）四、实验原理放射性物质是由大量的放射性原子所组成。

其中的原子核在什么时候、哪一个或哪几个核衰变是完全独立的、随机的，也是不可预测的，也就是说，放射性核衰变纯属偶然性的。

核衰变现象是一种随机现象。

因此，在完全相同的实验条件下（例如放射性源的半衰期足够长；在实验时间内可以认为其活度基本上没有变化；源与计数管的相对位置始终保持不变；每次测量的时间不变；测量时间足够精确，不会产生其他误差），重复测量放射源的计数，其值是不完全相同的，而是围绕某一个计数值上下涨落，涨落较大的情况只是极小的可能性。

第41卷㊀增刊12021年㊀10月㊀辐㊀射㊀防㊀护Radiation㊀ProtectionVol.41㊀No.S1㊀㊀Oct.2021㊃辐射防护监测与评价㊃β表面污染现场测量技术研究李玉芹,文富平,卢㊀瑛(中国原子能科学研究院,北京102413)㊀摘㊀要:为了探索不同的影响因素对β表面污染测量效率的影响,本文主要利用CoMo170表面污染监测仪对60Co 平面源㊁204Tl 平面源及90Sr -90Y 平面源进行测量,研究了能量响应㊁探测窗响应均匀性㊁测量间距㊁吸收效应㊁γ射线干扰以及反散射等因素对于表面活度响应值的影响规律,并进行了测量不确定度的评定㊂通过实验研究,得到各个因素对测量结果的准确度造成的影响,其中影响最大的因素主要是能量响应和γ射线干扰,实验测量最终不确定度评定结果表明,其相对合成标准不确定度约为46.71%㊂关键词:β表面污染;表面活度响应;影响因素;测量不确定度中图分类号:TL75+1文献标识码:A㊀㊀收稿日期:2021-01-11作者简介:李玉芹(1993 ),女,2019年7月毕业于中国原子能科学研究院辐射防护及环境保护专业,获硕士学位㊂E -mail:1126968552@㊀㊀放射性表面污染的测量是放射性监测工作中必要的内容之一,其结果是评定放射性污染的一个重要依据㊂按照国家辐射安全管理规定,在易于发生放射性污染的场所,应对其地面㊁设备表面等进行常规污染监测,防止污染扩散㊂β射线具有较大的电离本领,有可能在机体组织表面引起破坏作用,造成皮肤烧伤甚至严重的内照射危害㊂在实际的现场测量中,由于受到周围环境及条件的限制,会对β表面污染的测量带来一定的困难,并且β射线能量分布是连续的,其能谱是一个连续能谱,测量难度较大,不易准确测量[1]㊂为了提高监测质量,减少测量误差,获得可靠的表面污染数据,需要探索不同因素对β表面污染现场测量效率的影响㊂本文采用CoMo170表面污染监测仪对60Co 平面源㊁204Tl 平面源及90Sr -90Y 平面源进行测量,主要考虑的影响因素有能量响应㊁探测窗响应均匀性㊁测量间距㊁吸收效应㊁γ射线干扰以及反散射,得到各个因素对β表面污染测量中表面活度响应值的影响规律,进而为以后的常规监测㊁环境调查㊁源项调查及核电站相关测量工作提供理论依据[2]㊂1㊀实验研究内容1.1㊀能量响应㊀㊀β表面污染监测仪对不同能量β射线的响应不同,即同一仪器对不同能量β射线的校准因子或表面活度响应值不同,因此仪器测量的表面污染水平与选取的某能量范围β射线的校准因子或表面活度响应值直接相关㊂本实验采用面积相同㊁能量不同的三种放射源分别放置于金属板上进行测量㊂根据实验测量数据,该测量仪对高能核素90Sr -90Y 源的表面活度响应值大概是204Tl 源表面活度响应值的1.6倍,是低能核素60Co 源的2倍多,其中90Sr 发射最大能量为0.546MeV 的β射线,90Sr 的衰变子体90Y 发射最大能量为2.284MeV 的β射线;204Tl 发射最大能量为0.763MeV 的β射线;60Co 发射最大能量为0.318MeV 的β射线㊂因此在实际检测校准过程中,被测核素必须要与被校准核素一一对应,保证测量结果的准确可靠性㊂不同能量放射源(β源能量为不同源的最大能量)的表面活度响应变化趋势如图1所示㊂1.2㊀探测窗响应均匀性㊀㊀由于探测器探头的物理结构以及表面源对于探测窗几何张角的不同,探测窗各部位的灵敏度是不一致的,因而各部位的表面活度响应也有所不同,而且不同型号的仪器也会有不同的效率分布,在测量小块污染时,不能简单地用小面积源刻度大面积探测器㊂李玉芹等:β表面污染现场测量技术研究㊀图1㊀不同能量放射源表面活度响应变化图Fig.1㊀Variation diagram of surface activity responseof different energy sources实验采用90Sr -90Y 的β源,分别测量表面污染仪探测窗的四个角以及中心位置,并对中心位置位⑤的表面活度值进行归一化处理,探测窗不同位置表面活度响应变化趋势如图2所示㊂根据实验测量数据,探测窗中间和四周的表面活度响应值有较大的差距,仪器的平均表面活度响应值不等于其中心的值,中心的表面活度响应大约是四周平均表面活度响应的1.3倍,可见该表面污染仪探测器的探测窗响应具有不均匀性,因此在现场测量中,不应该简单的使用平均表面活度响应,需采用多点法测量多个位置㊂图2㊀探测窗不同位置表面活度响应变化图Fig.2㊀Variation diagram of surface activity responseat different position of detector1.3㊀测量间距㊀㊀由于空气吸收层的变化以及探测窗对于污染点的立体角的变化,探测窗与污染面之间距离的大小,会直接影响仪器的探测效率和能量响应特性㊂本实验对β探测器在8~12mm 范围内按照1.0mm 的步长调节距离,选择纯β核素90Sr -90Y 源进行测量㊂实验测量的表面活度响应随测量间距的变化趋势如图3所示㊂对于表面活度响应的测量,距离小时表面活度响应值偏高,距离大时表面活度响应值偏低㊂对于CoMo170表面污染仪的β测量,距离变化1.0mm,偏差均<3%;距离变化2.0mm,偏差均>5%㊂因此,在β表面污染测量的现场使用中,一定要严格保持距离的准确性,否则会导致结果的偏差较大㊂图3㊀表面活度响应随测量间距的变化图Fig.3㊀Variation diagram of surface activityresponse with measurement spacin1.4㊀吸收效应㊀㊀在一些从事放射性相关工作的现场,工作人员为了防止探头表面被污染,经常会在仪器的探测窗表面蒙一层塑料布,这样其实相当于改变了仪器的物理结构,不但会影响仪器的效率,还可以改变仪器的能量响应特性[3]㊂本实验采用不同厚度塑料布遮盖探测窗进行实验,从而确定材料吸收的影响,测量无塑料布遮盖㊁质量厚度为4mg ㊃cm -2(所用塑料布厚度为1mm)以及8mg㊃cm -2(所用塑料布厚度为2mm)的塑料布分别遮盖条件下的计数率(s -1)㊂由实验数据可见,无论是60Co 源㊁204Tl 源还是90Sr -90Y源,塑料布对于β粒子的吸收衰减都是十分显著的,而且塑料布越厚,β粒子能量越低,其吸收衰减越明显㊂因此在现场的使用中,如果探测器蒙了塑料布,则会影响测量仪器的效率,若需选择塑料布作为保护层,应当在能保证探头不被污染的㊀辐射防护第41卷㊀第S1期情况下选择尽量薄的塑料膜㊂不同厚度塑料布遮盖下三种源的表面活度响应变化趋势如图4所示㊂图4㊀三种源不同质量厚度塑料布遮盖的表面活度响应变化图Fig.4㊀Variation diagram of surface activity responsewith different mass thicknesses1.5㊀γ射线干扰㊀㊀很多放射性工作场所中可能同时存在β粒子和γ粒子,在进行表面测量时,两种粒子的测量互相干扰,可能会造成β表面污染测量仪器的 假计数 ,我们可以采用遮挡法扣除γ射线干扰[4-6]㊂本实验测量中利用铝板和有机玻璃板两种材料遮盖放射源,其中1mm 厚铝板质量厚度为280mg㊃cm -2,1mm 厚有机玻璃板质量厚度为100mg㊃cm -2,分别测量无屏蔽材料和五种不同屏蔽材料的计数率(s -1),不同屏蔽条件及其对应的屏蔽厚度列于表1㊂表1㊀6种不同屏蔽条件及质量厚度Tab.1㊀Six different shielding conditionsand mass thicknesses㊀㊀不同屏蔽条件下测量得到的204Tl 源㊁90Sr -90Y 源及60Co 源表面活度响应变化趋势如图5所示,横坐标数据分别对应上述6种不同屏蔽条件㊂根据测量结果看到,对于204Tl 源和90Sr -90Y 源,随着遮盖材料厚度的增加,其表面活度响应值均越来越低,且2mm 铝板+3mm 有机玻璃板可以有效屏蔽掉β射线㊂对于60Co 源同样随着遮盖材料厚度的增加,表面活度响应值越来越低,但当用2mm 铝板+1mm 有机玻璃板遮盖后,其表面活度响应值基本没有再发生变化,可见此时表面活度响应主要来源于60Co 发射的γ射线,因此γ射线对于60Co 源的β表面污染测量具有较大的干扰性㊂图5㊀204Tl 源㊁90Sr -90Y 源及60Co 源在不同屏蔽条件下的表面活度响应Fig.5㊀Surface activity response of 204Tl ,90Sr -90Y and60Co under different shielding conditions1.6㊀反散射影响㊀㊀表面污染测量仪器的响应与标准源的衬底材料有关,测量中采用的源一般是薄放射源,可以忽略源本身的自吸收,但β粒子的反散射影响应予以考虑㊂为了验证反散射的影响,可以将90Sr -90Y 源依次放在有机玻璃板㊁铝板及钢板等衬托材料上测量㊂对钢板为衬托材料时的表面活度响应值归一化处理,不同衬托材料下测量得到的表面活度响应变化趋势如图6所示㊂由实验数据可知,对于不同衬托材料仪器所显示的计数率变化及表面活度响应值变化较小㊂因此该型号表面污染仪及90Sr -90Y 源对β反散射具有一定的影响,但对比其他因素该影响相对较小㊂李玉芹等:β表面污染现场测量技术研究㊀图6㊀不同衬托材料下的表面活度响应变化图Fig.6㊀Variation diagram of surface activity response under different background materials2㊀不确定度评定㊀㊀测量不确定度是表征合理的赋予被测量之值的分散性与测量结果相联系的参数,指对测量结果可信性的怀疑程度或不能肯定的程度,主要由于测量过程中存在相应的误差[7]㊂测量不确定度的A类评定指的是用统计分析的方法来评定标准不确定度,用实验标准偏差表征:s(x)=ðn i=1(x i-x)2n-1(1)u A(x)=S(x)=s(x)n(2)式中,u A(x)为A类标准不确定度;S(x)为算数平均值x标准不确定度;s(x)为n次测量标准偏差;n为测量次数;xi为第i次测量值;x为n次测量平均值㊂针对实验过程中所进行的多种影响因素的实验测量数据按照式(1)㊁式(2)进行计算,求解其实验标准偏差,进而进行A类不确定度的评定,结果列于表2㊂合成A类不确定度值为:u Arel=u21+u22+u23+u24+u25+u26=0.00762+0.00842+0.00572+0.00752+0.00972+0.00352ʈ1.80%因此,得到β表面污染测量的A类不确定度值为u Arel=1.80%㊂表2㊀A类不确定度评定Tab.2㊀Evaluation of class A uncertainty㊀㊀测量不确定度的B类评定指的是用不同于统计分析的方法来评定标准不确定度㊂本实验在测量中主要B类不确定度来源有:标准源所提供的定值存在的不确定度;实验测量仪器性能的不稳定性导致仪器存在不确定度;能量响应㊁探测窗响应均匀性㊁测量间距㊁吸收效应㊁γ射线干扰以及反散射对测量结果的不确定度;测量过程中受周围环境及条件的影响导致存在其它不确定度等㊂(1)标准源定值引入的相对不确定度分量u源rel实验中所用的β平面源对测量结果产生的不确定度,通过查询其校准证书得到源的扩展不确定度U rel=4.0%(k=2),所以其相对标准不确定度为:u源rel=4.0%/2=2.0%(2)仪器固有误差引入的相对不确定度分量u仪rel仪器固有误差是指在参考条件下测量仪器所确定的其本身具有的误差,主要来源于实验测量仪器本身㊂根据其检定证书,实验所用CoMo170表面污染监测仪的固有误差为8%,测量值落在该区间内的概率分布为均匀分布,k=3,则其相对标准不确定度为:u仪rel=8%/3ʈ4.62% (3)不同能量核素对测量结果产生的不确定度影响u能rel在实验测量中我们看到不同能量的核素测量所得到的值存在一定偏差,所以能量不同对测量结果会产生不确定度影响㊂实验所用CoMo170表面污染仪在检定中所用β参考核素为204Tl,将该平面源测量作为标准,对于60Co源和90Sr-90Y源的测量结果与204Tl源进行比较,通过计算得到不同能量的核素对测量结果产生的最大偏差为25.75%,㊀辐射防护第41卷㊀第S1期则能量响应不确定度为:u能rel=25.75%㊂(4)探测窗响应均匀性对测量结果产生的不确定度影响u均rel探测窗不同位置其响应均匀性不同,假设其均匀分布,将其平均值作为参考,在不同位置进行测量会对测量结果产生不确定度,通过计算得到,探测窗响应均匀性对测量结果产生的最大偏差为14.60%,则探测窗响应均匀性的不确定度为: u均rel=14.60%㊂(5)探测器表面与源表面距离不同对测量结果产生的不确定度影响u距rel按照规定对于β表面污染的测量,探测器表面与源表面距离应为10mm,但在实际的测量中,测量距离会存在一定偏差,以10mm的距离作为参考,计算ʃ2mm范围内对测量结果产生的不确定度影响,通过计算得到,探测器表面与源表面不同距离对测量结果产生的最大偏差为4.57%,则测量间距的不确定度为:u距rel=4.57%㊂(6)不同厚度塑料布遮盖对测量结果产生的不确定度影响u吸rel吸收效应影响中采用不同厚度塑料布进行遮盖,对测量结果产生了不同的不确定度影响,以无遮挡条件作为参考计算不同条件下的测量偏差,通过计算得到,不同厚度塑料布遮盖对测量结果产生的最大偏差为16.26%,则吸收效应的不确定度为:u吸rel=16.26%㊂(7)γ射线的干扰对测量结果产生的不确定度影响uγrel根据实验测量结果,对于60Co源的β表面污染测量会有γ射线的干扰,这部分的干扰也会对测量结果产生不确定度的影响,通过计算得到,γ射线干扰对测量结果产生的偏差为31.42%,则γ射线干扰的不确定度为:uγrel=31.42%㊂(8)不同衬托材料对测量结果产生的不确定度影响u反rel反散射实验中采用不同衬托材料进行测量,从而对测量结果产生一定的不确定度影响,以铝板为衬托材料作为参考进行计算,得到不同衬托材料对测量结果产生的最大偏差为1.99%,则反散射的不确定度为:u反rel=1.99%㊂(9)其它方面影响引入的相对不确定度分量u它rel其它方面的影响主要有测量环境温湿度变化的影响,测量中由于读数产生的误差等,这些影响产生的不确定度影响较小,且无法精确计算,可以将其估计为u它rel=1.0%㊂该实验测量过程中的B类不确定度值列于表3㊂表3㊀B类不确定度评定Tab.3㊀Evaluation of class B uncertainty㊀㊀上述各个不确定度分量是相互独立的,根据不确定度的传递法则[8-9],可以求得最终的相对合成标准不确定度u crel:u crel=u2Arel+u2源rel+u2仪rel+u2能rel+u2均rel+u2距rel+u2吸rel+u2γrel+u2反rel+u2它relʈ46.71%因此本实验对于β表面污染现场测量中不确定度评定的最终结果为其相对合成标准不确定度u crel约为46.71%,其中对实验测量不确定度影响最大的是能量响应及γ射线干扰㊂3㊀结论㊀㊀本文主要研究了β表面污染现场测量中各个因素的影响,阐述了β表面污染测量的方法和仪器;针对影响表面污染测量结果准确度的几个因素分别设计实验,包括能量响应㊁探测窗响应均匀性㊁测量间距㊁吸收效应㊁γ射线干扰以及反散射等,采用CoMo170表面污染监测仪进行实验测量㊂实验结果表明,在β表面污染的现场测量中,以上几种因素均会对结果的准确度造成不同程度的影响,必须严格按照规定进行相关的测量操作,从而提高测量的准确度㊂最后对实验测量过程进行了不确定度评定,得到其相对合成标准不确定度u crelʈ46.71%㊂李玉芹等:β表面污染现场测量技术研究㊀参考文献:[1]㊀李复增.β射线的安全防护及FH -73型β射线厚度计的辐射剂量[J].化工自动化及仪表,1978(3):58-63.[2]㊀韦应靖,崔伟,黄亚雯,等.核电站β表面污染监测仪校准源的选取[J].原子能科学技术,2016,50(9):1713-1716.[3]㊀陈子根,李星垣,帅小平.关于表面污染仪刻度的几个问题[J].核动力工程,1984,5(5):64-68.[4]㊀周琪.放射性表面污染测定应注意的几个问题[J].干旱环境监测,2002,16(3):188-189.[5]㊀[英]克莱顿RF.放射性表面污染的监测[M].黄治俭译.北京:原子能出版社,1976.[6]㊀李星洪.辐射防护基础[M].北京:原子能出版社,1982:155-288.[7]㊀国家质量技术监督局计量司.通用计量术语及定义解释[M].中国计量出版社,2001.[8]㊀赵焱,肖雪夫,倪宁,等.环境γ剂量率仪现场校准的修正技术研究[J].原子能科学技术,2016,50(12):2263-2268.[9]㊀许贵平,孙大朋,杨帆.核燃料元件表面污染检测系统研究[J].核电子学与探测技术,2014(6):766-769.The study on field measurement technology of beta surface contaminationLI Yuqin,WEN Fuping,LU Ying(China Institute of Atomic Energy,Beijing 102413)Abstract :In order to explore the influence of different influencing factors on the measurement efficiency of betasurface contamination,this paper mainly uses CoMo170surface contamination monitor to measure the60Co planesource,the204Tl plane source and the90Sr -90Y plane source,and studies the influence of energy response,detection window response uniformity,measurement spacing,absorption effect,gamma ray interference andback scattering on the surface activity response,and the measurement uncertainty is evaluated.Throughexperimental research,the influence on the accuracy of the measurement results is obtained.Among them,themost influential factors are energy response and gamma ray interference.The final uncertainty evaluation result of the experimental measurement shows that its relative synthetic standard uncertainty is approximately equal to 46.71%.Key words :beta surface contamination;surface activity response;influencing factors;measurement uncertainty。

1.目的：建立α、β表面污染测量仪标准操作规程。

2.范围：放射性工作场所和实验室的工作台面、地板、墙壁、手、衣服、鞋等表面的α或β放射性污染的程度。

3.责任：辐安员对本规程负责。

4.内容4.1技术性能：4.1.1计数容量：0~9999cps4.1.2定时：1~60"，默认2"4.1.3 测量范围：α：0~9999cps β：0~9999cps4.1.4相对固有误差在正常使用条件下，整个测量范围内相对固有误差≤±25%4.1.5表面活度响应在正常使用条件下，用探测效率表示：Eβ≥20%，本底≤5cps ； Eα≥30%，本底≤5cpm4.1.6变异系数仪表对于随机的统计涨落而产生的示值变异系数<20％。

4.1.7电池寿命，本仪器可用3节5号电池或3.7V锂离子充电电池供电。

当用5号电池供电时请去掉充电电池线，且请勿使用充电器，以免引起电池液外泄，损坏仪器。

在正常使用条件下，采用3.7V充电电池可连续工作20小时（背光关闭）；电池欠压时屏幕给出提示，当电池电压低于3.2V时会自动保护断电，必须充电方可恢复；使用充电电池时充电时间应大于8小时。

4.2使用条件4.2.1温度：－10 －＋45℃4.2.2相对湿度：≤90±3%(30±2℃)4.3标准条件：4.3.1温度：20±5℃4.3.2相对湿度：≤65% 4.4测量4.4.1将探头与仪表用电缆连接，接通电源开关仪器进入工作状态。

打开探头前窗铁皮罩及塑料罩。

按α键就可以对α进行测量；按β键就可以对β进行测量。

按退出键退出当前工作状态。

显示结果为测量时间内单位时间的平均值。

显示单位：cps、Bq和Bq/cm2；单位转换：测量结果显示后用左右箭头切换。

4.4.2设置，按菜单键进入菜单选项：4.4.2.1阈值设置：阈值设置范围1~9999cps。

测量值到阈值后仪器发出“嘟嘟嘟嘟”声，然后继续测量。

应用直接法和间接法测量α、β表面污染结果对比分析摘要：本文结合辐射实践工作，应用直接法和间接法测量放射性核素α、β表面污染并对比分析两种方法的利弊，希望广大从业者能从中得到一些启发，用于指导辐射实践工作。

关键词：直接法；间接法；α、β表面污染；结果对比分析引言在日常放射性α、β表面污染测量工作中，可以通过直接和间接测量方法来测定。

本文应用两种检测方法对某生产放射性核素99mTc企业的淋洗间地面进行α、β表面污染检测结果进行了对比分析。

1.检测环境描述放射性核素99mTc淋洗间，其地面铺设了防水防渗漏的PVC卷材，钼锝发生器被安装在铅防护屏蔽箱体内，位于该淋洗间左上角。

应用AT1123辐射巡检仪测量钼锝发生器表面30cm处的周围剂量当量率为2.42μSv/h。

2.检测仪器德国Saphyom生产的COMO170 α、β表面沾污仪，探测器类型：涂有ZnS的塑料闪烁体和磁屏蔽的光电倍增管，探测器尺寸：170×100×1mm3。

中国计量科学研究院检定，检定证书编号：DLhd2020-00693，有效期至2021年4月21日。

3.检测方案3.1直接法采用COMO170表面污染测量仪进行检测，应为本次检测环境中存在钼锝发生器产生的γ射线和光子，故对其采取相应的防护屏蔽。

3.1.1对钼锝发生器采取防护屏蔽应用铅屏风对钼锝发生器四周进行屏蔽，减少γ射线和光子对采样结果的数据干扰，检测结果见表1数据组一。

3.1.2对被检查区域周围进行防护屏蔽采样铅砖将巡检后确定的区域进行防护屏蔽，减少钼锝发生器产生的γ射线和光子对采样结果的数据干扰，检测结果见表1数据组二。

3.1.3未对周围环境进行防护屏蔽直接对巡检后确定区域进行采样检测，检测结果见表1数据组三。

3.2间接法选用吸水吸尘滤纸作为擦拭材料，并将其裁剪成170×100mm2，与探测器探测窗口吻合，采样时用力均匀使滤纸表面均接触PVC卷材。

FJ1210型α、β表面污染测量仪是一款便携式放射性测量仪表，主要用于放射性表面α、β污染测量及X、γ射线剂量率测量。

仪器内置一个扁平双闪烁探测器，采用高速、低功耗微处器作为数据处理单元，采用大屏幕、带背光的图形点阵LCD作为显示界面，采用薄膜按键进行操作，操作简单方便。

用户还可自行设置测量时间、报警阈值、核素效率等参数，同时仪器还具有超阈值报警、欠压报警、计数故障报警、高压故障报警功能。

该仪器可广泛应用于环保部门、安监部门执法、医院放射性科室、高等院校核物理实验室、科研单位放射性实验室、核电站、放射性计量站以及其它放射性场所的人员手部、衣物以及使用的试验台、试验设备的α、β表面污染测量，以便及时去污，同时也可对环境级X和γ射线剂量率进行检测。

功能特点可测量α、β、γ和X射线采用扁平双闪烁探测器，灵敏度高采用图型点阵LCD界面显示，中文界面，带背光计数报警阈值连续可调超阈值报警、过载报警、阻塞报警欠压报警、计数故障报警、高压故障报警测量时间连续可调设置核素显示界面本仪器采用图型点阵LCD界面显示，显示界面内容参见图2所示。

α、β表面污染测量仪使用手册MIX10s α 999.102 CPS63.982CPS βover/alarm 测量时间电池欠压蜂鸣器核素类型过载/报警α计数率β计数率图 1 显示界面 技术参数❒ 辐射类型：α、β、γ和X 射线❒ 探 测 器：扁平双闪烁探测器，可区分α和β❒ 测量单位：μSv/h 、μSv/h 、CPS 、CPM ，Bq/cm 2❒ 能量范围：25KeV —3MeV❒ 灵敏面积：16cm 2 （直径φ45mm ）❒ 测量范围：α、β：0.00CPS —105CPSα、β：0.00Bq/cm 2—106Bq/cm 2X 、γ：0.1μSv/h —200μSv/h❒ 探测效率：90Sr-90Y,≥30%，239Pu,≥20%（贴在保护格栅上面测量）❒ 固有误差：小于±15%（相对137Cs ）❒ 温湿特性：-10℃—+50℃，RH95%（35℃）❒ 外形尺寸：240*120*200mm❒ 供电方式：4节AA 型1.5V 电池（可选配充电电池，≥7.4V 可充电锂电 池，充电器上自带指示灯，充电过程为红灯，充满变为绿灯）❒ 功 耗：＜90mW操作指南 开机自检查看及设置测量时间计数率及剂量率测量查看及设置核素类型查看及设置计数率报警阈值查看及设置单位面积活度报警阈值声光报警有故障无故障查看及设置核素对应效率关机图 2操作流程框图按键本仪器采用的是薄膜按键，按键示意图如图4所示。

第40卷㊀第6期2020年㊀11月㊀辐㊀射㊀防㊀护Radiation㊀ProtectionVol.40㊀No.6㊀㊀Nov.2020㊃辐射探测技术与应用㊃大面积表面污染测量仪主要性能测试与分析张㊀菁1,2,侯㊀磊1,2,饶贤明3,刘晋瑾1,2,杜向阳1,2,张㊀佳1,2,乔敏娟1,2(1.山西中辐核仪器有限责任公司,太原030006;2.中国辐射防护研究院,太原030006;3.中核霞浦核电有限公司,福建宁德355100)摘㊀要:针对用于测量α㊁β射线的便携式大面积表面污染测量仪,为确保其测量性能,本文根据JJG 478 2016和GB /T 5202 2008标准要求,对自主研发的便携式α㊁β大面积表面污染测量仪的均匀性㊁探测效率㊁探测限㊁响应时间和温度稳定性等主要性能指标进行了测试㊂结果表明:便携式大面积表面污染测量仪的表面发射率响应对241Am α源为30.4%左右,对90Sr -90Y β源为48.1%,对36Cl β源为45.5%左右;最低可探测下限对241Am α源为0.15Bq /cm 2,对β源90Sr -90Y 为0.07Bq /cm 2,对β源36Cl 为0.09Bq /cm 2;响应时间<4s ;在-10ħ~40ħ时可正常工作㊂各项参数指标满足标准要求,能够有效达到防止污染扩散,保证工作人员安全的目的㊂关键词:大面积表面污染测量仪;表面发射率响应;探测器的均匀性中图分类号:TL812文献标识码:A㊀㊀收稿日期:2020-03-12作者简介:张菁(1991 ),女,2012年毕业于太原师范学院地理信息系统专业,2015年毕业于西安交通大学环境科学与工程专业,获硕士学位,助理研究员㊂E -mail:zhangjingzj0312@㊀㊀当前在核电㊁核燃料循环产业链等领域,存在放射性表面污染的风险,为保护工作人员免受辐射照射有害效应[1-2],可使用便携式表面污染测量设备来对工作人员手㊁脚及全身进行监测,进而达到防止污染扩散,保证工作人员安全,实现辐射防护最优化的目的㊂基于此,山西中辐核仪器有限责任公司自主研发了便携式α㊁β大面积表面污染测量仪,仪器可应用于各类放射性表面污染场所的检测㊂为确保仪器测量的准确性和测量数据的可靠性,本文参照国际国内相关规定[3-4],对大面积α㊁β表面污染测量仪器探测器的均匀性㊁探测效率㊁探测限㊁响应时间和温度稳定性等主要性能进行了测试分析㊂1㊀便携式大面积表面污染测量仪便携式大面积㊁表面污染测量仪为山西中辐核仪器有限责任公司自主研发的一种大面积[5]表面污染测量仪,为一体式设计,有效探测面积为170cm 2㊂仪器采用灵敏层厚度为0.5mm 的复合塑料闪烁体探测器,可同时测量α㊁β射线,并分别显示测量值㊂仪器由探测器单元㊁电子学单元和外壳构成,仪器结构如图1所示㊂探测器单元包括网格㊁铝膜㊁塑料闪烁体㊁光电倍增管㊁运放电路等㊂电子学单元包括显示器㊁按键面板㊁锂电池㊁主板电路㊁USB 数据接口等㊂外壳材料选用ABS 塑料㊂图1㊀仪器结构图Fig.1㊀Structure diagram of the meter本仪器的工作原理:探测器将收集到的射线转换为电信号,经运放电路处理,用幅度甄别法将信号脉冲分为α和β两道计数,分别送至单片机系统,经由算法处理后将测量结果发送到显示屏㊂用户还可通过按键设置仪器的测量参数㊂㊃655㊃张㊀菁等:大面积表面污染测量仪主要性能测试与分析㊀2㊀性能测试与分析对本文便携式大面积表面污染测量仪测试依据JJG478 2016‘α㊁β表面污染仪检定规程“和GB/T5202 2008‘辐射防护仪器α㊁β和α/β(β能量大于60keV)污染测量仪与监测仪“㊂测试环境温度为25ħ左右,相对湿度为65%左右,测试实验于中国辐射防护研究院校准实验室内完成㊂测试过程中所用到的放射源列于表1㊂表1㊀放射源列表㊀㊀表1中,除2号源为直径10mm的点源外,其余源规格均为10cmˑ15cm的长方形面源㊂1号㊁2号㊁6号源的溯源机构为中国辐射防护研究院放射性计量站,3号源溯源机构为中国计量科学研究院,4号和5号源溯源机构为国防科技工业电离辐射一级计量站㊂2.1㊀本底计数率本底测量工作于中国辐射防护研究院校准实验室完成,本底重复测量10次,每次测量时间为10s,计算得α本底计数率平均值为0.1s-1;β本底平均值为5.9s-1㊂2.2㊀表面发射率响应分别用α㊁β系列标准面源测定大面积表面污染测量仪对α㊁β粒子的响应㊂测量时,采用10cmˑ15cm的长方形面源,放入专用源架内进行测试㊂依据标准JJG478 2016[3],用α源时,α标准平面源距探测器窗表面距离为5mm;用β源时,β标准平面源距探测器窗表面距离为10mm㊂对应每个放射源取10个计数率测量值(每秒1次)求平均值㊂α㊁β表面污染仪扣除本底后得到的净计数,与探测器窗对应的标准平面源活性区域面积上表面发射率的商,即为被检仪器的表面发射率响应㊂可由公式(1)计算得出,结果列于表2㊂η=N -N bN s(1)式中,η为仪器的表面发射率响应,无量纲;N为10秒内的计数率平均值,s-1;N b为相同时间内的本底计数率,s-1;N s为测试源的表面发射率,s-1㊂由表2可以可看,探测器对α㊁β源的表面发射率响应满足标准JJG478 2016中对于α粒子和β粒子表面发射率响应的技术要求㊂表2㊀探测器表面发射率响应(测量时间:10s)Tab.2㊀Surface emission rate response ofmeter(measure time:10s)2.3㊀探测器的均匀性测试探测器的均匀性表示单位面积上测量的数据可以在整个表面重复的一种性能,为了区分探测器单位面积对放射源表面发射率的响应的均匀性,可认为探测器是由许多相同表面积的部分组成[6,7]㊂均匀性定义为整个表面上各独立部分的表面发射率响应的变异系数,每个小部分的面积应在10cm2左右,分区如图2所示㊂图2为探测器上均匀性测试的16个点位,使用表面发射率为72s-1的90Sr-90Y点源,对16个点位分别进行5次重复测量,每次测量时间为10s,点源距离探测器窗每个点位距离为10mm㊂表3给出了16个点位β表面发射率响应的值㊂图2㊀探测器分区示意图(单位:mm)Fig.2㊀Detector diagram(unit:mm)㊃755㊃㊀辐射防护第40卷㊀第6期表3㊀探测器均匀性测试结果Tab.3㊀Test results of uniformity㊀㊀由表3可知,仪器各点位对90Sr-90Y表面发射率响应为35.8%~58.3%,探测器各部分表面发射率响应测量值标准偏差为5.8%,均匀性好于13.0%,与文献[8]均匀性测试结果相当㊂2.4㊀最低可探测下限根据标准GB/T5202 2008和JJG4782016,对特定核素的最低可探测下限DL的计算如式(2)所示:DL=(k1-α+k1-β)R01t+1tb()η㊃ε㊃A(2)式中,R0为本底计数率,见2.1节;t0为本底计数的预选时间,10s;t b为测量的预选时间,10s;k1-α为第一类误差风险正态分布的分位数,k1-β为第二类误差风险正态分布的分位数,置信度为95%时,选k1-α=k1-β=1.65;η是仪器的表面发射率响应;ε是平面源效率,根据JJG478 2016,239Pu平面源取0.51,90Sr-90Y平面源取0.62,36Cl平面源取0.5;A为探测器灵敏面积,此处为170cm2㊂使用上述数据和表2中表面发射率响应数据,根据式(2)计算可得,仪器的最低可探测下限对α源239Pu为0.15Bq/cm2,对β源90Sr-90Y(面源)为0.07Bq/cm2,对β源36Cl为0.09Bq/cm2㊂满足标准GB/T18871 2002[9]中关于工作场所的放射性表面污染控制水平的要求㊂2.5㊀响应时间根据标准GB/T5202 2008[4],响应时间按下述方法确定:被测污染突然发生变化时,如果仪器指示的辐射值增加,则指示值在7s内达到式(3)的数值M;如果仪器指示的辐射减少,则在10s内达到式(3)的数值M:M=M i+90100(M f-M i)(3)式中,M i为仪器的初始指示值,M f为仪器的最终指示值,M为时间响应判断值㊂根据标准GB/T5202 2008[4],将正常工作的仪器放在带源(90Sr-90Y面源)的源架上,仪器指示的辐射值增加,β计数率指示初始值为877.3 s-1,最终指示值为6111.7s-1,仪器指示值列于表4㊂由式(3)可知,M=5588.2s-1㊂由表4可以看出,指示值可在4s内达到M值,时间响应<7s㊂表4㊀仪器时间响应指示值变化(1)(90Sr-90Y)Tab.4㊀Indicated values as contaminationincreasing(90Sr-90Y)㊀㊀移除放射源时,仪器指示的辐射值减少,β计数率指示初始值为6111.7s-1,最终指示值为7.25s-1,仪器指示值列于表5㊂计算得M= 617.7s-1㊂表5㊀仪器时间响应指示值变化(2)(90Sr-90Y) Tab.5㊀Indicated values as contamination decreasing(90Sr-90Y)㊀㊀由表5可以看出,指示值在4s内可以达到M 值,时间响应<10s㊂综上所述,仪器整体时间响应<4s,符合标准GB/T5202 2008的规定㊂2.6㊀温度稳定性根据标准GB/T8993 1998[10]的规定,选择仪器工作温度为-10ħ~40ħ㊂本测试在环境试验箱内进行,测量时间均为4h,测试源为90Sr-90Y (面源)㊂仪器在每个极限温度下(-10ħ和㊃855㊃张㊀菁等:大面积表面污染测量仪主要性能测试与分析㊀40ħ)至少保持4h 并在最后30min 内进行所要求参数的测量,每10s 记录一次数据㊂测试结果列于表6㊂表6㊀温度稳定性测试表(测量时间:10s )Tab.6㊀The test results of temperaturestability (time :10s )率的差除以室温时的计数率,取百分数㊂㊀㊀由表6可知,仪器在40ħ和-10ħ时,本底计数率㊁β计数率与室温条件下的计数率差异在-5.9%㊁5.1%之间,均在GB /T 5202 2008规定的40ħ时指示值的变化限值为ʃ7%和-10ħ时指示值的变化限值为ʃ20%的范围内,说明仪器温度稳定性符合标准要求㊂3㊀结论本工作对大面积表面污染测量仪表面发射率响应的均匀性㊁最低可探测下限㊁时间响应和温度稳定性等各项指标进行了测试与分析㊂结果表明,该仪器的表面发射率响应均匀性良好;最低可探测下限对α源239Pu 为0.15Bq /cm 2,对β源90Sr -90Y 为0.07Bq /cm 2,对β源36Cl 为0.09Bq /cm 2,满足标准GB /T 18871 2002关于放射性表面污染控制水平的要求;响应时间小于4s,符合GB /T 5202 2008标准的规定;极限温度条件下,仪器测量数值变化范围在-5.9%到5.1%之间,满足标准GB /T 5202 2008要求,仪器可在极限温度下正常工作㊂参考文献:[1]㊀周平坤.核辐射对人体的生物学危害及医学防护基本原则[J].首都医科大学学报,2011,32(2):171-176.[2]㊀潘自强,程建平.电离辐射防护和辐射源安全[M].北京:原子能出版社,1990.[3]㊀上海市计量测试技术研究院,北京市计量检测科学研究院,深圳市计量质量检测研院.α㊁β表面污染仪检定规程:JJG 478 2016[S].北京:中国标准出版社,2016.[4]㊀深圳市计量质量检测研究院,中核集团西安核仪器厂.辐射防护仪器α㊁β和α/β(β能量大于60keV)污染测量仪与监测仪:GB /T 5202 2008[S].北京:中国标准出版社,2008.[5]㊀容俏敏,白春星,刘本德,等.大面积多探头α㊁β㊁γ辐射监测校准方法[J].计量技术,2013,(12):47-50.[6]㊀汲长松.核辐射探测器及其技术手册[M].北京:原子能出版社,1990.[7]㊀段再煜,李洋,谷铁男,等.大面积α/β表面污染监测仪研制[J].核电子学与探测技术,2018,38(05):599-603.[8]㊀王勇,刘倍,牛强,等.手脚污染测量仪手部探测器β表面活度响应的校准[J].辐射防护通讯,2015,35(03):12-15.[9]㊀核工业标准化研究所.核仪器环境条件与试验方法:GB /T 8993 1998[S].北京:中国标准出版社,1998.The performance analysis of large area portablesurface contamination survey meterZHANG Jing 1,2,HOU Lei 1,2,RAO Xianming 3,LIU Jinjin 1,2,DU Xiangyang 1,2,ZHANG Jia 1,2,QIAO Minjuan 1,2(1.Shanxi Zhongfu Nuclear Instrument Co.Ltd.,Taiyuan 030006;2.China Institute for RadiationProtection,Taiyuan 030006;3.China Nuclear Xiapu Nuclear Power Co.Ltd.,Fujian Ningde 355100)Abstract :Aiming at a large area portable surface contamination survey meter used in measuring α,βradiation,㊃955㊃㊀辐射防护第40卷㊀第6期and ensuring the performance of measurement of the meter,the main performance of self-made instrument wasmeasured based on JJG478 2016and GB/T5202 2008standards,including the uniformity of detector, surface emission rate response,minimum detectable limit,response time and temperature stability.The results show that the surface emission rate response of alpha for241Am is around30.4%,of beta for90Sr-90Y is around 48.1%,and of beta for36Cl is around45.5%.The minimum detectable limit of alpha for241Am is0.15Bq/ cm2,of beta for90Sr-90Y is0.07Bq/cm2,and of beta for36Cl is0.09Bq/cm2.The response time is less than 4s.The instrument can operate normally in the temperature range of-10ħto40ħ.These results are superior to the requirements of related standards and achieve the purpose of preventing the spread of radiation contamination to ensure the safety of field staff.Key words:large area portable surface contamination survey meter;surface emission rate response;uniformity of detector(For the full paper in English,please refer to page234-237of ISORD-10Proceedings,which has been distributed to each participant on-site via USB disk.)㊃消㊀息㊃加拿大乏燃料深地质处置库准备开始钻孔㊀㊀加拿大核废物管理组织(NWMO)准备在国家乏燃料深地质处置库选址开始之前在南布鲁斯地区打两个钻孔㊂第一个钻孔将于2021年春季开钻㊂南布鲁斯潜在处置场(图片:NWMO)NWMO表示,第一个钻台和进入现场的通道目前正在建设中㊂开钻前的活动正在进行或已完成,其中包括环境调查㊁地表特征调查㊁考古调查㊁文化核查㊁及钻探前的私人饮用水井调查㊂计划在2021年开展实地活动,进一步确定南布鲁斯场址的地质特征㊂这些措施包括在多处安装微型地震监测站以便监测地震活动,如低震级地震;安装浅层地下水监测井以便进一步研究该地区的水;开展地球物理研究㊂NWMO正在两个潜在处置库所在地Ignace和South Bruce进行研究,二者是从2010年项目启动时的21个有兴趣的地区中选出的,都在安大略省内㊂Ignace的第一个钻孔于2018年1月完成㊂希望在2023年之前确定一个单一的场址来接纳这个项目㊂(https:///Articles/Preparations-begin-for-Canadian-borehole)㊃065㊃。