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本文从检测方法的角度,研究某种涉及对人体实施X射线安全检查的设备在使用中射线剂量的测定方法问题,对于相关法律法规问题则不在讨论之列。

 

  随着国际恐怖活动的日益加剧,各国政府都提高了安全防范标准。目前,旨在探测隐藏在行李、物品、货物、车辆内以及人体携带的威胁物和爆炸物的X射线安全检查设备在机场、海关、铁路、公路、公共场所的集会以及重要部门已得到广泛应用。X射线人体安检设备是利用X射线透射人体,以确定体内外是否藏有危险品、毒品以及违禁品的安全检查设备。因其成像直观,可有效突出爆炸物、毒品及其它违禁品的显示,便于操作人员判断被测者是否在体内外携带危险品和违禁品,将会获得越来越多的应用需求。


  然而,X射线作为一种电磁波,其辐射吸收率极高。它在穿透人体皮肤、肌肉等软组织的同时,被组织接收的辐射能量很强,足以将肌肉组织中的电子撞击出围绕原子核运行的轨道,产生不稳定的分子,进而生成对人体有危害的自由基。研究表明,辐射穿透细胞、破坏DNA,会直接引起染色体破裂或基因突变,诱发某些癌细胞,导致癌症的发生;X射线还会破坏红细胞,诱发白血病等血液疾病。


  根据国际放射防护委员会制定的标准,辐射的总危险度为0.0165/Sv,即身体每接受1Sv的辐射剂量,就会增加0.0165的致癌几率。X射线人体安检设备的逐步普及应用在提高安检工作效率的同时必然导致健康人群接受辐射剂量的增加,从而导致其罹患癌症及其它疾病的风险加大。因此,开展针对X射线人体安检设备的辐射安全指标检测,对于确定X射线人体安检设备的实际辐射剂量,把其辐射限制在可以合理达到的最低水平,尽可能降低X射线安全检查给受检者带来的潜在危害,保证受检人员身体健康具有重要意义。


  一、X射线人体安检设备辐射安全指标


  X射线的辐射安全指标通常包括设备的单次检查剂量和设备泄露射线剂量率。


  在我国国家标准GB 15208.1-2005《微剂量X射线安全检查设备  第1部分:通用技术要求》中,设备的单次检查剂量被定义为“被检物品接受一次检查所吸收的X射线剂量,单次检查剂量单位为Gy,1Gy=1J/kg”。参照此定义,X射线人体安检设备的单次检查剂量是指被检人员接受一次检查所吸收的X射线剂量当量。单次检查剂量用H表示,单位为Sv,1Sv=1J/kg。


  如果以DT,R(单位为Gy,1Gy=1J/kg)表示辐射R在人体器官或组织T内产生的平均吸收剂量,以wR表示辐射R在人体某一器官或组织的辐射权重因数,则人体该组织或器官吸收的当量剂量HT,R=DT,R·wR①。人体各组织和器官的辐射权重因数如表一所示②。因X射线人体安检设备的每一次检测过程中实际扫描了受检人员的整个身体,因此,单个受检人员接受一次检查身体各部位所吸收的X射线当量剂量HT= =。由表1可知:=0.20+0.12+0.12+0.12+0.12+0.05+0.05+0.05+0.05+0.05+0.01+0.01+0.05=1,则HT=1·DT、R。换言之,X射线人体安检设备的单次检查剂量H在数值上等于X射线辐射在人体内产生的平均吸收剂量D。该平均吸收剂量D可用空气比释动能来表示,单位为Gy,1Gy=1J/kg。实际检测中,可直接测量X射线人体安检设备的单次检测空气比释动能,将所得数值直接同比转换为设备的单次检查剂量。


  设备的泄露射线剂量率是指单位时间内穿过辐射屏蔽防护,泄露到设备外部的电离辐射强度单位用空气比释动能率表示,为μGy/h。


  GB 15208.1-2005对微剂量X射线安全检查设备提出的辐射安全指标是:设备的单次检查剂量不应大于5μGy;在距设备外表面5cm的任意处(包括设备的入口、出口处),X射线泄露剂量率应小于5μGy/h,符合GB17060-1997中3.1的要求。


  二、X射线人体安检设备辐射安全指标检测方法比较


  因各检测方法工作原理不同,X射线辐射能量有高低之分,各种辐射检测方法实际用于不同类型X射线辐射的探测与检测效果会有很大差别。X射线人体安检设备一般使用keV数量级的低能X射线源,通常单次检测时间短,单次检测时的X射线出束时间也相应极为短暂。个别厂家研制的新型X射线人体安检设备的单次检测时间(指按下扫描控制按钮至完整显示扫描图像的时间)可控制在4秒左右,一次检测中的X射线实际出束时间则仅有1秒左右。这些设备特点也会对多种检测方法的使用造成一定限制。针对X射线人体安检设备的特点,结合X射线检测方法的工作原理和优缺点,考虑拟检测剂量和剂量率的量度检测需要,对X射线人体安检设备辐射指标检测方法的适应性逐一比较。


  1.射线照相法


  射线照相法实际测量的是胶片接受的总辐照量度。其缺点是操作较为复杂,检测结果易受胶片质量影响:优点是对X射线反应灵敏,胶片受照均匀,且在测试次数较多时,实际分析结果会更接近真实量度。


  在进行X射线人体安检设备辐射指标中的单次检查剂量检测时,可考虑采用射线照相法。但在实际检测时,应注意选择优质胶片,并使胶片接受的辐照次数至少超过1000次。


  2.电离型检测法


  (1)电离室检测器


  电离室检测器具有坚固、稳定、成本低、寿命长等优点,但一般适用于测量强放射性。对于低剂量X射线辐射的测量电离室检测器的测量精度相对较差。因此,不建议使用电离室检测器进行X射线人体安检设备辐射安全指标的检测。


  (2)盖革计数器与比例计数器


  盖革计数器与比例计数器是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉冲式电压


  变化,从而对入射粒子逐个计数,这一特性决定其适合于测量弱放射性。应可用于单次检查剂量的检测。但盖革计数器与比例计数器更常用于探测α粒子和β粒子,对r辐射和X射线辐射来说,其灵敏度低于闪烁计数器。因此,在可能的条件下,改用闪烁计数检测方法将会提高检测结果的准确性。

来源:中国警察装备网 

  3.闪烁体检测法


  闪烁体探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被广泛用作测量α、β、r和X射线辐射强度。由于闪烁晶体能吸收所有的入射光子,在整个X射线波长范围内,其吸收率都接近100%,比较而言该方法更适合用于X射线人体安检设备辐射安全指标的检测。然而闪烁体探测器具有本底脉冲过高的缺点,即使在没有X射线入射时,依然会产生“无照明电流”的脉冲。同时,因X射线人体安检设备单次检查时X射线出束时间短暂,该时间与闪烁体检测器的刷新时间并不同步,实际测量中常常会出现某次出束X射线扫描至闪烁体检测器探头位置的时间恰好处在闪烁体检测器的非刷新时间段,从而对该次检查的实际剂量无法准确计量的情况。因此,在使用闪烁体检测器进行X射线人体安检设备单次检查剂量的检测时,应注意根据实测数据的数值离散情况进行有效数值选择,并以实际选择的有效数值求取单次检查剂量。


  4.半导体检测法


  半导体检测器形成的电子—空穴对能量较低,对于吸收同样能量的情况而言,形成的电子空穴对比气体电离室或闪烁晶体形成的离子对数目多很多倍。如吸收同样能量时,Ge(Li)半导体检测器形成的电子—空穴对是Nal(T1)晶体产生离子对的大约170倍。因相对分辨率比例于信号的平方根,所以,Ge(Li)半导体检测器的能量分辨率大约是Na1(T1)晶体的13倍。因此可以说,半导体检测器的能量分辨率是本质优良的。该种探测器具有的能量分辨率高且线性范围宽等优点逐渐为人们所认识,成为迅速发展的一类新型核辐射探测仪器。近年来,Ge(Li)和Si(Li)等半导体r谱仪发展迅速,但因其价格相对高昂,尚未得到广泛应用。


  几年前,卫生部工业卫生实验所承担了一项卫生部科学基金课题资助项目,研制了一款采用半导体元件作为接受射线信号器件的RD-298智能型诊断X射线剂量仪。据称,RD-298智能型诊断X射线剂量仪响应时间快,能量响应好,测量范围宽,智能化程度高,可提供剂量测量(0.001~9999mGy),剂量率测量(0.001~9999mGy/s),且能量响应好于5%,剂量仪测量重复性好于1%。但目前的辐射剂量仪市场仍难觅其踪迹。


  三、X射线人体安检设备辐射安全指标检测方法选择


  通过比较分析可以看出,在进行X射线人体安检设备单次检查剂量的检测时,目前适合采用射线照相法和闪烁体检测法。为检验两种方法所测结果的一致性,笔者开展了一次X射线人体安检设备单次检查剂量检测试验。试验中,将属于采用射线照相法的热释光片和属于闪烁体检测法的在线式闪烁体检测剂量仪的检测探头放置于检测区域同一位置(如图1所示),在同等环境条件下进行检测。设备启动扫描3000次,热释光片吸收总剂量(扣除环境本底)除以设备扫描次数得到的单次检查剂量值设为数值1;设备启动前40次中选取在线式闪烁体检测剂量仪所测的20次有效数据,该20次剂量率的算术平均值乘以平均单次检查时间得到的单次检查剂量设为数值2;设备启动前60次中选取在线式闪烁体检测剂量仪所测的30次有效数据,该30次剂量率的算术平均值乘以平均单次检查时间得到的单次检查剂量设为数值3.计算显示,数值2与数值2的误差为4.3%,数值1与数值3的误差为3.5%。这一试验表明,两种检测方法所得结果的一致性较好。因此,在实际检测中,可以采用其中任意一种方法,也可以同时采用两种方法。在采用射线照相法进行射线人体安检设备单次检查剂量的检测时,应使胶片接受的辐照次数在1000次以上,并准确记录扫描次数;在采用闪烁体检测法进行检测时,也应注意增加扫描次数,使取得的有效数据至少超过50次。



  在进行X射线人体安检设备泄露射线剂量率的检测时,适合采用电离式检测法和闪烁体检测法。实验表明,两者实时检测所得数据误差不大,但进行多次测量时,闪烁体检测法数据一致性相对较好。小量程(0.1~200uSv/h)在线式闪烁体剂量仪测量精度相对较高,实时数字显示判读便捷,且可远程操作,使用安全方便,更适合用于X射线人体安检设备泄露射线剂量率的检测。


  不仅如此,在X射线人体安检设备辐射安全指标的实际检测工作中,还应尽量减少由测量仪器本身及周围环境的影响导致测量结果单向偏离造成的系统误差,并通过提高计数效率,增加测量次数获得最小的测量误差,以努力降低测量不确定度,提高检测质量。

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