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1、关于辐射加工剂量学与质量控制第一页，本课件共有68页一、引言一、引言电离辐射剂量学：电离辐射剂量学：是一门研究辐射测量的学科，主要研究是一门研究辐射测量的学科，主要研究电离辐射与其能量在物质中的减弱、传递与吸收的规律；电离辐射与其能量在物质中的减弱、传递与吸收的规律；受照射物质内的剂量分布与辐射场的关系；辐射剂量与有受照射物质内的剂量分布与辐射场的关系；辐射剂量与有关辐射效应之间的联系；测量辐射剂量的仪器方法、计算关辐射效应之间的联系；测量辐射剂量的仪器方法、计算技术及有关参数；以及剂量测量在有关领域中的实际应用。技术及有关参数；以及剂量测量在有关领域中的实际应用。辐辐射射加加工工剂剂量量学学
2、（也也称称高高剂剂量量学学）：涉涉及及辐辐射射加加工工研研究究、开开发发、生生产产中中剂剂量量测测量量的的研研究究和和应应用用，是是辐辐射射剂剂量量学学领领域域中中比比较较活活跃跃的的一一个个分分支支。它它是是随随着着辐辐射射加加工工事事业业的的发发展展而而发发展展起起来来的的。就就辐辐射射加加工工而而言言，严严格格控控制制辐辐照照工工艺艺质质量量是是保保证证被被辐辐照照产产品品质质量量的的关关键键，而而剂剂量量测测量量的的质质量量则则是是辐辐照照质质量量控控制制的的核核心心和和基础。基础。第二页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量的量是吸收
3、剂量辐射加工剂量测量的量是吸收剂量:吸收剂量的定义吸收剂量的定义:D=dE/dmD=dE/dm 吸收剂量的吸收剂量的SiSi单位为单位为:J/kg:J/kg，单位的专名为戈瑞，单位的专名为戈瑞(Gy)(Gy)，在，在19861986年以后，戈瑞已取代现有的吸收剂量专用单位拉德年以后，戈瑞已取代现有的吸收剂量专用单位拉德(rad)(rad)：1 rad=100erg/g=0.01 Gy1 rad=100erg/g=0.01 Gy 1 Gy=l J 1 Gy=l Jkg=100 rad kg=100 rad 吸收剂量适用于任何电离辐射和任何受照物质。它表吸收剂量适用于任何电离辐射和任何受照物质。它
4、表示物质受照射的结果，不涉及物质获得辐射能量的微示物质受照射的结果，不涉及物质获得辐射能量的微观过程，而且与采用何种测量方法无关。与照射量不观过程，而且与采用何种测量方法无关。与照射量不同，它直接采用能量单位来度量，更便于研究物质的同，它直接采用能量单位来度量，更便于研究物质的辐射效应辐射效应第三页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法确定辐射剂量测量的基本原则确定辐射剂量测量的基本原则 原则上说，只要原则上说，只要受照射物质中受照射物质中所引起的所引起的效应效应与与吸收的辐射能量吸收的辐射能量具有确定的关系，这种效应就具有确定的关系，这种效应就可用来测定可用
5、来测定辐射剂量辐射剂量。这样的效应有电离、发热、。这样的效应有电离、发热、发光（激发）等各种物理变化，氧化还原、裂解、发光（激发）等各种物理变化，氧化还原、裂解、聚合、交联、变色、粘度变化等许多化学变化，或聚合、交联、变色、粘度变化等许多化学变化，或由此引起的体系物理性质的变化。由此引起的体系物理性质的变化。第四页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法剂量测量系统剂量测量系统是由剂量计、相关的分析仪器及剂量响应曲线（或是由剂量计、相关的分析仪器及剂量响应曲线（或剂量响应函数）组成的。剂量响应函数）组成的。剂量计剂量计是指测量吸收剂量的器件，如盛有剂量计溶液的安
6、瓶，是指测量吸收剂量的器件，如盛有剂量计溶液的安瓶，薄膜等。薄膜等。根据剂量计计量学性能的优劣和用途，可以把测量准确度与根据剂量计计量学性能的优劣和用途，可以把测量准确度与精密度都高的、能作为标准使用的剂量计称为精密度都高的、能作为标准使用的剂量计称为标准剂量计标准剂量计。常规（常规（工作）剂量计工作）剂量计是指那些计量学性能稍差，但操作简便、是指那些计量学性能稍差，但操作简便、供应充分、能用于日常剂量监测的剂量计称为。供应充分、能用于日常剂量监测的剂量计称为。在辐射加工剂量测量中，校准常规剂量计的响应，广泛使用两在辐射加工剂量测量中，校准常规剂量计的响应，广泛使用两种不同的方法：种不同的方法
7、：量热计剂量测量系统；量热计剂量测量系统；硫酸亚铁（硫酸亚铁（FrickeFricke）剂量测量系统。）剂量测量系统。第五页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法 一、一、量热计剂量测量系统量热计剂量测量系统 量热法是一种直接测定吸收剂量的绝对方法。量热法是一种直接测定吸收剂量的绝对方法。基本原理：如果物质吸收的辐射能量不转变为化学能、基本原理：如果物质吸收的辐射能量不转变为化学能、光能等量其他形式的能量，只是使物质温度升高，那么光能等量其他形式的能量，只是使物质温度升高，那么我们可以通过在一定条件下测量被照射物质温度的变化我们可以通过在一定条件下测量被照射物
8、质温度的变化来确定所吸收的能量来确定所吸收的能量。第六页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法一、一、量热计剂量测量系统量热计剂量测量系统第七页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法一、一、量热计剂量测量系统量热计剂量测量系统第八页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法 二、二、电离室电离室（照射量:dQ/dm，单位：C/kg)电离室是以气体作介质的，在辐射作用下气体分子被电离，电离室是以气体作介质的，在辐射作用下气体分子被电离，产生自由电子与正离子。如果在它们的外部加一电场，电子与产生自由电
9、子与正离子。如果在它们的外部加一电场，电子与正离子就会在电场作用下作定向运动，电子向阳极方向运动，正离子就会在电场作用下作定向运动，电子向阳极方向运动，正离子则趋向阴极。结果在外测电路上形成电离电流。通常测正离子则趋向阴极。结果在外测电路上形成电离电流。通常测量照射量用的电离室测量的是对时间的平均电离效应，即一定量照射量用的电离室测量的是对时间的平均电离效应，即一定电压下产生的稳定的电离电流。电离电流一般很小，所以电离电压下产生的稳定的电离电流。电离电流一般很小，所以电离室必须与灵敏度较高的静电计那样的测量仪器配合使用。室必须与灵敏度较高的静电计那样的测量仪器配合使用。D=0.95D=0.95
10、RNcRNcK K1 1 K K2 2第九页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法二、二、电离室电离室 电离室是以气体作介质的，在辐射作用下气体分子被电离，电离室是以气体作介质的，在辐射作用下气体分子被电离，产生自由电子与正离子。产生自由电子与正离子。指型电离室结构图指型电离室结构图 电离电流曲线电离电流曲线第十页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法电子束流密度计（电子注量仪）电子束流密度计（电子注量仪）此此法法是是通通过过对对电电子子束束流流密密度度与与电电子子束束能能量量的的测测定定，根根据据被被照照射射物物的的组组成成
11、、密密度度、厚厚度度与与其其他他照照射射条条件件计计算算出出被被照照物物中中的的吸吸收收剂剂量量。加加速速器器所所指指示示的的电电流流与与电电压压并并不不确确切切表表示示入入射电子束的束流强度与能量，必须经过校准与修正。射电子束的束流强度与能量，必须经过校准与修正。第十一页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法电子束流密度计（电子注量仪）电子束流密度计（电子注量仪）第十二页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法 二、液体化学剂量计二、液体化学剂量计 液体化学剂量计是利用辐射在液态化学体系中引起的化学变化（如氧化、还原、分解等）
12、与体系吸收的辐射能量之间的定量关系来测定吸收剂量的。第十三页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法 二、液体化学剂量计二、液体化学剂量计 :为被测离子的摩尔消光系数（为被测离子的摩尔消光系数（m m2 2molmol-1-1）；）；G:G:为被测离子的辐射化学产额（为被测离子的辐射化学产额（molJmolJ-1-1)；l l：为分光光度计液杯的光程长度（为分光光度计液杯的光程长度（m m或或cmcm）；）；：为剂量计溶液的密度（：为剂量计溶液的密度（gcmgcm-3-3或或kgmkgm-3-3）。）。第十四页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法
13、辐射加工剂量测量方法二、液体化学剂量计二、液体化学剂量计 辐射化学产额辐射化学产额G G（X)X)为为n(x)n(x)除以除以E E所得的商所得的商.式式中中，n(x)n(x)是是某某体体系系吸吸收收平平均均辐辐射射能能量量E E 后后，所所产产生生、破破坏或变化的物质坏或变化的物质x x的平均量。的平均量。单位：单位：molJmolJ-1-1或（或（100eV100eV）-1-1，lmolJlmolJ-1-1=9.6510=9.65106 6(100eV)(100eV)-1-1。第十五页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法二、液体化学剂量计二、液体化学剂量
14、计 吸光度A 被定义为：A=log 1/T 式中，T=I/I0为透射率，I0 为入射光通量密度，I 为透射光通量密度。第十六页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法二、液体化学剂量计二、液体化学剂量计 摩摩尔尔吸吸光光系系数数：为为比比耳耳定定律律中中的的一一个个系系数数，亦亦称称为为摩摩尔尔线性吸收系数或摩尔吸光系数，它可用如下关系式描述：线性吸收系数或摩尔吸光系数，它可用如下关系式描述：=A/(ml)式中：式中：A A 为某一特定波长下的吸光度；为某一特定波长下的吸光度；m m 为所研究的吸收物质在溶液中的摩尔浓度；为所研究的吸收物质在溶液中的摩尔浓度；l
15、 l 为液杯中溶液的光程长度。为液杯中溶液的光程长度。的单位为的单位为m m2 2 mol mol-1-1。第十七页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法二、液体化学剂量计二、液体化学剂量计第十八页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法硫酸亚铁硫酸亚铁(Fricke)剂量计剂量计该该剂剂量量计计提提供供了了测测量量水水中中吸吸收收剂剂量量的的标标准准方方法法，它它依依赖赖于于电电离离辐辐射射使使酸酸性性水水溶溶液液中中水水辐辐射射产产物物将将FeFe2+2+离离子子定定量量的的地地氧氧化为化为FeFe3+3+离子离子的过程。的
16、过程。Fe2+Fe3+在稀硫酸溶液中在稀硫酸溶液中FeFe3 3+离子在紫外光区显示离子在紫外光区显示303nm303nm和和224nm 224nm 处处有有2 2个吸收峰，在个吸收峰，在303nm303nm处处FeFe2+2+的影响可以忽略，故通常采的影响可以忽略，故通常采用用303nm303nm波长来测量波长来测量FeFe3+3+的浓度变化。的浓度变化。实验在实验在303nm303nm波长下波长下FeFe3+3+的摩尔吸光系数（的摩尔吸光系数（）值不仅与）值不仅与FeFe3+3+离子标准溶液的制备方法有关，而且受测定的分光光度计性能离子标准溶液的制备方法有关，而且受测定的分光光度计性能的影
17、响。的影响。第十九页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法硫酸亚铁硫酸亚铁(Fricke)剂量计剂量计 测量波长：测量波长：303nm;303nm;测量范围：测量范围：40-40040-400（Gy);Gy);测量不确定度：测量不确定度：2-3%2-3%（k=2).k=2).第二十页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法重铬酸盐剂量计重铬酸盐剂量计重铬酸盐剂量计依据的反应是由于电离辐射与水相互作用产生的辐重铬酸盐剂量计依据的反应是由于电离辐射与水相互作用产生的辐解产物可将解产物可将CrCr2 2O O7 72-2-中的中的Cr
18、Cr6+6+离子还原为离子还原为CrCr3 3离子离子 CrCr2 2O O7 72-2-Cr Cr3 3 重铬酸根离子（重铬酸根离子（CrCr2 2O O7 72-2-）在可见光区）在可见光区350nm350nm和和440nm 440nm 处有处有2 2个吸收峰，个吸收峰，在在350nm350nm有峰，摩尔吸光系数较大，可用来测量低剂量量程，而平台有峰，摩尔吸光系数较大，可用来测量低剂量量程，而平台440nm440nm处摩尔吸光系数较低，可用来测量高剂量量程。处摩尔吸光系数较低，可用来测量高剂量量程。第二十一页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法重铬酸盐剂
19、量计重铬酸盐剂量计低量程重铬酸盐剂量计低量程重铬酸盐剂量计 测量波长：测量波长：350nm;350nm;测量范围：测量范围：0.4-50.4-5（kGy);kGy);测量不确定度：测量不确定度：4-5%4-5%（k=2).k=2).高量程重铬酸盐剂量计高量程重铬酸盐剂量计 测量波长：测量波长：440nm;440nm;测量范围：测量范围：5-405-40（kGy);kGy);测量不确定度：测量不确定度：4-5%4-5%（k=2)k=2)第二十二页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法重铬酸盐剂量计重铬酸盐剂量计第二十三页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂
20、量测量方法辐射加工剂量测量方法固体剂量计固体剂量计 固态物质可以是无色的塑料、玻璃、无机或有机晶体、半导体、固态物质可以是无色的塑料、玻璃、无机或有机晶体、半导体、照相胶片等。侧量的辐射效应主要为光学性质的变化，如吸收照相胶片等。侧量的辐射效应主要为光学性质的变化，如吸收光谱、发光光谱的变化；或是电性质的变化，如光电流的变化、光谱、发光光谱的变化；或是电性质的变化，如光电流的变化、发射电子等。发射电子等。固体剂量计都是相对测量手段，为了获得准确、重现的固体剂量计都是相对测量手段，为了获得准确、重现的结果，每批样品必须仔细校准，建立量值溯源性，并且结果，每批样品必须仔细校准，建立量值溯源性，并且
21、校准应尽可能与使用条件一致，并且严格控制剂量计的校准应尽可能与使用条件一致，并且严格控制剂量计的厚度与贮存条件。厚度与贮存条件。第二十四页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法丙氨酸丙氨酸/ESR剂量计剂量计 丙氨酸是一种氨基酸，辐照后氨基脱落，形成具有不成对电丙氨酸是一种氨基酸，辐照后氨基脱落，形成具有不成对电子的稳定的自由基子的稳定的自由基CH3-CH-COOHCH3-CH-COOH，成为顺磁性物质。自由，成为顺磁性物质。自由基浓度基浓度(总数总数)可用专门测量自由基的电子顺磁共振可用专门测量自由基的电子顺磁共振（EPREPR）谱仪定量测量。将测得的结果（
22、如相对波谱峰高）谱仪定量测量。将测得的结果（如相对波谱峰高）与标准剂量计校准得的剂量响应曲线进行比较，或利用剂与标准剂量计校准得的剂量响应曲线进行比较，或利用剂量响应函数公式计算，即可确定吸收剂量。量响应函数公式计算，即可确定吸收剂量。第二十五页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法丙氨酸丙氨酸/ESR剂量计剂量计 测量范围：测量范围：0.1-400.1-40（kGy);kGy);测量不确定度：测量不确定度：4-5%4-5%（k=2)k=2)第二十六页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法丙氨酸丙氨酸/ESR剂量计剂量计丙氨酸
23、剂量计由丙氨酸试剂与黏合剂丙氨酸剂量计由丙氨酸试剂与黏合剂(例如石蜡例如石蜡)以一定比例均匀混合制以一定比例均匀混合制成成,其综合性能优于其他任何辐射加工剂量计。丙氨酸剂量计可其综合性能优于其他任何辐射加工剂量计。丙氨酸剂量计可测剂量范围宽；线性好，在测剂量范围宽；线性好，在10102 210104 4GyGy，其线性相关系数大于，其线性相关系数大于0.99990.9999；稳定性好，一年中自由基的衰退只有；稳定性好，一年中自由基的衰退只有0.5%0.5%；测量重复性好；它的辐射吸；测量重复性好；它的辐射吸收性能与水等效，对大多数辐照物而言，放在其中的丙氨酸剂量计所测收性能与水等效，对大多数辐
24、照物而言，放在其中的丙氨酸剂量计所测吸收剂量可以直接当作辐照物的吸收剂量，无须换算；剂量计结实、体吸收剂量可以直接当作辐照物的吸收剂量，无须换算；剂量计结实、体积小、便于邮寄；自由基浓度测量是非破坏性的分析方法，因而可反复积小、便于邮寄；自由基浓度测量是非破坏性的分析方法，因而可反复测读。测读。鉴于其良好的剂量学特点，国际原子能机构鉴于其良好的剂量学特点，国际原子能机构 (IAEA)(IAEA)在在19851985年选年选用其推出了用于统一用其推出了用于统一IAEAIAEA成员国的吸收剂量量值的成员国的吸收剂量量值的“国际剂量保证服国际剂量保证服务（务（IDASIDAS）”计划。近年来，计划。
25、近年来，NISTNIST、NPLNPL、GSFGSF、等西方发达国家正在进、等西方发达国家正在进行将丙氨酸行将丙氨酸/EPR/EPR剂量计作为参考标准系统的研究。剂量计作为参考标准系统的研究。第二十七页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）剂量计（聚甲基丙烯酸甲醋）剂量计专门配方的聚甲基丙烯酸甲醋薄片是目前较常用的固体剂专门配方的聚甲基丙烯酸甲醋薄片是目前较常用的固体剂量计。无色量计。无色PMMA(Perspex HX)PMMA(Perspex HX)与红色与红色PMMA(Perspex Red PMMA(Perspex Red 4
26、00400与与Red 4034)Red 4034)已被广泛采用，英国、加拿大、日本已有已被广泛采用，英国、加拿大、日本已有专用于剂量测定的商品出售。专用于剂量测定的商品出售。在照射过的无色透明的在照射过的无色透明的PMMAPMMA中测量的是由辐射产生的不饱中测量的是由辐射产生的不饱和活性基团（例如和活性基团（例如C=0C=0）在）在305305或或314nm314nm波长波长下的吸光度。下的吸光度。厚度为厚度为1mm1mm3mm3mm的的Perspex HXPerspex HX，可测，可测1kGy1kGy50kGy50kGy的吸收的吸收剂量。红色剂量。红色PMMAPMMA照射后在可见光区（照射
27、后在可见光区（605 nm 605 nm 或或640 nm640 nm）测）测量吸光度变化，测定范围为量吸光度变化，测定范围为1kGy1kGy40kGy40kGy。第二十八页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法PMMA（聚甲基丙烯酸甲醋）剂量计（聚甲基丙烯酸甲醋）剂量计第二十九页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法辐射显色薄膜剂量计（辐射显色薄膜剂量计（RCD）辐射显色染料薄膜剂量计（辐射显色染料薄膜剂量计（RCDRCD）是一种很有特色的固态剂量计。它含有一种无）是一种很有特色的固态剂量计。它含有一种无色或接近无色的染料母
28、体（三苯甲烷染料的衍生物）的塑料薄膜照射后会显色，色或接近无色的染料母体（三苯甲烷染料的衍生物）的塑料薄膜照射后会显色，显色的程度与吸收剂量有一定的关系，只要测量一定波长下的吸光度变化，即可显色的程度与吸收剂量有一定的关系，只要测量一定波长下的吸光度变化，即可从校准曲线中得到吸收剂量。一种辐射显色染料为六羟基乙基付品红氰化物的尼从校准曲线中得到吸收剂量。一种辐射显色染料为六羟基乙基付品红氰化物的尼龙薄膜，照射后的最大光吸收波长为龙薄膜，照射后的最大光吸收波长为604nm604nm，厚度为，厚度为50m50m的薄膜在的薄膜在604nm604nm下可下可测至测至30 kGy30 kGy，采用较低的
29、波长如，采用较低的波长如540nm540nm或或510nm510nm可测剂量增大到可测剂量增大到300kGy300kGy。误差分析表明其测量扩展不确度为误差分析表明其测量扩展不确度为6%(6%(k k=2)=2)，可以作为一种响应稳定、测量，可以作为一种响应稳定、测量简便、准确可靠的电子束吸收剂量传递标准。简便、准确可靠的电子束吸收剂量传递标准。第三十页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法辐射显色薄膜剂量计（辐射显色薄膜剂量计（RCD）第三十一页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法 CTA CTA（三醋酸纤维素）薄膜剂量计
30、（三醋酸纤维素）薄膜剂量计CTACTA也是一种常用测量电子束剂量的薄膜剂量计，其方法是在也是一种常用测量电子束剂量的薄膜剂量计，其方法是在290nm290nm波长可测量由辐射引起的吸光度变化。这种变化与吸波长可测量由辐射引起的吸光度变化。这种变化与吸收剂量在很宽的范围内呈直线关系。该剂量计适用于较高收剂量在很宽的范围内呈直线关系。该剂量计适用于较高的剂量水平的剂量水平(50kGy50kGy200kGy200kGy)。在通常使用的电子束与。在通常使用的电子束与射射线照射下，剂量率对响应影线照射下，剂量率对响应影10106 6 GyhGyh-1-1 以上时，照射温以上时，照射温度不影响测量结果，故
31、此剂量计对测量电子剂量特别有用。度不影响测量结果，故此剂量计对测量电子剂量特别有用。误差分析表明其测量扩展不确度为误差分析表明其测量扩展不确度为8%(8%(k k=2)=2)，可以作为一种，可以作为一种测量简便、准确可靠的电子束吸收剂量工作剂量计。测量简便、准确可靠的电子束吸收剂量工作剂量计。第三十二页，本课件共有68页第一章第一章 辐射加工剂量测量方法辐射加工剂量测量方法CTACTA（三醋酸纤维素）薄膜剂量计（三醋酸纤维素）薄膜剂量计第三十三页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学 辐射加工剂量测量的意义和内容辐射加工剂量测量的意义和内容1 1 研究与开发研究与开发 研究产品中
32、的剂量与辐射效应的关系，各种因素的影研究产品中的剂量与辐射效应的关系，各种因素的影响（如剂量、剂量率、温度、介质、含水量、气氛、响（如剂量、剂量率、温度、介质、含水量、气氛、原材料、配方、前处理与后处理工艺等等），建立在原材料、配方、前处理与后处理工艺等等），建立在一定条件下吸收剂量与辐照物品中产生所需效应之间一定条件下吸收剂量与辐照物品中产生所需效应之间的关系，确定实现某种产品辐照工艺的最佳剂量水平的关系，确定实现某种产品辐照工艺的最佳剂量水平和剂量限值（即选定工艺剂量）和剂量限值（即选定工艺剂量）。第三十四页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学辐射加工剂量测量的意义和内容辐
33、射加工剂量测量的意义和内容2 2 辐辐照照装装置置确确认认（鉴鉴定定）的的目目的的是是验验证证辐辐照照装装置置是是否否具具备备进进行行辐辐射射加加工工的的能能力力，证证明明该该装装置置能能以以一一种种重重现现、可可控控制制的的方方式式对对产产品品辐辐照照规规定定的的剂剂量量。装装置置确确认认包包括括对对加加工工设设备备的的检检验验，运运行行参参数数的的刻刻度度与与稳稳定定性性考考验验，剂剂量量测测量量系系统统的的校校准准，检检验验模模拟拟产产品品或或产产品品中中吸吸收收剂剂量量与与剂剂量量分分布布的的值值及及其其重重现现性性。剂剂量量测测量量包包括括测测量量辐辐射射源源到到辐辐照照位位置置的的
34、重重复复性性，辐辐照照场场剂剂量量分分布布，产产品品单单元元的的剂剂量量分分布布，一一定定堆堆积积密密度度和和装装载载模模式式的的产产品品中中运运行行参参数数如如产产品品传传输输速速度度和和工工位位停停顿顿时时间间与与产产品品吸吸收收剂剂量量的的关关系系，以以确确认认典典型型密密度度范范围围内内产产品品在在特特定定辐辐照照条条件件下下所所受受到到的的剂剂量量、剂剂量量分分布布和和剂剂量量不不均均匀匀度度，以以及及它它们们的的准准确性与重复性，是否满足规定的要求。确性与重复性，是否满足规定的要求。第三十五页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学辐射加工剂量测量的意义和内容辐射加工剂
35、量测量的意义和内容 3.辐照工艺确认辐照工艺确认当当对对新新产产品品实实施施辐辐照照时时（或或产产品品规规格格改改变变时时），应应对对产产品品的的辐辐照照工工艺艺进进行行工工艺艺确确认认。工工艺艺确确认认的的目目的的是是要要保保证证该该工工艺艺能能满满足足对对产产品品吸吸收收剂剂量量的的要要求求。对对于于给给定定的的产产品品装装载载模模式式，应应绘绘制制其其辐辐照照单单元元的的吸吸收收剂剂量量分分布布图图，测测量量产产品品剂剂量量分分布布的的目目的的是是取取得得总总体体平平均均剂剂量量值值与与剂剂量量不不均均匀匀度度，以以及及确确定定最最大大剂剂量量、最最小小剂剂量量的的位位置置，并并选选定日
36、常剂量监测位置。定日常剂量监测位置。静静态态辐辐照照时时必必须须预预先先测测定定空空场场的的剂剂量量分分布布，绘绘制制等等剂剂量量曲曲线线，选选定定产产品品堆堆码码的的确确切切位位置置与与方方式式，制制定定产产品品翻翻转转、移移位位的的正正确确程程序序。通通过过剂剂量量分分布布测测量量，验验证证总总平平均均剂剂量量与与剂剂量量不不均均匀匀度度是是否否满满足足加加工工工工艺艺的的要要求求，针针对对放放在在选选定定辐辐照照位位置置上上一一定定密密度度的的产产品品与与堆堆码码翻转方式确定所需的辐照时间。翻转方式确定所需的辐照时间。第三十六页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学辐射加工
37、剂量测量的意义和内容辐射加工剂量测量的意义和内容4.日常剂量监测日常剂量监测 辐辐照照装装置置日日常常运运行行中中除除了了通通过过监监测测刻刻度度过过的的辐辐照照运运行行参参数数进进行行加加工工控控制制外外，要要求求把把剂剂量量计计置置于于产产品品辐辐照照箱箱最最大大剂剂量量或或最最小小剂剂量量位位置置（也也可可放放在在其其他他布布放放与与卸卸下下较较为为方方便便的的位位置置，不不过过该该处处的的剂剂量量值值应应已已被被确确定定并并重重现现）进进行行现现场场监监测测。同同时时，通通过过对对加加工工运运行行参参数数进进行行监监督督控控制制，来来保保证证产产品品获获得得的的吸吸收收剂剂量量与与其其
38、分分布布在在工工艺艺剂剂量量范范围围内内，并并尽尽可可能能提提高高辐辐照照效效率率。剂剂量量测测量量作作为为一一种种独独立的监控手段，必要时也可同时采用检验产品中的辐射效应进行控制。立的监控手段，必要时也可同时采用检验产品中的辐射效应进行控制。此此外外，还还应应定定期期标标定定辐辐照照场场，核核对对产产品品剂剂量量不不均均匀匀度度，检检验验装装置置运运行行参参数数与与产产品品剂剂量量的的关关系系。为为避避免免产产生生重重复复照照射射或或漏漏照照，产产品品箱箱上上尽尽可可能能贴贴有有目目视视辐辐照照指指示示片片。当当辐辐射射源源的的活活度度与与结结构构、运运行行参参数数、产产品品密密度度以以及及
39、其其他他能能影影响响剂剂量量分分布布的的因因素素发发生生变变化时，应重新测定剂量分布。化时，应重新测定剂量分布。第三十七页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学不同材料中吸收剂量的换算不同材料中吸收剂量的换算 辐射加工中剂量测量的具体方法是把剂量计插人产品或其模拟辐射加工中剂量测量的具体方法是把剂量计插人产品或其模拟物中的适当位置，当剂量计本身有相当体积的情况下实际测得物中的适当位置，当剂量计本身有相当体积的情况下实际测得的是剂量计本身的吸收剂量。只有剂量体系与照射样品的原子的是剂量计本身的吸收剂量。只有剂量体系与照射样品的原子组成、密度、形状、容器及照射条件完全相同，剂量体系的
40、吸组成、密度、形状、容器及照射条件完全相同，剂量体系的吸收剂量才能代表样品中的吸收剂量。当剂量计与产品由辐射吸收剂量才能代表样品中的吸收剂量。当剂量计与产品由辐射吸收特性差异较大的不同物质组成时，即使它们在同样情况下照收特性差异较大的不同物质组成时，即使它们在同样情况下照射，两者的吸收剂量并不相同，必须进行适当的换算。射，两者的吸收剂量并不相同，必须进行适当的换算。第三十八页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学电子束实用剂量学电子束实用剂量学在在无无剂剂量量率率效效应应的的情情况况下下，适适于于测测量量射射线线的的剂剂量量计计也也可可用用来来测测量量电电子子束束剂剂量量。由由于
41、于电电子子束束射射程程短短，剂剂量量率率高高，剂剂量量分分布布不不太太均均匀匀，而而且且会会产产生生电电荷荷积积累累和和温温度度升升高高等等问问题题，选选用用的的剂剂量量计计必必须须充充分分考考虑虑这些特点这些特点由由于于电电子子束束射射程程短短，剂剂量量分分布布梯梯度度大大，日日常常检检测测剂剂量量与与剂剂量量分分布布通通常常采采用用空空间间分分辨辨能能力力高高的的薄薄膜膜剂量计进行剂量测量。剂量计进行剂量测量。第三十九页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学电子束实用剂量学电子束实用剂量学11深度剂量分布深度剂量分布 深深度度剂剂量量分分布布曲曲线线给给出出了了电电子子束束垂
42、垂直直于于介介质质平平面面人人射射时时，沿沿射射束束中中心心轴轴吸吸收收剂剂量量随随深深度度变变化化的的关关系系。典典型型的的深深度度剂剂量量分分布布曲曲线线开开始始随随着着被被照照物物深深度度的的增增加加由由于于散散射射电电子子造造成成的的积积累累使使剂剂量量值值逐逐渐渐增增大大，到到剂剂量量值值达达到到最最大大值值后后逐逐渐渐下下降降，一一定定距距离离后后下下降降加加速速，再再变变得得缓缓慢慢并并与与横横轴轴相交。相交。第四十页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学电子束实用剂量学电子束实用剂量学11深度剂量分布深度剂量分布 实际射程实际射程R Rp p为深度剂量分布曲线为深
43、度剂量分布曲线 上几乎直线下降拐点处的切线与上几乎直线下降拐点处的切线与 韧致辐射本底外推线的交点所对韧致辐射本底外推线的交点所对 应的深度，这时的实际射程也就应的深度，这时的实际射程也就 是外推射程是外推射程R Rexex。第四十一页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学电子束实用剂量学电子束实用剂量学射程与能量的关系射程与能量的关系电电子子在在给给定定材材料料中中穿穿透透的的能能力力几几乎乎正正比比于于它它们们的的初初始始能能量量。利利用用这这种种关关系系可可确确定定电电子子束束的的能能量量。所所以以电电子子束束能能量量常常常常采采用用简简单单易易行行的的射射程程法法进进行行
44、测测量量，通通过过射射程程测测定定，再再从从图图表表或计算公式由射程一能量关系确定电子束能量。或计算公式由射程一能量关系确定电子束能量。第四十二页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学电子束实用剂量学电子束实用剂量学射程与能量的关系射程与能量的关系第四十三页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学电子束实用剂量学电子束实用剂量学 电子束能量测量电子束能量测量电子束能量可以用磁偏转、核反应及射程法测定。射程法比较电子束能量可以用磁偏转、核反应及射程法测定。射程法比较方便，它是基于在某种材料中测得的射程，按已知的射程一能方便，它是基于在某种材料中测得的射程，按已知的射程一
45、能量关系确定电子束能量。量关系确定电子束能量。对于聚苯乙烯吸收体对于聚苯乙烯吸收体E EP P与与R RP P有如下关系有如下关系 第四十四页，本课件共有68页第二章第二章 实用剂量学实用剂量学电子束实用剂量学电子束实用剂量学 电子束能量测量电子束能量测量第四十五页，本课件共有68页第三章第三章 剂量计的分类、选择和校准剂量计的分类、选择和校准一、剂量计的分类一、剂量计的分类 根据剂量计量学性能的优劣和用途，可以把测量根据剂量计量学性能的优劣和用途，可以把测量准确度与精密度都高的，能作标准使用的剂量计准确度与精密度都高的，能作标准使用的剂量计称为标准剂量计。把那些计量学性能稍差些，但称为标准剂
46、量计。把那些计量学性能稍差些，但操作简便，供应充分，能用于日常剂量监测的剂操作简便，供应充分，能用于日常剂量监测的剂量计称为工作剂量计。量计称为工作剂量计。第四十六页，本课件共有68页第三章第三章 剂量计的分类、选择和校准剂量计的分类、选择和校准一、剂量计的分类一、剂量计的分类 工作剂量计（即常规剂量计）工作剂量计（即常规剂量计）可用来测量辐射场与产品剂量分布及进行日常剂量监测，可用来测量辐射场与产品剂量分布及进行日常剂量监测，控制加工工艺与保证产品质量。常规剂量计通常是一些控制加工工艺与保证产品质量。常规剂量计通常是一些无色或彩色的塑料薄膜薄片与液体化学剂量计，前者使无色或彩色的塑料薄膜薄片
47、与液体化学剂量计，前者使用前必须经标准剂量计校准。它们受到辐照后会引起吸用前必须经标准剂量计校准。它们受到辐照后会引起吸光光谱的变化，利用分光光度计选择适当的波长测量薄光光谱的变化，利用分光光度计选择适当的波长测量薄膜与溶液辐照前后吸光度的变化，即可直接从校准曲线膜与溶液辐照前后吸光度的变化，即可直接从校准曲线（剂量响应曲线）或计算公式确定吸收剂量。（剂量响应曲线）或计算公式确定吸收剂量。第四十七页，本课件共有68页第三章第三章 剂量计的分类、选择和校准剂量计的分类、选择和校准剂量计的校准剂量计的校准剂剂量量测测量量系系统统校校准准的的目目的的是是用用准准确确可可靠靠的的吸吸收收剂剂量量值值来
48、来标标定定剂剂量量计计的的辐辐射射响响应应，获获得得剂剂量量响响应应校校准曲线或剂量响应函数，准曲线或剂量响应函数，建立剂量量值的溯源性。建立剂量量值的溯源性。第四十八页，本课件共有68页第四章第四章 剂量测量的标准化与测量质量保证剂量测量的标准化与测量质量保证 剂剂量量测测量量在在辐辐射射加加工工中中有有重重要要的的技技术术意意义义，这这已已是是众众所所周周知知并并受受到到重重视视的的原原因因。提提高高剂剂量量测测量量的的准准确确度度和和精精密密度度，确确保保产产品品接接受受一一定定程程度度上上高高于于有有效效剂剂量量和和适适宜宜的的剂剂量量不不均均匀匀度度，就就可可以以在在保保证证辐辐照照
49、质质量量下下尽尽可可能能提提高高辐辐照照效效率率和和经经济效益。济效益。此外，剂量测量还有重要的法律意义。例如，对辐照装置的批此外，剂量测量还有重要的法律意义。例如，对辐照装置的批准认可，某项工艺的生效，辐照质量准认可，某项工艺的生效，辐照质量I I议的仲裁都有大量的计议的仲裁都有大量的计量认证、剂量测量工作要做。量认证、剂量测量工作要做。第四十九页，本课件共有68页第四章第四章 剂量测量的标准化与测量质量保证剂量测量的标准化与测量质量保证 剂量测量的标准化剂量测量的标准化剂量测量的标准化可以使测得的吸收剂量量值准确一致剂量测量的标准化可以使测得的吸收剂量量值准确一致 实现剂量测量的标准化，需
50、要研制准确、重现的标准剂量实现剂量测量的标准化，需要研制准确、重现的标准剂量测量系统测量系统 定期用国家标准剂量计校准现场所有的工作剂量计才能定期用国家标准剂量计校准现场所有的工作剂量计才能建立量值溯源性，达到国内吸收剂量量值的准确一致建立量值溯源性，达到国内吸收剂量量值的准确一致 第五十页，本课件共有68页第四章第四章 剂量测量的标准化与测量质量保证剂量测量的标准化与测量质量保证 量量 值值 溯溯 源源 系系 统统 第五十一页，本课件共有68页第四章第四章 剂量测量的标准化与测量质量保证剂量测量的标准化与测量质量保证 量量 值值 溯溯 源源 系系 统统第五十二页，本课件共有68页第四章第四章