三种常用辐射探测器对医用X射线防护监测的技术

　随着医疗技术的不断进步，医用X射线机在各个级别的医院广为应用。如F30-ⅡF型医用X射线诊断机、GS-150-H型医用诊断高频X线机、MSD-Ⅲ型微焦点牙片机、各类型CT机、以及医用小C形臂等等，不断介入患者的治疗中去。由于x射线看不见、摸不着，而且它的穿透能力也比较强，在治疗的时候如不采取防护或是防护不当，容易使射线发生泄露，对不需要照射治疗的他人造成额外的剂量照射，引发辐射照射事故。
　　过量的x射线会破坏人的肌肉组织结构，引发机体病变。机体组织中的活细胞会被电离辐射杀死，失去活性，容易产生以造血机构损伤为主的放射性疾病。放射性损害程度与受照射剂量、受照时间、照射面积和受照部位、受照个体与组织细胞的放射敏感率以及射线的能量等多种复杂因素的有关。主要损害如非照射急慢性放射病、放射反应，主要症状表现为恶心、血象异常、呕吐、头痛、皮肤损伤等现象，严重时可使患者诱发皮肤癌、白血病、放射性白内障等，妊娠期的妇女如受到大剂量的x射线照射易造成胎儿致死、致畸、严重智力低下等。
　　对于医护人员，按照规定他们会在治疗时穿上防护服，或是围铅围脖、带上铅眼镜等用以屏蔽射线。病房外的群众主要依靠机房阻止射线向外泄露而免受不必要的剂量照射。因此，做好X射线防护情况十分重要，这就要求对医院的放射室进行防护情况的检测。
　　由于治疗时各个病人情况不同，所需剂量不同。治疗时诊断机发射射线能量的不同，曝光时间也不相同，所以在测量应采取相应的仪器进行监测，才能得到较为准确的监测数据。在选择相应的仪器时，我们要考虑不同辐射仪器的测量原理，仪器的技术参数（如：能量响应、响应时间、测量范围）等因素。
　　在辐射剂量监测中，由于探测器的探测原理不同，其所探测的范围也各有差别。当前用于医用X射线防护检测的探测器类型大致分为以下三类：电离室探测器、闪烁体探测器和半导体体探测器。
　　电离室内气体的分子与射线发生作用，产生由带负电荷的电子和一个正电荷离子组成的离子对。电离产生的离子向四周自由扩散。在扩散的过程中，电子和正离子可以重新复合，形成一个不带电的分子。但如果在气体探测器的两极加上电压，两极之间形成一个电场，那么电子和正离子就会在电场的作用下分别向正负两极漂移，被高压极和收集极收集。
　　常见的电离室主要由两个不同电位的电极和一个保护电极组成，安置在以一个灌有一个大气压左右的特殊气体的体积中。两个电极，一个加以所需高压，称为高压电极（或称阳极）；一个接地，称为收集极（或称阳极）。为了使收集区域的边缘电场均匀，确定灵敏体积，也为了更好地收集灵敏体积内所形成的电离电流，在高压电极和收集极之间需要设置一个保护电极。当用电离室探测器监测射线照射时，射线与物质发生相互作用，在电离室室壁产生次级电子。产生的次级电子使电离室内的气体电离，离子在电场的作用下向收集极运动，并被收集极收集，形成电离电流信号输出给测量单元。
　　闪烁体探测器是利用某些物质在辐射的作用下会发光的特性探测辐射的，这些物质称为荧光物质或闪烁体。闪烁体探测器主要由闪烁体、光学收集系统、包括反射层、光电倍增管以及给光电倍增管各电极供电的分压器组成。当射线进入闪烁体中，会被闪烁体中原子（或分子）吸收，吸收能量后的原子（或分子）在退激的过程中产生光子，光子到达光阴极并在光阴极上打出光电子，这时候的光电子十分少，之后被光电倍增管各级不断倍增，最后形成电流信号输出给测量单元。
　　半导体探测器，是在本征半导体内添加“施主杂质”或是“受主杂质”，用以提高半导体的导电性能。在半导体两边加上一电压，形成一块探测器工作区，也叫灵敏区。当射线进入半导体探测器的灵敏区时，与半导体相互作用，产生电子-空穴对。在电场的作用下，电子和空穴就向两极作漂移，收集电极上会收集到相应的电荷，进而在外电路形成电信号。在半导体探测器中，射线产生一个电子-空穴对所需消耗的平均能量约为3eV，而气体电离室产生一个离子对所需消耗的平均能量为30eV，因此半导体探测器比气体电离探测器的能量分辨率好得多。
　　当电子在靶附近通过时，被靶核的库伦场减速时，电子的部分能量转化为相等能量的X射线发射出来，这种射线称之为韧致X射线。医用X射线机就是运用这个原理产生X射线。目前我国医用X射线诊断机的常用电压范围主要在100kV～200kV之间。X射线与物质发生作用，产生光电效应、康普顿散射和电子对生成效应。这三种效应中前两种的医用X射线诊断机占据了市面95%左右的份额，所以在检测医院辐射防护过程中选择仪器设备也主要考虑这两种作用类型。
　　在过滤轻微的情况下，韧致辐射的分布较宽，封值一般出现在Emax/3到Emax/2之间。目前我们接触到射线机基本是在150kV的条件工作，由此可知出来的射线能量的平均值应该是50kV～75kV，因此在选择辐射检测仪器时应当充分考虑仪器的能量响应域。
　　目前桂林市核与辐射监督室经常用到作为医用X光机辐射防护检测的仪器主要有451P型X、 、 射线巡测仪、BH3103B型 - 剂量率测量仪、6150AD 5/H型高灵敏x、 剂量率仪按照前面辐射探测器的分类，451P型X、 、 射线巡测仪属于电离室探测器、BH3103B型 - 剂量率测量仪、6150AD 5/H型高灵敏x、 剂量率仪属于闪烁体探测器。
　　在能量响应方面，451P可以测量大于25keV的 、X射线和大于1keV的 射线，而且在30keV～1MeV之间能量响应的偏差在€？0%范围内。BH3103B型 - 剂量率测量仪可测量36KeV～3MeV之间的射线，并在36KeV～3MeV能量范围内响应的极限偏差15%。6150AD 5/H型高灵敏x、 剂量率仪，可响应45keV～2.6MeV之间能量的射线，并在45keV～2.6MeV能量范围内响应的偏差在10%范围内。综合各仪器给出的能量响应范围和能量响应的不确定度，451P、6150AD 5/H能量响应的范围较宽而且能量响应的不确定较小，比较适合医用X射线机防护中剂量的检测。
　　在剂量率测量范围方面，451P、BH3103、6150AD 5/H均没有给出剂量测量范围，但都给出剂量率范围为。451P的剂量率测量范围为0～50mSv/h；BH3103剂量率测量范围为0～100 Gy·h-1；6150AD 5/H剂量率测量范围为1nSv h-1～ 1000mSv h-1。在这方面主要考虑各个探测器剂量测量的下限，所以415P、BH3103、6150AD 5/H灵敏度都较高，都较适合医用X射线防护中检漏型测量。
　　在仪器的响应时间方面，电离室从原理上讲，射线从入射电离室就开始消耗能量，不断的产生离子对，这个时间是非常短的，而且离子、电子一产生立刻在电场的作用下向两极移动，这个时间也非常短，所以电离室的响应时间几乎为零。451P说明书给出的在0～500 R/h量程范围内从10% ～90%的响应时间为5s，BH3103和6150AD 5/H没有给出响应的时间，从原理上分析可得，其所耗时间主要取决于光电倍增管的电子飞行时间及其涨落时间。在实际应用中这三种仪器的响应时间都比较短。一般的医用X射线机通常所用曝光时间为几十毫秒，所以这几款仪器：451P、BH3103、6150AD 5/H的时间响应较好，均可以现场快速得到测量结果，而且数据比较可信。
　　综合以上各项指标，根据测量目的不同，采用电离室探测器的451P和采用闪烁体探测器的BH3103和6150AD 5/H都是是不错的选择。出于便携性的要求，451P在重量和操作的方便性上较后两者有优势，所以451P型x、 、 巡测仪较适合于医用X射线防护剂量测量。