NIM与CIAE“60Co-γ射线空气中照射量率的比较测量”

　　0　引言

　　中国计量科学研究院的主要任务是研制与保存我国计量基标准装置,并通过适当的手段将其量值向全国进行传递。为保证其量值的准确与可靠性,参加和组织国内外有关的计量比对活动是十分必要的,因此我们组织了此次比较测量。

　　NIM与CIAE分别利用标称体积为30cm3的石墨空腔电离室在中国计量科学研究院的60Co-γ射线辐射场中进行60Co-γ射线空气中照射量率的比较测量。测量采用TOWNSEND补偿与6517A静电计直接测量电离电荷两种方法进行,测量结果在0·4%以内吻合。以NIM对CIAE的电离室进行校准测量,其校准因子NX值与日本ETL的校准因子NX值相比较在0·41%内吻合。

　　1　测量装置与测量原理

　　1·1　测量装置

　　1·1·1　电离室

　　(1)NIM使用的为球柱形石墨空腔电离室(基准电离室),室壁厚5·098mm由高纯石墨(99·99%)制成,有效收集体积30·395cm3,电离室的极化电压为400V,测量时电离室的球面顶端面向射线。

　　(2)CIAE使用的为球形石墨空腔电离室,室壁厚3·397mm,由高纯石墨制成,有效收集体积31·359cm3,电离室的极化电压为260V。

　　1·1·2　小电流测量系统

　　为测量结果的可靠性,对上述两个石墨空腔电离室都采用两套小电流测量系统进行测量,第一种测量方法是采用TOWNSEND补偿测量,用英国沙利文公司生产的标准空气电容,容值为700pF,补偿电压由干电池供给,其电压值利用美国KEITHLEY公司生产的192型电压表测量(七位数字显示),用日本生产的TR-84M型静电计作为指零装置。另外的一种测量方法是利用美国KEITHLEY公司生产的6517型静电计直接测量电离电荷,两种方法都利用LSW-OZO型晶显示石英电子秒表计时(百分之一秒)。

　　1·2　测量原理

　　根据Bragg-Gray空腔原理[1],如果被均匀60Co-γ射线照射介质中有一个小的空气空腔,单位质量介质吸收射线的能量Dm(J·kg-1)为:

　　式中,Ja是单位质量空腔内气体内产生的离子对数(离子对数/kg); Wa是气体中产生一对离子所需的平均能量(J);(S/ρ)m.a是电子在室壁介质与在空腔气体中的质量碰撞阻止本领比。如果电离室的室壁材料为石墨,空腔气体为空气,式(1)可以改写为下式:

　　同时,单位质量腔内空气吸收射线的能量Da(Ja·kg-1)为:

　　式中,( Uen/ρ)a.c为空气与石墨的质能吸收系数比。

　　如以照射量表示X(C·kg-1)为:

　　X=(Ja·e)(S/ρ)c.a·(Uen/ρ)a.cΣKI=(Qa/L.ρ)·(S/ρ)c.a·(Uen/ρ)a.c·ΣKI    (4)

　　式中,e为基本电荷即电子电荷(1·602×10-19C);Qa是实验条件下测得的电离电荷(C);L为空腔电离室的有效收集体积(m3);ρ为空腔中空气密度(在0℃、101·325kPa条件下取值为1·293kg·m-3);ΣKI为利用电离室测量电离电荷必须进行校正的一系列校正因子的乘积。考虑到两个不同的电离室测量绝对的电离电荷所进行校正的项目数值不尽相同,在表1列出它们相应的修正项目及具体的数值。