3 標準基本信息
ICS 13.100 C 57
中華人民共和國國家職業衛生標準 GBZ 207—2016《外照射個人劑量系統性能檢驗規範》(Testing criteria of personnel dosimetry performance for external exposure)由中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會於2016年06月28日發佈,自2016年11月01日起實施,本標準代替GBZ 207—2008。
4 前言
本標準第5章~第8章爲強制性條款,其餘爲推薦性條款。
本標準按照GB/T 1.1—2009給出的規則起草。
本標準代替了GBZ 207—2008《外照射個人劑量系統性能檢驗規範》,與GBZ 207—2008相比,主要技術變化如下:
——增加了第2章規範性引用文件;
——對原標準的第7章內容進行合理整合;
——照射用光子輻射源僅保留GB/T 12162中的部分常用照射規範;β源部分作了修改;
——將光子類的綜合性能檢驗分爲三種情況進行檢驗,提出了不同的判斷標準。
本標準起草單位:中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所、中國醫學科學院放射醫學研究所、河北省疾病預防控制中心。
本標準主要起草人:胡愛英、張良安、郭文、曹磊、劉運宏、王拓、周開建。
5 標準正文
5.1 1 範圍
本標準規定了外照射個人劑量監測系統的常規性能檢驗和綜合性能檢驗方法,以及性能檢驗中的質量控制。
5.2 2 規範性引用文件
下列文件對於本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用於本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用於本文件。
GB/T 12162(所有部分) 用於校準劑量儀和劑量率儀及確定其能量響應的X和γ參考輻射
5.3 3 術語和定義
下列術語和定義適用於本文件。
3.1
檢驗參與者 testing participator
3.2
檢驗組織 testing organization
3.3
淺表吸收劑量 shallow absorbed dose
Dp(0.07)
在30 cm×30 cm×15 cm板型模體中指定淺表深度的個人吸收劑量。
注:對弱貫穿輻射,淺表吸收劑量的參考深度是0.07 mm。單位爲焦耳每千克(J·kg-1),專用名戈瑞(Gy)。它是事故個人劑量估算中使用的量。
3.4
深部吸收劑量 deep absorbed dose
DP(10)
在30 cm×30 cm×15 cm板型模體中指定深度的個人吸收劑量。
注:對強貫穿輻射,深部吸收劑量的參考深度是10 mm。單位爲焦耳每千克(J·kg-1),專用名戈瑞(Gy)。它是事故個人劑量估算中使用的量。
3.5
個人劑量當量 personal dose equivalent
Hp(d)
人體表面指定點下,適當深度d處軟組織(通常指ICRU球)中的劑量當量。
注:用Hp(d)表示,單位是焦耳每千克(J·kg-1),專用名是希沃特(Sv)。對強貫穿輻射,推薦的d值爲10 mm;對弱貫穿輻射,推薦的d值爲0.07 mm。它作爲有效劑量的替代量(d=10 mm),或組織或器官中的當量劑量的替代量,可直接測量,用於外照射個人監測。
3.6
事故劑量 accident dosimetry
注:該劑量水平有可能產生能觀察到的確定性效應。事故劑量用深部吸收劑量Dp(10)表示。
3.7
參考劑量點 reference dose point;RDP
輻射場內特定的一點。爲檢驗方便,RDP通常選定在輻射束中心軸線通過體模正面中心的表面。
3.8
殘留最大能量 residual maximum energy
Eres
3.9
允許水平 tolerance level L
5.4 4 檢驗中用到的物理量
5.4.1 4.1 光子
光子劑量的基本物理量是空氣比釋動能,其他量均是通過該基本物理量再乘以相應的轉換系數而賦值的。
4.1.2 深部個人劑量當量Hp(10)
對於給定的光子譜,深部個人劑量當量Hp(10)按式(1)賦值:
式中:
K,d,α——從空氣比釋動能到深部個人劑量當量的轉換系數,見附錄A中的表A.1;
Kα——無體模時相當於體模正面中心處的空氣比釋動能。
4.1.3 淺表個人劑量當量Hp(0.07)
對於給定的光子譜,淺表個人劑量當量Hp(0.07)按式(2)賦值:
Hp(0.07)=K,s,α·Kα………(2)
式中:
K,s,α——從空氣比釋動能到淺表個人劑量當量的轉換系數,見附錄A中的表A.1;
Kα——無體模時相當於體模正面中心處的空氣比釋動能。
4.1.4 事故劑量Dp(10)
Dp(10)=K,d,α·Kα………(3)
式中:
K,d,α——從空氣比釋動能到事故(吸收)劑量的轉換系數,一般情況下,應做模擬轉換系數實驗;
在緊急情況時,這個值在數值上與空氣比釋動能到深部個人劑量當量的轉換系數相等;
Kα——無體模時相當於體模正面中心處的空氣比釋動能。
5.4.2 4.2 β粒子
4.2.1 β粒子劑量的基本物理量
4.2.2 淺表個人劑量當量Hp(0.07)
淺表個人劑量當量Hp(0.07)按式(4)賦值:
Hp(0.07)=Dp(0.07)=sφ·Φβ………(4)
式中:
Dp(0.07)——皮膚的吸收劑量,β射線注量到淺表個人劑量當量轉換系數與到皮膚的吸收劑量的轉換系數的數值相同;
sφ——AP入射方式下不同能量單能β射線注量到皮膚劑量的轉換系數,見附錄A中的表A.2;
Φβ——在體模參考劑量點(RDP)處空氣中測定的β射線注量。
5.4.3 4.3 中子
中子本身及其伴生γ射線所致深部個人劑量當量之和,即由以下a)、b)兩項相加得到:
a) 中子所致深部個人劑量當量Hpn(10),按式(5)賦值:
Hpn(10)=Cφ·Φn………(5)
式中:
Cφ——由中子注量換算成深部個人劑量當量的轉換系數。對於D2O慢化的252Cf源,Cφ爲91pSv·cm2;對未慢化的252Cf源,Cφ爲340 pSv·cm2;
b) 中子源伴生γ射線所致深部個人劑量當量Hpγ(10),應按式(6)賦值:
Hpγ(10)=Hpn(10)·η ………(6)
式中:
η——中子源伴生的γ射線的深部個人劑量當量率與中子個人劑量當量率的比值。其值與房間的幾何尺寸和照射距離有關,見附錄B中的表B.3中列出了典型值的例子。
5.5 5 檢驗分類及劑量計的照射要求
5.5.1 5.1 檢驗分類
Ⅰ類(事故情況下的光子)、Ⅱ類(光子)、Ⅲ類(β)、Ⅳ類(β-光子混合)和V類(中子-光子混合)。
5.5.2 5.2 照射用源
照射用各類輻照源及其性能的要求詳見附錄B。
5.5.3 5.3 劑量計
對於每類檢驗,檢驗參與者應提交15個劑量計和3個跟隨本底劑量計,以及一定數量的備用劑量計。每類檢驗的15個劑量計等分成5個照射組。
5.5.4 5.4 照射條件
對於每類檢驗,照射條件選擇如下:
a) 對工類檢驗時,除137Cs和60Co各一組照射外,另外三組照射選白附錄B表B.1的輻照場;
b)對Ⅱ類檢驗時,除光子能量≥500 keV 一組照射外,另外四組照射選白附錄B表B.1的輻照場;
c) 對Ⅲ類檢驗時,除β能量≥500 keV和<500 keV的照射至少各一組外,另外三組照射選自附錄B表B.2的輻照場;
d) 對Ⅳ類檢驗時,除光子能量≥500 keV、β能量≥500 keV和p能量<500 keV各一組照射外,另外兩組照射選白附錄B表B.2的輻照場;
e) 對V類檢驗時,其中一組是選用D2O慢化的或未經慢化的252Cf中子源照射,一組用高能光子 (≥500 keV)照射,其他三組照射選白附錄B表B.3的輻照場。
5.5.5 5.5 照射角度
需確定劑量計的角度響應特性時,按如下方式選擇照射條件:
a) 對光子輻射場,當平均能量低於70 keV時,採用垂直入射的方式照射。在平均能量>70 keV時,照射的入射角度應在0°、40°、60°中適當選擇;
b)對β輻射場、β-光子混合場和中子光子混合場照射,採用垂直入射的方式照射。
5.5.6 5.6 照射體模
光子和中子的性能檢驗採用一個組織等效的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄板體模,體模要求及劑量計在體模上的布放方法見附錄C。
5.5.7 5.7 照射的量及其數值範圍
對於Ⅰ類檢驗選用吸收劑量,而其他類檢驗均選用個人劑量當量。各組照射量值按附錄D中給定範圍選定,且選定最大劑量點的個人劑量當量應不小於最小劑量點設定值的3倍。
5.5.8 5.8 參考值不確定度的要求
5.8.1 除特別說明外,本標準中的不確定度是指擴展不確定度,具體評定方法見附錄E。
a) 光子源:擴展不確定度應≤5%(k=2,95%置信限水平);
b) β源:擴展不確定度應≤5%(k=2,95%置信限水平);
c) 中子源:擴展不確定度應≤8%(k=2,95%置信限水平)。
5.5.9 5.9 混合場
混合輻射場的深部(或淺表)個人劑量當量應是每一種輻射深部(或淺表)個人劑量當量相加之和。
5.5.10 5.10 修正
5.10.1 當劑量計中心偏離射線軸時,應對個人劑量當量值進行修正。
5.10.2 若要求在體模上的特定位置賦值,而不是按參考劑量點RDP賦值,則應對兩者間的差異進行修正。
5.6 6 個人劑量系統常規性能檢驗
5.6.1 6.1 最低可探測水平(MDL)檢驗
一般情況下,應對MDL變化大於10%的個人劑量系統實施狀態複檢,查明原因並在個人劑量系統修復後方可開展相關工作。其中,MDL檢驗程序如下:
a)取一致性控制在5%以內的劑量計(或探測器)10個。採用常規程序處理;
b)處理後的劑量計(或探測器)應放置於無附加輻射場的天然本底環境中,作爲跟隨本底。探測器的放置週期與個人劑量監測週期一致;
c) 按常規測讀程序,測讀劑量計(或探測器)。採用附錄E的方法計算測讀值的uA(xi);
d) 按式(7)計算MDL:
MDL =3×uA(xi) ………(7)
式中:
MDL——在輻射監測中,用於評價探測能力的一種統計的值,指在給定的置信水平下,一種測量方法能夠探測出區別零值的最小樣品貢獻;
5.6.2 6.2 線性檢驗
對每批劑量計(或探測器)線性誤差(ei)>10%時(下標j表示批次),應查其原因,若不能通過一致性控制等手段得到改進,則判定其不宜用於個人劑量監測。線性檢驗程序如下:
a)取一致性控制在5%以內的劑量計(或探測器)60個,採用常規程序處理;
b) 每10個劑量計(或探測器)爲一組,共分6個組(以i表示組別)。其中,1組留作本底,另外5組分別照射0.1 mSv、0.4 mSv、2 mSv、10 mSv、50 mSv;
c) 按常規測讀程序,測讀劑量計(或探測器)。每組扣除本底測量值後,獲得該組個人劑量當量測量均值(dji)。
式中:
5.7 7 個人劑量系統綜合性能檢驗
5.7.1 7.1 檢驗方式
a)個人劑量當量;
5.7.2 7.2 檢驗程序
7.2.1 檢驗組織應依據附錄D表D.1中的檢驗類型中列出的一類或幾類檢驗,組織性能檢驗活動。
7.2.2 檢驗參與者應按照檢驗組織要求提供劑量計等,幷包含以下信息:
a) 劑量計照射時的特殊要求,如對劑量計在體模上方向性的簡單描述;
b)若檢驗參與者希望給出不同於參考劑量點的其他特定點的劑量值時,應予以說明;
c) 檢驗參與者認爲有必要說明的其他問題。
7.2.3 檢驗組織按第5章的相關要求組織性能檢驗活動。除對Ⅰ類和Ⅴ類的檢驗應分別標明其檢驗類型、標明跟隨本底和檢驗方案中明確可公佈的信息外,檢驗組織不得在公佈檢驗結果之前,向檢驗參與者泄露其他任何信息。
7.2.4 檢驗參與者應按照規範要求的格式向檢驗組織報告結果。
7.2.5 檢驗組織應按本章要求對檢驗參與者所報結果進行判定,並給出判定結論。
5.7.3 7.3 結果判定
7.3.1 單組性能Pi
Pi=[HR(d)i-Hp(d)i]/Hp(d)i………(9)
式中:
HR(d)i——檢驗參與者報告的第i照射組劑量計的個人劑量當量值;
Hp(d)i——檢驗組織給出的第i照射組劑量計的個人劑量當量參考值。
單組性能Pi的判定:不同檢驗類型有不同的允許水平L(詳見附錄D表D.1)。對於某一特定檢驗類型,當|Pi|≤L時,則判定該類型的第:照射組的單組性能爲合格;如同一類型單組性能檢驗不合格的組數≥2時,則判定個人劑量系統對該類型的單組性能檢驗不合格。
7.3.2 偏離B
式中:
——全部n個照射組的單組性能Pi的平均值;
7.3.3 偏離的標準偏差S
偏離變化的統計表徵,用式(11)定義:
式中:
n——組數;
——全部n個照射組的單組性能Pi的平均值。
對於某一特定檢驗類型,如滿足式(12)不等式時,則判定個人劑量系統對該類型的綜合性能檢驗爲合格。
B2+S2≤L2……(12)
式中:
L——個人劑量系統對該類型的綜合性能判定的允許水平,L的取值見附錄D表D.1。
單組性能或綜合性能判定中,只要有一種不合格的就應判定該個人劑量系統性能不合格。
5.8 8 性能檢驗中的質量控制
5.8.1 8.1 劑量計(或探測器)的條件優化選擇
在個人劑量監測系統正式使用前或改變時,應實施劑量計(或探測器)的條件優化選擇,包括高壓、加熱或光激方式、讀數時期和週期等。優化選擇時,可以按式(13)計算目標量T值,並選擇T值最小時的T作條件爲系統的最佳條件。
T=3uA/R1……(13)
式中:
R1——照射1 mGy時的測量讀出值。
5.8.2 8.2 劑量計(或探測器)的一致性選擇
應定期對劑量計(或探測器)進行一致性選擇。同一批次劑量計(或探測器)使用前,均應進行一致性選擇,一致性宜控制在±5%以內。
6 附錄
6.1 附錄A(資料性附錄)劑量計算中的轉換系數
A.1 表A.1列出了從空氣比釋動能到深部和淺表個人劑量當量的轉換系數。
表A.1 從空氣比釋動能到深部和淺表個人劑量當量的轉換系數(Sv/Gy)
表A.2 AP入射方式下不同能量單能β射線注量到皮膚劑量的轉換系數
6.2 附錄B(資料性附錄)照射用輻照源的性能
6.2.1 B.1 檢驗用光子源的基本特性
B.1.1137Cs和(或)60Coγ射線源,源可以是帶有準直器的射線束,也可以是無屏蔽的在自由空氣中的射線束,其照射條件應通過測量和驗證,給出的Hp(d)的相對擴展不確定度應在5%以內。
B.1.2241Am源應爲窄束譜光子源,給出Hp(d)的相對擴展不確定度應在5%以內。
B.1.3 恆定電壓的X射線源的管電壓範圍至少覆蓋30 kV~300 kV,其連續X射線譜的參考性能參數見附錄D。這些照射條件應通過測量和驗證,給出的Hp(d)的相對擴展不確定度應在5%以內。
B.1.4 表B.1中列出了用於個人劑量系統照射的光子線束的技術特性。
6.2.2 B.2 檢驗用β粒子源的基本特性
B.2.190Sr/90Yβ粒子源具有一個吸收90Srβ粒子的100 mg/cm2過濾片,給出的吸收劑量的相對擴展不確定度應在5%以內,並應當滿足以下條件:
a) 殘留最大能量≥1.80 MeV;
b)體模(見附錄B)內100 mg/cm2處的吸收劑量Dp(1)除以體模內7 mg/cm2處的吸收劑量Dp(0.07)的商應在0.98~1.04範圍內;
c) 體模內1000 mg/cm2處的吸收劑量Dp(10)應當小於體模內7 mg/cm2處的吸收劑量Dp(0.07)的1%。
B.2.285Kr β粒子源給出的Hp(d)的相對擴展不確定度應在5%以內,並應滿足以下條件:
a) 殘留最大能量≥0.53 MeV;
b)體模內20 mg/cm2處的吸收劑量Dp(0.2)除以體模內7 mg/cm2處的吸收劑量Dp(0.07)的商在0.75~0.85範圍內。
B.2.3 天然鈾β放射源,其尺寸超過被輻照劑量計的尺寸,用3 mg/cm2~7 mg/cm2聚乙烯覆蓋,應滿足以下規範:
a) 體模內100 mg/cm2處的吸收劑量Dp(1),除以體模內7 mg/cm2處的吸收劑量Dp(0.07)的商應在0.54~0.62範圍內;
b)體模內1000 mg/cm2處的吸收劑量Dp(10)應當小於體模內7 mg/cm2處的吸收劑量Dp(0.07)的3%。
B.2.4 表B.2中列出了用於個人劑量系統照射的β粒子源的技術特性。
6.2.3 B.3 檢驗用中子源的基本特性
B.3.1252Cf中子源可以裸用,也可以在直徑是300 mm的D2O慢化球的中心,表面覆蓋有0.5 mm~1 mm的鎘,給出的Hp(d)的相對擴展不確定度應在8%以內。
B.3.2 表B.3中列出了用於個人劑量系統照射的中子源的技術特性。
6.3 附錄C(規範性附錄)檢驗體模及照射條件
6.3.1 C.1 個人劑量計性能檢驗用的體模
個人劑量計性能檢驗用的體模應是組織等效充水板模、腕模或指模,其具體要求如下:
a) 板模:30 cm×30 cm×15 cm,見圖C.1a),用於全身個人劑量計的檢驗和刻度;
b)腕模:直徑爲7.3 cm,高爲30 cm的圓柱,見圖C.1b),用於手腕和腳踝個人劑量計的檢驗和刻度;
c) 指模:直徑爲1.9 cm,高爲30 cm的圓棒,見圖C.1c),用於手指個人劑量的檢驗和刻度。
用於確定劑量計中子個人劑量當量響應或校準因子的板狀體模其具體要求如下:
a)ICRU組織板模:ICRU材料固體板模,尺寸30 cm×30 cm×15 cm,見圖C.2,用於全身個人劑量計檢驗和刻度;
b)考慮到實際不可能製造出成分與ICRU組織尺寸相當的固體體模,可在一個外形尺寸一致,材質爲有機玻璃的充水簡化體模上刻度,體模除前表面厚度爲2.5 mm外,其他面的壁厚爲10 mm。
6.3.2 C.2 劑量計在體模上的布放方法
a) 體模前端面的幾何中心在照射線束的中心軸線上;
b)劑量計布放於體模表面上,劑量計的靈敏區面向輻照源,見圖C.1a);
d)垂直入射是指垂直於體模前端面的入射;非垂直入射的入射角α是指體模中心與射線束中心線的連線與體模前端面法線方向(過體模中心)間的夾角。
e) 輻照源中心與體模正面中心的距離,對241Am源:≥50 cm,對其他光子源:≥100 cm;對β源:≥30 cm;對中子源:50 cm;
f) 同時輻照幾個劑量計時,需考察輻照場均勻性。由於輻照場均勻性引入吸收劑量(或個人劑量當量)不確定度應儘可能低;
g)劑量計靈敏區的邊界與體模邊緣的距離,對光子照射:≥7.5 cm;對中子照射:≥10 cm。
6.3.3 C.3 個人劑量計的照射方法
a) 在輻照場可用於檢定和檢驗照射的範圍內,在靠近邊界但不影響檢定和檢驗照射的某一位置固定安裝監督電離室,見圖C.3;
b)檢定和檢驗照射的參考劑量點與輻射源之間的距離應大於或等於2m;
c) 在照射源照射束中心軸線上參考劑量點處,可以使用作爲次級標準用的儀器驗證該處的自由空氣比釋動能,見示意圖C.3a);
d) 當照射α=0°時,爲垂直照射條件。斜向照射時,見示意圖C.3b)。
6.4 附錄D(規範性附錄)不同檢驗類型的照射劑量範圍及允許水平
6.5 附錄E(資料性附錄)測量不確定度的評定方法
6.5.1 E.1 測量不確定度
在給出檢驗結果時,應附有測量不確定度的評定。評定不確定度的方法應按下列類別給出:
a) A類評定:通過對重複性條件測量所得量值的統計方法評定;
也可以用其他不確定度的評定方法給出不確定度,例如:使用精度、偏差、隨機誤差和系統(非隨機)誤差描述不同的不確定度類別。
uA是一組觀測值(x1,x2,…,xn)的測量平均值的標準差σ(x)。理論上講,測量樣本量增加時, A類不確定度會減少。A類不確定度的典型來源是:
a) 探測器靈敏度非一致性;
uB不會因重複測量而減少。通常B類標準不確定度的主要來源如下:
c) 劑量計的方向依賴性;
d) 響應的非線性;
e) 探測器的信號衰退、溼度及溫度的依賴性;
f) 光照射影響;
g) 非電離輻射的影響;
h) 機械振動影響;
i) 不同地區天然本底輻射影響的差異。
6.5.2 E.2 不確定度的A類評定
對隨機變量xi進行n次獨立的等精度測量得到的測量值爲:x1,x2,……,xn,其算術平均值計算見式(E.1)。
6.5.3 E.3 不確定度的B類評定
在個人劑量檢測時,B類標準不確定度的典型分佈假設爲均勻分佈,因某一影響因素i的參數變異 ai引起的B類標準不確定度可用式(E.4)計算:
當影響因素不止一個時,可用式(E.5)計算總的B類不確定度uB:
幾種常見情況下ai的確定:
a) 儀器示值誤差(△m)已知的情況,a=△m;
錶盤式儀表,a爲最小分度值的一半;
數字式儀表,a爲末位數最小分度的一個單位。
1) 給出量是單向時,例如,校準擴展不確定度爲U,a=U/k,k是校準報告的包含因子;
2) 給出量是雙向時,例如,LiF TLD劑量探測器的能量響應爲±10%,則a=量的均值×10%。
6.5.4 E.4 A類和B類的合成標準不確定度的評定方法
合成標準不確定度可用式(E.6)和式(E.7)計算:
或
假設個人劑量監測的合成不確定度uc服從正態分佈,可直接用式(E.7)估算一個劑量系統的不確定度,其相應的置信水平爲67%。要獲得高的置信水平,應當將合成不確定度uc乘以一個包含因子k,見式(E.8)。
通常稱U爲擴展不確定度。在其計算中和結果表述中,均應清楚標明包含因子k的取值。在個人劑量系統性能檢驗中,通常只有輻照檢驗室的照射參考值,其擴展不確定度的包含因子取k=2。
出具的擴展不確定度的有效數字,最多取2位,在首位大於3時也可取一位。測量均值的有效數字由不確定度決定,測量均值的末位應與不確定度末位對齊。在個人劑量監測領域,擴展不確定度既可以用絕對形式,也可以用相對形式報告。
6.5.5 E.5 不確定度評定舉例
某次TLD探測器平行樣品測量一共測了6次,其測量結果分別爲:29.18 mSv、28.19 mSv、27.27 mSv、28.25 mSv、26.26 mSv、27.24 mSv,並假定探測器的能量響應爲±15%、探測器的角度響應爲±9%、探測器非線性爲±4%、校準不確定度爲10%(k=2),其他B類不確定度影響可以忽略,進行不確定度評定,並報告測量結果。
注:這裏僅是計算舉例,在評定不確定度時應按實際情況給出B類的影響量。
不確定度計算過程:
a) 進行量值修正,並進行壞值統計判斷(假定總的修正值爲1,無壞值,壞值統計判斷從略);
d) 合成不確定度計算
e) 擴展不確定度計算,取k=2
f) 測量結果報告:
通常應報告爲:
注:測量結果末位與不確定度末位必須對齊,不確定度最多取兩位,當不確定度首位大於3時可取一位。特殊情況下,需用相對擴展不確定度,則:
相對擴展不確定度爲Urel=23%。
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