[发明专利]一种环境水平高气压电离室及其标准剂量计系统

说明书

本发明涉及一种环境水平高气压电离室及其标准剂量计系统。电离室的空心球形外壳内设有收集极，外壳上设有绝缘端子和充气管，所述外壳采用高强度合金材料，在保证承压强度的条件下，外壳的厚度尽可能薄，但不应小于662KeV能量光子在对应材料中产生次级电子的射程，外壳内充入高纯氮气作为工作气体，氮气的压力不小于十个标准大气压。电离室的所述收集极经过绝缘端子和屏蔽电缆与静电计或微弱电流测量系统连接，通过测量电离室在辐射场中产生的微弱电流，乘以灵敏度因子及离子复合修正因子即可获得测量点处X、γ射线空气比释动能值。本发明灵敏度高，能量响应好，可用作环境水平γ射线参考辐射空气比释动能标准。

技术领域

本发明涉及一种气体探测器，具体涉及一种环境水平高气压电离室及其标准剂量计系统。

背景技术

空气比释动能作为基本物理量之一，是X、γ射线剂量学量值体系的基础。剂量学量始终贯穿辐射防护与辐射剂量学学科，它可以大致分为基本物理量、辐射防护评价量和辐射防护实用量三大类。绝大多数辐射防护评价量和辐射防护实用量都是通过相关转换系数与空气比释动能联系起来的。目前，国内外X、γ射线参考辐射剂量计量体系以空气比释动能为基础实现溯源与传递，从而保证辐射防护与辐射剂量学量的量值统一。

随着辐射防护与辐射剂量学的相关研究逾进深入，NORM问题研究、仪表性能研究、环境辐射监测、辐射应急监测、国土安全和环境本底调查等方向工作大量开展，对低空气比释动能率(2μ Gy/h及更低水平)的测量能力提升和测量范围的拓展提出迫切需求。当前主要采用基于Bragg-Gray理论设计的石墨电离室、空气等效壁电离室作为测量标准，在防护水平和环境水平γ射线参考辐射的中、下段受限于电离室的漏电流、灵敏度、电离电流测量装置测量下限和环境本底辐射等因素的影响，随着空气比释动能率的降低，测量结果的不确定度逐渐增加，阻碍了上述需求得到满足。目前，防护水平下段和环境水平中下段γ射线空气比释动能率的量值复现能力影响了辐射防护和辐射剂量学相关领域的发展和相关工作的开展。虽然高气压电离室具有灵敏度高、稳定性好的优点，广泛用于区域监测、环境监测等低水平辐射场、环境水平辐射测量，但其因在低能区域响应存在过响应现象，使其无法作为标准实验室测量标准或应用于其他高准确度测量中。

目前，标准实验室广泛使用石墨空腔电离室和空气等效壁电离室，但受限于灵敏度、漏电流等因素，当防护水平和环境水平γ射线空气比释动能参考辐射空气比释动能率低于2μ Gy/h时，存在测量准确度降低，测量不确定度大的问题。通过增加上述类型电离室的灵敏体积可一定程度增加灵敏度，但是大体积探测器有效中心难以确定、对参考辐射射束截面面积要求提高和探测散射份额增加等一系列问题限制了该方法的使用。而目前广泛使用的高气压电离室虽然具有灵敏度高、稳定性好的优点，但是能量响应无法满足计量标准的需求。

高气压电离室通常采用高强度金属材料(如304不锈钢)作为外壁，并在灵敏体积内充若干标准大气压(一个标准大气压等于101.325kPa)高纯氩气(Ar)或高纯氙气(Xe)以提升灵敏度。该类高气压电离室在低能(90keV～250keV)范围内存在过响应现象，尤其在100keV～125keV能量范围响应相对Cs-137的662keV能量响应高出70％以上。为了解决以上问题，现有设计采用在高气压电离室外壁贴上不同面积、不同厚度的补偿片(锡片或铅片)的方法，如中国专利申请201410593546.2“一种标准型高气压电离室及其制备方法”。对电离室贴片补偿后其能量响应特性变化优于±30％，但存在重量大幅增加、角响应一致性较差、制作复杂和工序较多等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种灵敏度高、能量响应好的环境水平高气压电离室及其标准剂量计系统。

本发明的技术方案如下：一种环境水平高气压电离室，在空心球形外壳内设有收集极，外壳上设有绝缘端子和充气管，其中，所述外壳采用高强度合金材料，在保证承压强度的条件下，外壳的厚度尽可能薄，但不应小于662KeV能量光子在对应材料中产生次级电子的射程，外壳内充入高纯氮气作为工作气体，氮气的压力不小于十个标准大气压。