辐射监测仪概述

监测辐射用的仪器或仪表的统称。致电离辐射一般不能直接由感官察觉，为了发现是否有辐射的存在或定量确定辐射量，必须用专门的仪器进行测量。辐射监测仪表测量的结果是估算剂量、安全评价和采取防护对策的重要依据。

辐射监测仪表的构成 辐射监测仪表一般都是由核辐射探测器和信号处理、记录系统两部分组成。辐射探测器是辐射监测仪表的关键器件，仪器的性能指标主要取决于探测器，其主要作用是把进入探测器灵敏区的辐射转变为信号处理系统能够记录和分析的信号。辐射监测仪表中用得最多的有三类探测器，即气体探测器(包括G-M计数管、正比计数器和气体电离室等)、半导体探测器和闪烁探测器。这三类探测器都是把辐射转变成电信号(脉冲或电流)，再由电子学单元处理和记录。

G-M管型探测器结构简单，对配套的电子线路和使用环境条件要求不高，易做成成本低、轻便可携式辐射监测仪器。

电离室型监测仪可用于测量周围剂量当量或照射量，其性能稳定，寿命长，量程宽，能量响应特性好，但需测极微弱的电流，因此对仪器结构、电子线路和环境条件要求较高。

闪烁探测器一般由闪烁体与光电倍增管组成，闪烁体受到辐射照射产生微弱的荧光，光电倍增管将光信息转换为电信号并进行放大，供记录单元测量。常用的闪烁体有测量X或γ辐射的碘化钠(加铊激活)，测量γ、X或β辐射的塑料闪烁体，测量α辐射的硫化锌(加银激活)以及专门设计的夹心中子闪烁体等。由于闪烁探测器在通用性、能量分辨率和灵敏度等方面有比较突出的优点，在辐射监测仪中得到了广泛应用。

在辐射监测仪表中常用的半导体探测器为金硅面垒型和平面型Si(Li)及高纯锗探测器。前者不仅在低水平α测量装置中得到应用，还作为体积小、性能稳定的α计数器在一些特殊辐射监测仪，如α放射性气溶胶监测仪中得到了应用。后者也由于具有一定的X射线能量分辨率，且体积小，功耗低，可做成袖珍型γ、X辐射监测仪。

与上述三类探测器相配合的信号处理和记录系统要根据探测器的类型和特性而定，但大部分是常用的核电子学单元，如高压电源，放大器，甄别器，计数器，率表，符合或反符合单元和微处理单元等。

除上述几种探测器外，在个人监测和环境监测中也使用固态探测元件，如热释光(TL)元件光激发光元件(OSL)，由这些元件做成的剂量计，如TLD连同其测读设备亦属辐射监测仪表。

辐射监测仪表的分类 按照监测的辐射类型辐射监测仪表可分为α、β、γ、X和中子等监测仪表;按照使用方式可分为固定式和可携式监测仪表;按照监测对象可分为表面污染监测仪，环境(外照)场所(辐射场)监测仪，个人监测仪，空气污染监测仪和流出物监测仪等几类。一般都按监测对象来分类。

表面污染监测仪表 表面污染监测仪用来监测各类表面放射性物质沾污的水平。由于α放射性表面污染的控制限值很低(对皮肤和内衣仅为0.04Bq·cm)，因此要求α表面污染监测仪的本底低且具有足够的灵敏度。市售的α污染监测仪的探测器大多是ZnS(Ag)闪烁计数器或薄窗多丝正比计数器。β表面污染监测仪往往采用塑料闪烁计数器或薄窗G-M计数管。探头的有效面积通常为50cm或100cm，地板污染监测仪探头的有效面积可为400cm。在控制区出入口往往设置手、脚污染监测仪或门式全身污染监测仪。表面污染监测仪最重要的指标是表面活度响应和仪器效率。表面活度响应是指表面污染水平为1Bq·cm时的计数率，而仪器效率为仪器计数率与校准源表面发射率之比。每台仪器必须用适当的参考标准源校准，确定表面活度响应或仪器效率后才能应用。在应用表面污染监测仪时，必须注意的是表面活度响应或仪器效率与待测污染核素的能谱，仪器工作状态(甄别能量)以及测量时的几何条件均有关，而且有一定的适用范围。因此，在监测时必须保持与校准条件相近。

场所监测仪表 工作场所和周围环境的辐射水平一般用辐射巡测仪来测量。原则上需要测量的量是周围剂量当量H *(d)和定向剂量当量H′(d)。只要巡测仪具有各向同性响应，定度为H *(10)，即可在任何辐射场(在探头有效探测体积范围内辐射场是均匀的)内测量H *(10)。市售的辐射场巡测仪往往是以照射量(率)或比释动能(率)定度的，还需进行适当地修正方能得到H *(10)。X、γ辐射场监测仪的种类很多，应用较普遍的是由组织等效或空气等效材料做室壁的电离室型巡测仪。这种类型的仪器量程宽，能量响应特性好，测量X或γ辐射的能量范围大。测量低能X射线或γ辐射时电离室壁要做得很薄，厚度只要满足电子平衡条件即可。测量很强辐射场的巡测仪具有可伸缩的长柄，可以在远距离测量，减少监测人员所受的剂量。在某些场所，如辐射场水平易变化或易出事故的场所，可设置固定式辐射监测仪。这类仪表长期稳定性好，量程宽且具有抗阻塞能力，可连续监测场所辐射水平的变化。有些仪表具有报警功能，当辐射水平高于预置的域值时会发出报警信息，或把信息返馈到安全连锁系统。低水平辐射场的监测可采用以塑料闪烁体作为探测器的巡测仪。这种仪器的灵敏度高，使用方便，易做成轻便可携式的巡测仪。在环境贯穿辐射的测量中，也可采用高气压电离室，属就地测量仪，不能做成轻便的巡测仪。对于弱贯穿辐射场，要求测定定向剂量当量H′(d)。具有薄入射窗(窗厚约7mg·cm)，侧壁和后壁均用组织等效材料做成的薄电离室型仪器可满足测量定向剂量当量H′(0.07)的要求，但其灵敏度不高，用β参考辐射源校准后，可作为参考传递仪器。比较适用的β辐射场监测仪是用薄塑料闪烁体作为探测器件的闪烁型巡测仪。它有足够厚的透明组织等效材料做光导部件，以提供与皮下组织类似的反散射条件。入射窗采用厚度约为7mg·cm的镀铝聚酯膜。闪烁探头输出的平均电流或单位时间的脉冲幅度积分与闪烁体所在位置探头法线方向的定向剂量当量率成正比，将其用β剂量的计量标准定度以后可用于β辐射场的常规监测。目前中子辐射的监测尚无合用的中子剂量当量仪。现有的以BF3计数管作探测器的中子监测仪只能测量中子注量(率)，还需根据ICRU推荐的转换系数才能把注量转换为有效剂量，定向剂量当量等辐射防护评价和监测用量。但是由于中子的辐射权重因子和转换系数随中子能量变化很大，因此必须知道辐射场中子能谱的信息，才能实现上述的转换。采用组织等效材料作为室壁和工作气体的均匀电离室或正比计数器可以测重中子在组织中的吸收剂量，但是要转换为辐射防护用量，仍需要辐射场中子能谱的信息，这实际上是很困难的。现场常用的中子辐射监测仪是所谓的"雷姆计数器"，亦称雷姆仪，它以3He正比计数管或闪烁计数器作为探测器，外加组织等效材料慢化体(球或柱型)使仪器的响应在一定的中子能量范围与剂量当量成正比。当初该种类型的仪器主要为测量剂量当量指数(该量已被废弃)而设计的，其响应曲线与测量周围剂量当量H *(10)的响应曲线不同。但在目前，经适当的刻度后，仍不失作为一种监测一定能量范围中子辐射的巡测仪表。

个人监测仪表 指为测定个人受到的剂量当量而佩带在身体上的小型剂量仪或剂量计及其相应的测读系统。为了直接测定个体受到的外照射剂量，一般采用热释光剂量计(TLD)，胶片剂量计或荧光玻璃剂量计等个人剂量计。根据辐射场和操作的实际情况及防护评价的要求，把个人剂量计佩带在工作人员身上适当的位置，经过一定时间后用测读仪器(如热释光测读仪，黑度计，分光光度计等)测读，经适当刻度后可以得到工作人员的个人剂量当量H p(10)或H p(0.07)。袖珍剂量仪是一种可以置于工作人员衣袋中的小型个人剂量仪。这种仪器以半导体探测器、小型G-M计数管或密封电离室为探测器，结构简单，体积小、重量轻。它不仅能测定累积剂量，而且在剂量超过某一设定值时发出音响或指示灯报警信息。在强辐射场中从事操作或检修的人员最好佩带这种袖珍剂量仪。用于内照射个人监测的主要监测仪器是全身计数器，它能直接测定人体内某些放射性核素的含量，从而估算出待积当量剂量。全身计数器设备复杂，造价很高，一般在大型核设施或事故应急中心才备有全身计数器。为了确定局部器官，如肺、甲状腺内放射性核素的含量，可用肺部计数器，甲状腺计数器等测量仪器。

气体和气溶胶监测仪表 测量工作场所和周围环境空气中放射性气体或气溶胶浓度的仪表。有些放射性气体监测仪是先把含放射性的气体直接引入探测器(如补偿电离室，流气式正比计数器，空心球塑料闪烁体)，然后再进行测量。为了提高灵敏度，满足常规监测的要求，还须采取一些降低本底、抗干扰等技术措施。测量空气中β放射性气体浓度的气流β辐射仪就属这类仪表。用气球法、电离室法和闪烁室法测量氡气浓度的监测仪也与上述方法类似。测量空气中长寿命的放射性气溶胶浓度的方法很多，如衰变法、α/β比值法、α-β假符合法、α能量甄别法以及能量假符合法等。根据不同原理和用途，设计出不同类别的气溶胶监测仪。但它们均包含两大部分:采样系统和样品测量系统。根据采样方式的不同，仪器又分为连续和单次采样两类。在气溶胶浓度易变化又有可能超过导出浓度的场所，应设置固定式连续测量的监测仪，当浓度超过预先设定的值时，监测仪能报警。为了估算内照射个人剂量，特别是氡子体产生的内照射剂量，工作人员需佩带有个人采样器的气溶胶监测仪 。

为保证辐射监测的质量，给辐射防护提供可靠的有意义的资料，选用的辐射监测仪表应符合下列要求:①应有足够的灵敏度;②要有高度的可靠性和稳定性;③要指明应用范围和条件，特别要给出量程范围和可测量的辐射能量范围;④在强辐射场中辐射水平超过量程范围时，应保持满刻度指示;⑤具有足够的牢固性，不易损坏;⑥使用和维修方便，价格便宜;⑦易于去污。

对辐射监测仪表进行校准和检定是保证监测仪表能够正常运行和测出可靠数据的重要措施。按照国家计量法规的规定，辐射监测仪表属强制性检定仪表，因此必须按照规定，定期由授权的检定中心或计量站进行检定和校准 。