Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7078-3:2018 ISO 7503-3:2016 Đo hoạt độ phóng xạ - Đo và đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt - Phần 3: Hiệu chuẩn thiết bị

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7078-3:2018

ISO 7503-3:2016

ĐO HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ - ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT - PHẦN 3: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ

Measurement of radioactivity - Measurement and evaluation of surface contamination - Part 3: Apparatus calibration

Lời nói đầu

TCVN 7078-3:2018 hoàn toàn tương đương với ISO 7503-3:2016;

TCVN 7078-3:2018 do Tiểu Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 85/SC2 Bảo vệ bức xạ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 7078 (ISO 7503) Đo hoạt độ phóng xạ - Đo và đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt gồm các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 7078-1:2018 (ISO 7503-1:2016) Phần 1: Nguyên tắc chung;

- TCVN 7078-2:2018 (ISO 7503-2:2016) Phần 2: Phương pháp kiểm tra sử dụng mẫu lau;

- TCVN 7078-3:2018 (ISO 7503-3:2016) Phần 3: Hiệu chuẩn thiết bị.

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn này đưa ra hướng dẫn về việc đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt. Tiêu chuẩn này áp dụng cho nhiều tình huống nhiễm bẩn phóng xạ có thể xảy ra. Sự nhiễm bẩn phóng xạ phát sinh từ sự thoát các chất phóng xạ ra môi trường trong khu vực. Trong hầu hết các trường hợp, việc thoát ra phóng xạ là vô ý nhưng, đôi khi có thể là do cố ý. Mặc dù mục đích và phạm vi của điều tra có thể khác nhau nhưng các phương pháp tiếp cận để đo mức độ và phạm vi nhiễm bẩn phóng xạ về cơ bản là giống nhau.

Nhiễm bẩn phóng xạ có thể phát sinh từ một số hoạt động hoặc sự kiện như sau:

- Sử dụng hóa chất phóng xạ tại các phòng thí nghiệm;

- Điều trị y tế;

- Ứng dụng phóng xạ công nghiệp;

- Tai nạn giao thông;

- Các thiết bị gặp sự cố trục trặc;

- Sự phá hoại của kẻ xấu;

- Tai nạn hạt nhân.

Do không có đủ hiểu biết hoặc tài liệu về quá trình xảy ra, nên không phải lúc nào cũng có thể xác định được hoặc phân biệt các nhân phóng xạ khác nhau gây nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, và việc đánh giá sự nhiễm bẩn phóng xạ như vậy không thể thực hiện được một cách định lượng. Thay vì sử dụng các thiết bị được hiệu chuẩn với các nhân phóng xạ cụ thể, có thể cần phải sử dụng các thiết bị khác cho phù hợp với mục đích đánh giá.

Tuy nhiên, có trường hợp (ví dụ như thùng chứa vận chuyển nhiên liệu bị nhiễm bẩn phóng xạ), có thể xác định rõ được đặc tính của nhân phóng xạ hoặc hỗn hợp nhân phóng xạ. Khi đó, có thể cần phải đánh giá sự nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt vượt lên trên cả việc đánh giá định tính đơn thuần của sự nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt bám chặt và không bám chặt. Thêm vào đó, theo yêu cầu được nêu trong các quy định của quốc gia và trong các công ước quốc tế, hoạt độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt đo được trên một đơn vị diện tích phải được so sánh với các giá trị khuyến cáo về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt hoặc các giới hạn về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt.

Các giá trị khuyến cáo về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt là đặc trưng cho nhân phóng xạ cụ thể và do đó cần phải hiệu chuẩn thiết bị đo theo các nhân phóng xạ cụ thể. Việc đảm bảo chất lượng hiệu chuẩn là rất quan trọng để tránh không phát hiện được (nghĩa là các sai số quyết định loại II), dẫn đến việc thừa nhận không chính xác sự tuân thủ các giá trị hoặc giới hạn khuyến cáo về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt nhất định. Đánh giá các bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ bởi một hỗn hợp các nhân phóng xạ ở tỉ lệ đã biết yêu cầu phải có các hệ số hiệu chuẩn tương ứng.

TCVN 7078 (ISO 7503) liên quan đến việc đo và đánh giá mức hoạt độ phóng xạ. Tiêu chuẩn này không cung cấp tư vấn kỹ thuật về tháo dỡ, lập kế hoạch giám sát và các kỹ thuật giám sát.

Nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được xác định dưới dạng hoạt độ trên một đơn vị diện tích và các giới hạn dựa trên các khuyến cáo của Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Phóng xạ (ICRP 103).

Tiêu chuẩn này đề cập phương pháp luận hiệu chuẩn mỗi nhân cụ thể, kết hợp điều chỉnh tổng hợp. Phụ lục A cung cấp các phương pháp hiệu chuẩn đã được đơn giản hóa đối với việc xử lý dữ liệu phát xạ nhân phóng xạ.

ĐO HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ - ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT - PHẦN 3: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ

Measurement of radioactivity - Measurement and evaluation of surface contamination - Part 3: Apparatus calibration

1  Phạm vi áp dụng

TCVN 7078:2018 (ISO 7503) và TCVN 10802 (ISO 8769) nhằm giúp những người chịu trách nhiệm xác định hoạt độ phóng xạ trên bề mặt rắn.

Tiêu chuẩn này được áp dụng để đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt theo hoạt độ trên một đơn vị diện tích bằng các phương pháp đo trực tiếp và đo gián tiếp và giải quyết những khía cạnh phức tạp trong việc hiệu chuẩn thiết bị.

Tiêu chuẩn này được áp dụng cho các bề mặt được xác định rõ, như bề mặt của các thiết bị và máy móc, các thùng chứa vật liệu phóng xạ, các nguồn kín và tòa nhà hoặc đất đai.

Tiêu chuẩn này có thể được áp dụng cho việc kiểm soát các phòng thí nghiệm và các thiết bị/phương tiện, cũng như cho các hoạt động khắc phục và quan trắc tuân thủ các tiêu chí đã ban hành.

Tiêu chuẩn này cũng đề cập đến những vấn đề sau đây:

- Các phòng thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc các tổ chức làm việc với nhân phóng xạ với các đặc tính phát xạ phức tạp hoặc các nhân phóng xạ mà không có nguồn chuẩn hiệu chuẩn;

- Các tổ chức phải thực hiện nhiệm vụ đánh giá các nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt có chứa hỗn hợp của nhiều nhân phóng xạ;

- Các tổ chức/cơ quan có thẩm quyền thực hiện kiểm soát việc vận chuyển vật liệu hạt nhân, hoặc thanh lý vật liệu/thiết bị theo giá trị hướng dẫn của luật pháp quốc gia hoặc các giới hạn theo các công ước quốc tế.

Tiêu chuẩn này không áp dụng đối với nhiễm bẩn phóng xạ trên da, trên quần áo hoặc trên vật liệu rời, như sỏi.

CHÚ THÍCH: Việc đánh giá trực tiếp nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt từ các chất phát ra alpha, các chất phát ra beta và các bức xạ photon đã được quy định trong TCVN 7078-1 (ISO 7503-1). Phương pháp kiểm tra sử dụng mẫu lau để đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được đưa ra trong TCVN 7078-2 (ISO 7503-2).

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 7078-1 (ISO 7503-1), Đo hoạt độ phóng xạ - Đo và đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt - Phần 1: Nguyên tắc chung

TCVN 7078-2 (ISO 7503-2), Đo hoạt độ phóng xạ - Đo và đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt - Phần 2: Phương pháp thử sử dụng mẫu lau

TCVN 10802 (ISO 8769), Nguồn chuẩn - Hiệu chuẩn các thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt - Nguồn phát alpha, beta và photon

TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/IEC 17025), Yêu cầu chung về năng lực đối với phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn

ISO 11929, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit, and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation - Fundamentals and application (Xác định các giới hạn đặc trưng (ngưỡng quyết định, giới hạn phát hiện và giới hạn của khoảng tin cậy) đối với phép đo bức xạ ion hóa - Các cơ sở và ứng dụng)

IEC 60325, Radiation protection instrumentation - Alpha, beta and alpha/beta (beta energy >60 keV) contamination meters and monitors (Thiết bị an toàn bức xạ - Máy đo nhiễm bẩn phóng xạ alpha, beta và alpha/beta (năng lượng beta >60 keV)

3  Thuật ngữ và định nghĩa, ký hiệu và chữ viết tắt

3.1  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong TCVN 7078-1 (ISO 7503-1) và TCVN 7078-2 (ISO 7503-2) và các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1.1

Xác suất phát xạ của nhân phóng xạ (emission probability of a radionuclide)

Tỷ số giữa số hạt của một loại đã cho trên một năng lượng đã cho hoặc số photon được tạo ra trong một đơn vị thời gian bởi một nhân phóng xạ, với số phân rã của nhân phóng xạ này trên một đơn vị thời gian.

3.1.2

Hệ số xuất hiện của một nguồn (emergence factor of a source)

Tỷ số giữa số các hạt của một loại đã cho hoặc số các photon được tạo ra hoặc thoát ra bên trong nguồn (với nguồn mỏng) hoặc trong một lớp dày bão hòa của một nguồn (đối với nguồn dày) trên một đơn vị thời gian, với số các hạt cùng một loại nhân phóng xạ đó trên mức năng lượng đã cho hoặc số các photon phát ra từ mặt trước của nguồn hoặc từ cửa sổ của nguồn trên một đơn vị thời gian (suất phát xạ bề mặt)

3.1.3

Hiệu suất nguồn (source efficiency)

Tỷ lệ giữa số các hạt của loại đã cho trên một năng lượng đã cho hoặc số các photon phát ra từ mặt trước của nguồn hoặc từ cửa sổ của nguồn trên một đơn vị thời gian (suất phát xạ bề mặt), với số hạt cùng loại hoặc số các photon được tạo ra hoặc thoát ra bên trong nguồn (với nguồn mỏng) hoặc trong một lớp dày bão hòa của nguồn (với nguồn dày) trên một đơn vị thời gian.

3.2  Ký hiệu và từ viết tắt

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các ký hiệu và chữ viết tắt đã quy định trong TCVN 7078-1 (ISO 7503-1) và TCVN 7078-2 (ISO 7503-2) và các ký hiệu và chữ viết tắt sau:

p_e  xác suất của một hạt xuất hiện từ bề mặt

p_c  xác suất của một hạt xuất hiện từ bề mặt của một nguồn hiệu chuẩn

P  giá trị nghịch đảo của xác suất của một hạt xuất hiện từ bề mặt

E _i„j  hệ số xuất hiện của nguồn với một năng lượng hoặc vùng năng lượng đã cho i và với loại bức xạ j (bức xạ alpha hoặc beta hoặc photon)

a_i  thành phần i của đường phân rã nhân phóng xạ

ε_i,j  hiệu suất thiết bị đối với năng lượng hoặc vùng năng lượng đã cho i và đối với loại bức xạ j (bức xạ alpha hoặc beta hoặc photon), tính bằng s^-1/s^-1

k_i  hệ số phân nhánh của đường phân rã nhân phóng xạ i

C(A)_n  hệ số hiệu chuẩn hoạt độ trong phương pháp trực tiếp đối với nhân phóng xạ n, tính bằng (Bq∙cm^-2)/s^-1

S_G  diện tích vùng hoạt động của nguồn hiệu chuẩn, bằng với diện tích trung bình đối với giá trị khuyến cáo về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, tính bằng cm²

η_i,j  dữ liệu cường độ phát xạ tổng đối với một vùng năng lượng đã định và đối với loại phóng xạ j (bức xạ alpha hoặc beta hoặc photon)

G_n  giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt riêng của một nhân phóng xạ n, tính bằng Bq∙cm^-2

r_{G, n}  tốc độ đếm thực của thiết bị tương đương với giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt nhân phóng xạ Gn cho nhân phóng xạ n, tính bằng s^-1

M_G,n  bội số của giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt G_n

E_p,max  năng lượng bức xạ beta cực đại, tính bằng MeV

P_d  xác suất cho một máy đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt để phát hiện một bậc phân rã n bước

A_s,n  hoạt độ trên một đơn vị diện tích của nhiễm bẩn phóng xạ bám chặt và nhiễm bẩn phóng xạ không bám chặt của nhân phóng xạ n, tính bằng Bq.cm^-2

C(A)_m  hệ số hiệu chuẩn hoạt độ trong phương pháp đo trực tiếp đối với một hỗn hợp nhân phóng xạ đã cho m, và đã biết được phần đóng góp của nhân phóng xạ vào hỗn hợp, tính bằng (Bq∙cm^-2)/s^-1

G_m  giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt đối với một hỗn hợp nhân phóng xạ đã định m, và đã biết phần đóng góp của nhân phóng xạ vào hỗn hợp, tính bằng Bq∙cm^-2

ƒ_n  phần nhân phóng xạ n trong hỗn hợp nhân phóng xạ

A_s.m  hoạt độ trên đơn vị diện tích của nhiễm bẩn phóng xạ bám chặt và không bám chặt của hỗn hợp nhân phóng xạ m, tính bằng Bq∙cm^-2

r_G,m  tốc độ đếm của thiết bị tương đương với giá trị khuyến cáo về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt Gm, tính bằng s^-1

M_G,m  bội số của giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt G_m

C(A)_n^ind  hệ số hiệu chuẩn hoạt độ trong phương pháp đo gián tiếp đối với hạt nhân phóng xạ đã định n, tính bằng (Bq∙cm^-2)/^s-1

L_n  giới hạn nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt của nhân phóng xạ cụ thể, tính bằng Bq∙cm^-2

r_L,n  tốc độ đếm thực của thiết bị tương đương với giới hạn nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt L_n, tính bằng s^-1

C(A)_m^ind  hệ số hiệu chuẩn hoạt độ trong phương pháp đo gián tiếp đối với hỗn hợp nhân phóng xạ đã định m, và đã biết phần đóng góp của nhân phóng xạ vào hỗn hợp, tính bằng (Bq∙cm^-2)/s^-1

4  Phương pháp đánh giá nhiễm xạ bề mặt

Khả năng áp dụng và độ tin cậy của phép đo trực tiếp hoặc đánh giá gián tiếp nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt phụ thuộc rất nhiều vào các trường hợp cụ thể [ví dụ: dạng vật lý và hóa học của sự nhiễm bẩn phóng xạ, sự bám dính của chất gây nhiễm bẩn phóng xạ trên bề mặt (bám chặt hoặc không bám chặt), khả năng tiếp cận với bề mặt để đo hoặc sự xuất hiện của các trường bức xạ gây nhiễu].

Phép đo trực tiếp quy định trong TCVN 7078-1 (ISO 7503-1) được sử dụng khi bề mặt dễ tiếp cận, khá sạch và không có bức xạ gây nhiễu, như không có phông bức xạ cao. Đo trực tiếp được sử dụng để xác lập sự hiện diện của cả nhiễm bẩn phóng xạ bám chặt và nhiễm bẩn phóng xạ không bám chặt.

Việc xác định trực tiếp nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được quy định trong TCVN 7078-1 (ISO 7503-1).

Việc đánh giá gián tiếp nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt thường được áp dụng khi không thể dễ dàng tiếp cận bề mặt, do khó khăn về vị trí hoặc cấu hình, nơi có trường bức xạ gây nhiễu ảnh hưởng bất lợi đến việc đo nhiễm bẩn phóng xạ hoặc khi phương pháp đo trực tiếp bằng thiết bị đo tiêu chuẩn không có sẵn (ví dụ triti). Ngoài ra, phương pháp gián tiếp không thể đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bám chắc, và do có độ không đảm bảo trong hiệu suất lau, nên việc áp dụng phương pháp gián tiếp dẫn đến các đánh giá phải thận trọng/ bảo thủ.

Việc đánh giá gián tiếp nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được quy định trong TCVN 7078-2 (ISO 7503-2).

Do những khiếm khuyết vốn có của cả phép đo trực tiếp và đánh giá gián tiếp nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, trong nhiều trường hợp, việc kết hợp sử dụng cả hai phương pháp đồng thời sẽ đảm bảo cho kết quả đáp ứng tốt nhất mục tiêu của đánh giá.

5  Phương pháp luận mang tính nguyên tắc về hiệu chuẩn trực tiếp gồm cả hiệu chỉnh tổng thể

5.1  Tổng quát

Điều 5 nhằm làm rõ việc diễn giải các phép đo sử dụng các thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt. Mặc dù các phép đo như vậy là đơn giản, nhưng trong các tiêu chuẩn quốc gia, tiêu chuẩn quốc tế và các tài liệu quảng cáo của nhà sản xuất thiết bị đã sử dụng nhiều thuật ngữ gây khó hiểu. Việc diễn giải không đúng các thuật ngữ có thể dẫn đến sai sót trong các phép đo được báo cáo hoặc trong việc lựa chọn thiết bị không phù hợp.

Điều 5.2 bắt đầu từ các nguyên tắc hiệu chuẩn đầu tiên, xác định mọi giả định được đưa ra và sử dụng cách tiếp cận này để chỉ ra sự khác biệt giữa các thông số được sử dụng để mô tả đáp ứng của thiết bị.

Hệ số P, là hệ số phản ánh bản chất của bề mặt cần quan trắc, được giới thiệu trong 5.3 và được thảo luận trong 5.4.

Việc hiệu chuẩn khi sử dụng các nguồn hiệu chuẩn quy định trong TCVN 10802 (ISO 8769) cho phép xác định đặc tính đáp ứng năng lượng của thiết bị, đáp ứng theo phát xạ, trong dải năng lượng rộng (5.5.1). Điều này cho phép các đáp ứng được nội suy đối với những phát xạ khác nhau liên quan đến một nhân phóng xạ cụ thể. Nếu mỗi đáp ứng phát xạ này sau đó được điều chỉnh bởi hệ số P (5.4), thì có thể kết hợp chúng lại với nhau để đưa ra một hệ số đáp ứng của thiết bị đối với tổ hợp các nhân phóng xạ/bề mặt dưới dạng đáp ứng trên Bq.cm^-2 (5.5.3).

5.2  Hiệu chuẩn đối với nhân phóng xạ với các sơ đồ phân rã phóng xạ đơn

Sau đây, giả định rằng, nhân phóng xạ đang được xem xét sẽ phát ra một hạt đơn trong mỗi một phân rã (ví dụ: một chất chỉ phát xạ beta khi phân rã trực tiếp sẽ trở thành nhân phóng xạ con ở trạng thái cơ bản).

Nếu một detector rất mỏng (mỏng không giới hạn) của một thiết bị đo lý tưởng với diện tích đầu dò hiệu quả S_p được đặt trực tiếp lên trên bề mặt cần quan trắc, detector sẽ chỉ phát hiện các hạt phát ra từ bề mặt trực tiếp phía dưới thiết bị đo (tức là không có hiệu ứng rìa). Xác suất của một hạt phát ra từ bề mặt sẽ được xác định bởi p_e và mỗi hạt chạm vào thiết bị, được phát hiện với một hiệu suất ε₁ và để đơn giản hóa trong thảo luận này, hiệu suất này được giả định là không phụ thuộc vào năng lượng của hạt.

Để hiệu chuẩn thiết bị lý tưởng này, đặt thiết bị lên trên một nguồn hiệu chuẩn đã biết tốc độ phát xạ bề mặt R_c và diện tích vùng hoạt động S_c (diện tích vùng hoạt động lớn hơn diện tích cửa sổ của detector). Giả sử tốc độ đếm phông bằng không, tốc độ đếm quan sát được là:

Nếu hoạt độ của nguồn hiệu chuẩn là A_c, thì có thể thấy R_c = A_c.p_c và Công thức (1) sẽ được viết thành Công thức (2).

 (1)

 (2)

Nếu đặt thiết bị lên trên một bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ đồng nhất (có diện tích bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ lớn hơn diện tích cửa sổ detector) với cùng một loại nhân phóng xạ như nguồn hiệu chuẩn, thì tốc độ đếm quan sát được là:

 (3)

Trong đó các thuật ngữ đã nêu sẽ liên quan đến bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ.

Suất phát xạ trên một đơn vị diện tích bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ được xác định bởi:

 (4)

Giả sử rằng, hoạt độ trên bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ có liên quan với suất phát xạ đo được theo hệ thức R’ = A_e’.p_e’, thì hiển nhiên sẽ có

 (5)

Có thể thấy rằng, các công thức nêu trên có chứa các số hạng mô tả thiết bị (đó là ε và S_p) (xem Bảng 1) và số hạng mô tả bề mặt được quan trắc (p_e) (xem Bảng 2). Số hạng cuối cùng có liên quan đến "hệ số P" (xem 5.3).

Các đại lượng trong các công thức trên có thể được kết hợp để đưa ra một thông số mô tả thiết bị, hệ số đáp ứng của thiết bị, và một thông số mô tả bề mặt đang được kiểm tra. Các hệ số đáp ứng của thiết bị đã được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau theo thời gian và các định nghĩa này được thể hiện trong Bảng 1 dưới đây.

Ba định nghĩa độc lập với bản chất bề mặt của nguồn hiệu chuẩn với điều kiện là các hệ số đáp ứng được xác định bằng cách sử dụng các nguồn hiệu chuẩn phát ra một hạt đơn trong mỗi phân rã. Tuy nhiên, hoạt độ liên quan đến đáp ứng của thiết bị I[A] và hoạt độ liên quan đến hệ số hiệu chuẩn C[A] lại phụ thuộc vào cả đặc tính của thiết bị và bản chất của bề mặt của nguồn hiệu chuẩn (được thể hiện bằng ρ_c).

Bảng 1 - Các định lượng mô tả thiết bị

Bảng 2 - Các đại lượng mô tả bề mặt

5.3  Hệ số P đối với nhân phóng xạ có sơ đồ phân rã không phức tạp

Khái niệm về hệ số P lần đầu tiên được giới thiệu trong quá trình xây dựng Tài liệu tham khảo [3].

CHÚ THÍCH  Hệ số P được nêu trong Tài liệu tham khảo [3] để chuyển đổi phép đo suất phát xạ từ nguồn hiệu chuẩn đơn năng lượng phù hợp TCVN 10802 (ISO 8769) thành phép đo hoạt độ. Vì các nguồn hiệu chuẩn như vậy là các nhân phóng xạ đơn với phát xạ đơn lẻ, có xác suất phát xạ 100 %, nên hệ số P có thể được sử dụng rất đơn giản để đạt được sự chuyển đổi này. Hệ số P, về cơ bản, chỉ là giá trị nghịch đảo của P_e (Bảng 2). Định nghĩa ban đầu, "Hệ số P là tỷ số giữa hoạt độ trên một đơn vị diện tích của nguồn với suất phát xạ bề mặt trên một đơn vị diện tích" là chính xác, nhưng chỉ đúng cho các nguồn hiệu chuẩn TCVN 10802 (ISO 8769) phát xạ đơn.

Để ước tính hệ số P, hình minh họa trong Hình 1 cho thấy có các quá trình phát xạ khác nhau từ một bề mặt nhiễm bẩn phóng xạ.

CHÚ DẪN

A  hạt/photon phát ra từ bề mặt

B  hạt/photon hấp thụ trong bụi bẩn bề mặt (xem Bảng 3 và 4)

C  hạt/photon hấp thụ trong lớp hoạt động (xem Bảng 3 và 4)

D  hạt/photon tán xạ ngược từ chất nền (xem Bảng 3 và 4)

E  hạt/photon hấp thụ vào bên trong chất nền

1  bụi bẩn bề mặt

2  lớp hoạt động

3  chất nền

Hình 1 - Sơ đồ các quá trình phát xạ từ bề mặt của một nguồn

Giá trị ảnh hưởng của các thành phần B, C và D hệ số P được chỉ ra trong Bảng 3 và Bảng 4. Tham khảo cho Bảng 3 và 4 là Tài liệu tham khảo [4].

Bảng 3 - Các dạng khác nhau của các hiệu ứng suy giảm với loại phát xạ và năng lượng (chỉ minh họa)

Bảng 4 - Hệ số truyền xạ (phần trăm) đối với lớp phủ bề mặt (chỉ minh họa)

Tình huống lý tưởng giả định là nhiễm bẩn phóng xạ nằm trong một lớp vô cùng mỏng và không có sự tán xạ. Đối với những giả định này, chính xác một nửa lượng phát xạ là do sự phân rã phóng xạ gây ra và có khả năng đi vào detector. Đối với những trường hợp khi mà chỉ có một phát xạ trong mỗi phân rã, thì hệ số P có giá trị là 2 và hoạt độ trên một đơn vị diện tích lớn gấp hai lần suất phát xạ trên một đơn vị diện tích được cung cấp bởi đáp ứng của detector.

Điều 5.4 tập trung vào việc tính toán hệ số P đối với các nhân phóng xạ với các sơ đồ phân rã phức tạp.

5.4  Các hệ số P đối với các nhân phóng xạ với các sơ đồ phân rã phức tạp

Phần lớn các nhân phóng xạ không biểu lộ theo các sơ đồ phân rã đơn giản và có thể có nhiều nhánh từ mẹ đến trạng thái cơ bản, bao gồm phát ra (các) photon, electron chuyển đổi, và phát xạ thứ cấp như tia X và điện tử Auger. Đối với bất kỳ sự kiện phân rã đơn nào, đều có thể có nhiều hơn một phát xạ được tạo ra, ví dụ, cứ sau mỗi hạt beta lại có một tia gamma phát ra tiếp theo.

Thiết bị có thể phát hiện bất cứ hoặc tất cả các bức xạ phát ra từ một phân rã duy nhất, nhưng chỉ có một sự kiện được thiết bị ghi nhận khi có nhiều phát xạ xảy ra đồng thời. Đây là lý do chính giải thích tại sao việc diễn giải các giá trị hiển thị trên thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt lại phức tạp, bởi vì nó có nghĩa là, việc tổng hợp xác suất phát hiện tất cả các phát xạ sẽ không chính xác, nếu không có hiệu chính cho việc tổng hợp.

Khi đánh giá hệ số hiệu chuẩn thích hợp (tính bằng Bq.cm^-2/s^-1) cho một nhân phóng xạ cụ thể, cần tính đến xác suất của các phát xạ khác nhau, sự ảnh hưởng của bề mặt đến mỗi phát xạ riêng biệt và xác suất phát hiện trùng phùng được bất kỳ hoặc tất cả các phát xạ từ một phân rã. Do đó, việc đánh giá hệ số đáp ứng của thiết bị, thích hợp cho hầu hết các nhân phóng xạ, là một việc làm phức tạp, bởi vì không thể áp dụng cùng một hệ số P cho từng phát xạ tham gia vào phân rã, và thực sự là, một định nghĩa đơn giản cho hệ số P là không phù hợp ở đây.

Trong thực tế, độ không đảm bảo cao (đến hàng chục phần trăm) trong phép đo thường có thể được chấp nhận, vì các phép đo có thể chỉ nhằm mục đích sàng lọc hoặc khẳng định lại. Tuy nhiên, vẫn cần phải hiểu các quá trình vật lý cơ bản và các thuật toán đánh giá, để kiểm tra là không bỏ qua các sai số tổng. Thảo luận sau đây nhằm cung cấp một cách tiếp cận tổng thể, nhằm đặt việc đánh giá này vào một nền tảng chắc chắn.

Cần bổ sung thêm một hệ số, "hệ số xuất hiện", hệ số này đặc trưng cho tỷ lệ phát sinh các phát xạ riêng lẻ với phần của các phát xạ xuất hiện từ bề mặt. Định nghĩa hệ số này là E_i,j cho một năng lượng có liên quan i và phát xạ alpha, beta hoặc gamma j. Sau đó, mỗi phát xạ có thể được lấy lần lượt, giá trị thích hợp cho E_i,j ước tính được, giá trị này được kết hợp với xác suất phát xạ khi phân rã, và sau đó các hiệu ứng được kết hợp cho tất cả các phát xạ trong phân rã, có tính đến khả năng phát hiện trùng phùng.

5.5  Đánh giá chung về đáp ứng của thiết bị

5.5.1  Xác định đáp ứng năng lượng của thiết bị

Bước đầu tiên là xác định hiệu suất của thiết bị (5.2) như một hàm số năng lượng cho các loại phát xạ (alpha, beta và photon). Ví dụ về hiệu suất thiết bị được nêu trong Hình 2, 3 và 4

CHÚ DẪN

X  năng lượng alpha (MeV)

Y  hiệu suất của thiết bị (%)

Hình 2 - Năng lượng alpha so với hiệu suất thiết bị (chỉ minh họa)

CHÚ DẪN

X  năng lượng beta E_max (MeV)

Y  hiệu suất của thiết bị (%)

Hình 3 - Năng lượng beta so với hiệu suất của thiết bị (chỉ minh họa)

CHÚ DẪN

X  năng lượng photon (keV)

Y  hiệu suất của thiết bị (%)

1. ------------- Detector Nal dày 3 mm, cửa sổ Be 47 mg cm^-2

2. ************ Detector Nal dày 2 mm, cửa sổ Al 14 mg cm^-2

3. ^^^^^^^^^^ Detector khi Xe dày 20 mm, cửa sổ Ti 5 mg cm^-2

Hình 4 - Năng lượng photon so với hiệu suất thiết bị (chỉ minh họa)

5.5.2  Mô hình hóa đường phân rã của nhân phóng xạ được quan tâm

Đối với mỗi đường phân rã hoàn toàn, có thể có nhiều hơn một phát xạ xảy ra, nhưng chúng thường được phát ra đồng thời (theo tầng) và detector chỉ tạo ra một xung mặc dù có thể phát hiện được nhiều hơn một phát xạ. Cần phải đảm bảo trong tính toán không bao gồm việc đếm kép (hoặc thậm chí đếm nhiều phát xạ).

Ở bước này, mỗi đường phân rã (tầng) của nhân phóng xạ, sẽ được xử lý riêng rẽ. Ví dụ, ⁶⁰Co có một tầng (phân rã một beta theo sau là hai gamma), trong khi ¹³¹I có sáu nhánh phát xạ beta, với mỗi nhánh được tiếp theo là phát xạ kết hợp khác nhau của photon, điện tử chuyển đổi, điện tử Auger và tia X. Trường hợp thứ hai này tạo ra hàng chục đường phân rã riêng lẻ và trong mỗi đường phân rã lại phải sử dụng các giá trị E_i,j khác nhau cho các phân rã khác nhau. Tuy nhiên, do quan trắc bức xạ chỉ yêu cầu mức độ chính xác tương đối thấp, nên nhiệm vụ có thể được đơn giản hóa bằng cách nhóm các nhóm lại một cách thích hợp và với các ngưỡng phù hợp như nêu ra ở dưới đây.

Nhìn chung, quá trình thực hiện là:

a) Nhận diện từng đường phân rã liên tiếp, hoàn toàn cho nhân phóng xạ và xác định hệ số phân nhánh của nó;

b) Ước tính hiệu suất vốn có của detector đối với mỗi phát xạ (alpha, beta, gamma) trong đường phân rã đó;

c) Ước tính hệ số P liên quan đối với mỗi phát xạ từ hiểu biết về bản chất của bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ;

d) Tính hiệu suất tổng đối với từng đường phân rã liên tiếp, hoàn toàn.

Ví dụ, một sơ đồ phân rã điển hình (Hình 5) bao gồm độ phức tạp điển hình cho nhiều phân rã nhân phóng xạ. Sự phân rã ban đầu, được trình bày ở đây, là phân rã beta, nhưng phương pháp này áp dụng giống như đối với các hạt nhân phóng xạ, mà ở đó phân rã ban đầu từ trạng thái gốc cơ bản của nhân phóng xạ mẹ xảy ra bằng cách phát xạ hạt alpha hoặc bằng cách bắt điện tử.

Hình 5 - Sơ đồ phân rã điển hình

Nếu, đối với một phát xạ liên quan i có năng lượng e, ε_i,j và E_i,j được định nghĩa là năng lượng hiệu suất thiết bị đặc thù và hệ số xuất hiện thích hợp, thì sơ đồ phân rã có thể được tóm tắt theo dạng bảng như trong Bảng 5, trong đó hệ số phân nhánh của đường phân rã là phần của các phân rã từ một trạng thái cụ thể.

Bảng 5 - Sơ đồ phân rã theo dạng bảng

Có 8 đường phân rã hoàn toàn tới trạng thái cơ bản và nếu hệ số phân nhánh của từng đường phân rã hoàn toàn được định nghĩa là k_j, thì các giá trị này được đưa ra trong Bảng 6:

Bảng 6 - Ví dụ khái niệm về xác suất được liên kết với mỗi đường phân rã

Hãy chỉ xem xét hai trong số hệ số phân nhánh của các đường phân rã này, là k₈ và k₄.

Đối với thành phần đường a₃, hệ số đáp ứng của thiết bị về hoạt độ tính được theo công thức:

 (6)

Trong đó S_p là diện tích hiệu dụng của đầu dò

Đơn vị tính là: s^-1/(Bq.cm^-2)

Điều này tương tự với tình huống của nguồn chỉ phát beta (ví dụ: ¹⁴C). Trong trường hợp đó, giả sử không có sự suy giảm của nguồn, k₈ = 1 và E_3,ß = 2, và công thức được đơn giản hóa thành:

 (7)

Đối với đường k₄, tình huống phức tạp hơn. Các I(A) đối với mỗi phần của đường phân rã có thể được biểu diễn theo cùng một cách như trên, nhưng bây giờ hiệu ứng tầng được xem xét đến. Nếu một trong bốn phát xạ khác nhau được phát hiện, thì chỉ một xung được ghi nhận (thiết bị có thể cũng phát hiện được các phát xạ khác trong tầng, nhưng chỉ có một xung được ghi nhận). Do đó, hiệu suất phát hiện được bằng một (1) trừ đi xác suất không phát hiện bất kỳ phát xạ nào, giống như kết quả của xác suất không phát hiện từng phát xạ riêng lẻ. Các hệ số E liên quan cũng sẽ được đưa vào và xác suất ghi nhận xung cho đường phân rã đó có thể được biểu thị như sau:

 (8)

Trong hầu hết các trường hợp thực tế, công thức trên có thể được đơn giản hóa bằng cách lấy một trong các số hạng (tương ứng với phát xạ trong tầng với xác suất phát hiện cao nhất). Điều này đánh giá thấp hiệu suất phát hiện, dẫn đến việc đánh giá quá mức hoạt độ trên bề mặt, nhưng đối với các mục đích bảo vệ phóng xạ/thanh lý, thì các kết quả đánh giá thận trọng có thể chấp nhận được.

5.5.3  Xác định đáp ứng tổng thể của thiết bị

Đối với toàn bộ việc phân rã nhân phóng xạ, xác suất phát hiện ít nhất một phát xạ từ mỗi đường phân rã hoàn toàn được cộng vào và chúng được kết hợp với hệ số phân nhánh của các đường phân rã hoàn toàn. Đáp ứng của thiết bị về hoạt độ có thể được biểu thị như sau:

 (9)

Trong đó: I đại diện cho độ phổ biến của các đường phân rã hoàn toàn và i đại diện cho từng phát xạ riêng lẻ trong từng đường phân rã hoàn toàn.

Một số nhân phóng xạ điển hình đã được kiểm tra và, đối với mỗi nhân phóng xạ, hai kịch bản bề mặt khác nhau được xem xét. Phân tích chi tiết được trình bày trong Phụ lục B.

5.5.4  Xác định khác đối với đáp ứng tổng thể của thiết bị

Việc nhận dạng từng đường phân rã liên tiếp, hoàn toàn đối với một nhân phóng xạ đang quan tâm và việc xác định hệ số phân nhánh của các đường phân rã là việc làm phức tạp, và nên được thực hiện bởi chuyên gia được đào tạo. Các phòng thử nghiệm hiệu chuẩn phải thực hiện với nhiệm vụ hiệu chuẩn các thiết bị để đo một loạt các nhân phóng xạ với yêu cầu thời gian càng nhanh càng tốt, thì cần một phương pháp hiệu chuẩn có thể áp dụng dễ dàng hơn.

Do đó, phương pháp hiệu chuẩn được đơn giản hóa được trình bày trong Phụ lục A. Phương pháp này dựa trên việc phân loại dữ liệu về cường độ phát xạ hạt và/hoặc photon của nhân phóng xạ cần quan tâm trong các vùng năng lượng phát xạ cụ thể^[5]. Dữ liệu về cường độ phát xạ của nhân phóng xạ được lập thành bảng trong hầu hết các cơ sở dữ liệu phân rã nhân phóng xạ, và do đó có thể dễ dàng được nhập vào phục vụ mục đích tính toán. So sánh các ví dụ hiệu chuẩn số thực hiện theo 5.5.2 và Phụ lục A, được trình bày trong Phụ lục B.

5.6  Kết luận

Rõ ràng, từ trình bày ở trên và các ví dụ được đưa ra trong Phụ lục B. Sử dụng hệ số P như được định nghĩa ban đầu không thể áp dụng cho các nhân phóng xạ có các sơ đồ phân rã phức tạp. Việc cố gắng xác định lại hệ số này sẽ chỉ gây nhầm lẫn và trình bày ở đây đã tìm ra cách giải quyết vấn đề bằng cách chỉ ra cách xác định các hệ số đáp ứng của thiết bị trên cơ sở các nguyên tắc cơ bản.

Điều 5 đã đưa ra công thức để chuyển đổi tốc độ đếm quan sát được trên máy đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, từ tốc độ đếm trên giây sang đơn vị tính Bq.cm^-2, với giả thiết là đã nhận diện được nhân phóng xạ trên bề mặt; đáp ứng năng lượng của thiết bị đo có thể ước tính được; và với một số kiến thức về sự phân bố của nhân phóng xạ trên bề mặt và theo chiều sâu.

Các phép đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt có độ không đảm bảo cao và có lẽ nên xem là phương pháp định tính chứ không phải là phương pháp định lượng. Các công thức trong Điều 5 sẽ cho phép người đọc kiểm tra tính phù hợp với mục đích của các phép đo.

6  Báo cáo thử nghiệm

Bất kỳ báo cáo thử nghiệm nào được ban hành đều phải tuân thủ các yêu cầu của TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/IEC 17025) và bao gồm như sau:

a) Tiêu đề như "Giấy chứng nhận hiệu chuẩn" hoặc "Giấy chứng nhận kiểm tra";

b) Tên và địa chỉ của khách hàng;

c) Mô tả thiết bị (bao gồm cả loại thiết bị và số sêri);

CHÚ THÍCH: Nhiều thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bao gồm một đồng hồ chỉ thị kết quả đo và một đầu dò có thể tháo rời. Cả hai bộ phận này của thiết bị đều phải được hiệu chuẩn như một thiết bị thống nhất. Do đó, giấy chứng nhận cần phải bao gồm cả đồng hồ đo và đầu dò.

d) Ngày tiếp nhận thiết bị;

e) Loại thử nghiệm (ví dụ: kiểm tra trước khi đưa vào sử dụng lần đầu, hiệu chuẩn định kỳ, kiểm tra định kỳ hoặc kiểm tra lại sau khi sửa chữa);

f) Mô tả cơ bản về thử nghiệm (ví dụ: điều kiện hình học đã sử dụng để xác định hiệu suất của thiết bị), mọi sự cài đặt, điều chỉnh cụ thể trong thiết bị mà người dùng có thể tiếp cận, và bất kỳ sự điều chỉnh hoặc sửa chữa nào đã được thực hiện;

g) Các hạn chế của việc hiệu chuẩn, bao gồm cả các dải đo chưa được kiểm tra;

h) Kết quả của các phép thử bao gồm: đáp ứng của thiết bị hoặc hệ số hiệu chuẩn đối với các bức xạ hoặc các nhân phóng xạ cụ thể, công bố về độ không đảm bảo với mức độ tin cậy mà tại đó có độ không đảm bảo:

i) Tên và chữ ký của người chịu trách nhiệm kiểm tra;

j) Tên và địa chỉ của phòng thử nghiệm thực hiện và ngày thử nghiệm;

k) Các đơn vị tính thể hiện kết quả;

l) Kết quả thử nghiệm với giá trị k liên quan.

Ngoài ra, các thông tin sau đây nên được đưa vào báo cáo vì lợi ích của người sử dụng thiết bị:

- Ghi chép về suất liều phông hoặc tốc độ đếm và bất kỳ điều kiện môi trường nào có liên quan trong quá trình hiệu chuẩn;

- Giá trị của bất kỳ hệ số chuyển đổi nào đã được áp dụng cho kết quả;

- Công bố rằng thử nghiệm đã được thực hiện nhằm mục đích theo các quy định và đã thành công (hoặc không thành công);

- Nếu cần, chỉ dẫn thu được bởi bất kỳ nguồn kiểm tra được cung cấp cùng với thiết bị hoặc từ nguồn kiểm tra chung, nếu có được nguồn tương tự cho người sử dụng cuối cùng.

Vì giấy chứng nhận hiệu chuẩn thường được gửi đi với mục đích đảm bảo chất lượng, nên gắn nhãn các thiết bị với thông tin sau:

- Mô tả thiết bị (bao gồm loại thiết bị và số sê-ri);

- Ngày hiệu chuẩn hoặc kiểm tra;

- Số giấy chứng nhận hiệu chuẩn;

- Loại và số seri của đầu dò, nếu cần;

- Tốc độ đếm giá trị khuyến cáo (xem A.6) của (các) nhân phóng xạ dùng để hiệu chuẩn.

Nếu thiết bị không đáp ứng các tiêu chí đạt/không đạt theo bất kỳ thành phần nào của một thử nghiệm, thì phòng thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm phải ghi nhãn thiết bị đó là thiết bị hỏng, và ghi chỉ dẫn về bản chất của việc hư hỏng vào Giấy chứng nhận hoặc báo cáo thử nghiệm. Điều quan trọng là báo cáo thử nghiệm phải chỉ rõ ràng là thiết bị đó bị hỏng.

Phụ lục A

(Quy định)

Phương pháp hiệu chuẩn thay thế

A.1  Tổng quát

Phương pháp hiệu chuẩn được trình bày trong Phụ lục này bỏ qua việc hiệu chính tổng thể như được nêu trong Điều 5. Phương pháp này chỉ dựa trên dữ liệu cường độ phát xạ của nhân phóng xạ, còn kiến thức về hệ số phân nhánh của đường phân rã nhân phóng xạ là không cần thiết. Điều này làm cho việc xử lý dữ liệu phát xạ của nhân phóng xạ đơn giản hơn và dễ dàng hơn.

A.2  Tổng quan

Phụ lục này đặc biệt đề cập đến các phòng thí nghiệm hiệu chuẩn hoặc các tổ chức làm việc với nhân phóng xạ có các đặc tính phát xạ phức tạp, hoặc với các nhân phóng xạ không có sẵn nguồn chuẩn, hoặc cho các tổ chức/cơ quan có thẩm quyền kiểm soát vận chuyển vật liệu hạt nhân hoặc thanh lý vật liệu/thiết bị theo các quy định pháp lý quốc gia hoặc các giới hạn theo công ước quốc tế.

Quy trình hiệu chuẩn để đo trực tiếp được nêu trong Phụ lục này đề cập đến các thiết bị [máy đo nhiễm xạ bề mặt (SCM)] với diện tích cửa sổ detector tốt nhất là 100 cm² (xem A.3.2). Nguyên tắc phát hiện của thiết bị bao gồm:

- Bộ đếm tỷ lệ kiểu kín chứa đầy khí xenon (Xe),

- Bộ đếm tỷ lệ lưu lượng khí,

- Ống nhấp nháy nhựa/Zn (Ag) S, và

- Ống nhấp nháy Zn (Ag) S.

Trình bày về sự phụ thuộc của năng lượng đối với beta, photon và độ nhạy đối với bức xạ alpha của các loại detector này được nêu trong Tài liệu tham khảo [5].

Các đặc tính và tính năng làm việc của các thiết bị đo phải tuân theo IEC 60325 và phù hợp với các mục tiêu đo.

Các thiết bị phải có khả năng đo được các hoạt độ thấp hơn mức giá trị khuyến cáo hoặc ngưỡng giới hạn nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (nhân phóng xạ cụ thể) do quốc gia hoặc công ước quốc tế quy định, các kết quả đo nhiễm bẩn phóng xạ sẽ so sánh với các giá trị khuyến cáo hoặc ngưỡng giới hạn này.

A.3  Phương pháp cơ bản

A.3.1  Yêu cầu chung

Về cơ bản, việc hiệu chuẩn thiết bị phải được thực hiện bằng phương pháp bức xạ quy chiếu được cung cấp bởi nguồn chuẩn có suất phát xạ bề mặt được chứng nhận theo TCVN 10802 (ISO 8769).

Để đánh giá nhiễm xạ bề mặt bao gồm một nhân phóng xạ đã biết, có thể sử dụng quy trình hiệu chuẩn bằng cách dùng một nguồn hiệu chuẩn cụ thể được làm từ cùng một nhân phóng xạ đó.

Phương pháp hiệu chuẩn trực tiếp một thiết bị với một nhân phóng xạ cụ thể có sử dụng một nguồn hiệu chuẩn đơn được làm từ cùng một nhân phóng xạ có thể áp dụng cho tất cả các nhân phóng xạ có nguồn hiệu chuẩn. Về nguyên tắc, tất cả các loại bức xạ phát ra có thể được sử dụng để hiệu chuẩn.

CHÚ THÍCH: Nếu hiệu chuẩn trực tiếp được thực hiện bằng nguồn hiệu chuẩn beta và photon, trong đó chỉ có suất phát xạ beta bề mặt được chứng nhận (ví dụ: nguồn ⁶⁰Co hoặc ¹³⁷Cs), thì việc đánh giá hoạt độ bề mặt bị thấp không đúng mức là do đo bằng thiết bị có độ nhạy bức xạ photon cao đã được hiệu chuẩn theo cách này.

Trong trường hợp các nhân phóng xạ với các đặc tính phát xạ phức tạp, hoặc các nhân phóng xạ mà không có nguồn hiệu chuẩn, có thể áp dụng quy trình hiệu chuẩn đa nguồn. Hiệu suất của thiết bị được so sánh với năng lượng bức xạ khi sử dụng các nguồn phát bức xạ năng lượng đơn. Sau đó, các giá trị hiệu suất của thiết bị đối với các nhân phóng xạ đang được xem xét sẽ được tính riêng, bằng cách sử dụng dữ liệu về xác suất năng lượng và phát xạ liên quan của các thành phần năng lượng đơn của bức xạ.

Để áp dụng quy trình hiệu chuẩn đa nguồn này, việc hiệu chuẩn có thể được thực hiện bằng một tập hợp các nguồn chuẩn nhân phóng xạ cơ bản quy chiếu với suất phát xạ alpha, beta hoặc photon đã được chứng nhận (Bảng A.1). Độ không đảm bảo tương ứng của suất phát xạ bề mặt như được nêu trong Giấy chứng nhận riêng, nằm trong khoảng được đưa ra trong Bảng A.1. Các nguồn chuẩn hiệu chuẩn này được sử dụng làm nguồn phát ra hạt alpha, điện tử hoặc photon trong một dải năng lượng cụ thể. Chúng không được coi là nguồn của các nhân phóng xạ cụ thể.

Các nguồn hiệu chuẩn cho các vùng năng lượng photon, khi cần, được phủ bằng các bộ lọc theo TCVN 10802 (ISO 8769) để ngăn bức xạ beta (Bảng A.1).

Bảng A.1 - Nguồn quy chiếu để xác định hiệu suất của thiết bị

Nếu có sẵn dưới dạng nguồn chuẩn loại 2, với suất phát xạ bề mặt được chứng nhận trong cùng một vùng năng lượng, thì có thể sử dụng các nguồn có nhân phóng xạ cơ bản, khác với các nguồn đã nêu trong Bảng A.1.

Nếu có yêu cầu tính khả dụng tối đa của một thiết bị mà không bị giới hạn bởi các đặc tính phát xạ của nhân phóng xạ, thì nên xác định hiệu suất bằng việc sử dụng tất cả các nguồn được nêu trong Bảng A.1.

Khi cần hiệu chuẩn, có thể chọn các nguồn hiệu chuẩn từ Bảng A.1 dựa trên loại phát xạ và dải năng lượng. Ví dụ, ^99mTc phát ra các điện tử trong vùng năng lượng beta (70 đến 140) keV và photon trong các vùng năng lượng photon (15 đến 90) keV và (90 đến 300) keV. Các nguồn được sử dụng để hiệu chuẩn trong trường hợp này, là các nguồn được chỉ định cho các vùng năng lượng này (Bảng A.1).

A.3.2  Diện tích các nguồn hiệu chuẩn

Để đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, diện tích của nguồn hiệu chuẩn phải đủ để phủ kín diện tích hiệu dụng của detector, đặc biệt khi không thể lấy giá trị trung bình số đọc hiển thị được.

Các giá trị khuyến cáo về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt theo luật pháp quốc gia (ví dụ MARSSIM^[1]) hoặc giới hạn nhiễm xạ bề mặt theo công ước quốc tế (ví dụ: Tiêu chuẩn an toàn của IAEA số SSR-6^[2]) được thể hiện trên một đơn vị diện tích (Bq.cm^-2) cùng với yêu cầu bổ sung về việc lấy giá trị trung bình số đọc hiển thị trong một vùng nhất định, tức là, tương ứng lần lượt 100 cm² và 300 cm². Kích thước của nguồn hiệu chuẩn, sau đó, sẽ tương ứng với diện tích trung bình, nghĩa là 100 cm² đối với diện tích hiệu dụng của cửa sổ detector từ 100 cm² trở lên và 300 cm² đối với diện tích hiệu dụng của cửa sổ detector từ 300 cm² trở lên (xem A.9).

A.4  Xác định hiệu suất của thiết bị

Hiệu suất của thiết bị phải được xác định trong các điều kiện hình học, các điều kiện này phải càng giống càng tốt với các điều kiện thực tế khi đo.

Diện tích của nguồn hiệu chuẩn phải đủ để bao trùm hết diện tích hoạt động hoặc vùng làm việc của detector. Trong trường hợp diện tích máy dò lớn hơn diện tích của nguồn hiệu chuẩn, thì có thể thực hiện đo liên tiếp nguồn hiệu chuẩn bằng cách di chuyển nguồn hiệu chuẩn trên bề mặt detector. Việc đo này phải bao phủ toàn bộ diện tích cửa sổ của đầu dò (detector) và đưa ra giá trị trung bình cho hiệu suất của thiết bị.

Loại nguồn hiệu chuẩn có thể được điều chỉnh theo sự phân bố nhiễm bẩn phóng xạ dự kiến đồng nhất hoặc không đồng nhất. Thông thường nhiễm bẩn phóng xạ thường gặp ở các vị trí ngẫu nhiên hơn là phân bố đồng đều. Thực tế này cần được tính đến khi đánh giá mức độ nhiễm bẩn phóng xạ từ các dữ liệu về hiệu suất của đầu dò. Điều này được thực hiện bằng cách lấy giá trị trung bình nhiễm bẩn phóng xạ đo được ở diện tích 1000 cm². Đối với các nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt có kích thước nhỏ, việc hiệu chuẩn với các nguồn điểm, đôi khi, có thể thích hợp.

Các đầu dò có khả năng đo bức xạ alpha phải được hiệu chuẩn bằng nguồn chuẩn alpha. Việc hiệu chuẩn cung cấp hiệu suất của thiết bị và chứng tỏ thiết bị hoạt động chính xác.

Tuy nhiên, hiệu suất của thiết bị đối với bức xạ alpha, thu được sau khi hiệu chuẩn, phải được sử dụng một cách thận trọng khi đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, bởi vì bức xạ phát ra từ nhiễm bẩn phóng xạ alpha ở hiện trường chịu sự suy giảm do lớp phủ bề mặt (ví dụ bụi, dầu mỡ và độ ẩm) và điều kiện bề mặt (ví dụ bề mặt thô nhám như mặt bê tông mài, đá rửa).

Định nghĩa về hiệu suất của thiết bị, xem Bảng 1 trong 5.2.

Hiệu suất của thiết bị ε_i,j đối với một nhân phóng xạ đã biết, với loại bức xạ j (bức xạ alpha, beta hoặc photon) hoặc đối với một dải năng lượng nhất định, được thể hiện bởi loại bức xạ j tính được theo Công thức sau:

 (A.1)

Trong đó

p_c là tốc độ đếm qua sát được từ nguồn hiệu chuẩn, tính bằng s^-1;

p₀ là tốc độ đếm phông tính bằng s^-1;

R_c là suất phát xạ bề mặt đối với loại bức xạ j (bức xạ alpha, beta hoặc photon) của nguồn hiệu chuẩn, tính bằng s^-1.

Tính hiệu suất cho vùng năng lượng beta > 400 keV

Nguồn hiệu chuẩn cho vùng năng lượng beta > 400 keV gồm cặp nhân phóng xạ ⁹⁰Sr/⁹⁰Y (Bảng A.1). Bên cạnh phát xạ của ⁹⁰Y trong vùng năng lượng > 400 keV, cũng có phát xạ ⁹⁰Sr trong vùng năng lượng (140 đến 400) keV (Bảng A.1). Do đó, hiệu suất cho vùng năng lượng > 400 keV (ε_i,400) phải được tính bằng cách sử dụng hiệu quả cho (140 đến 400) keV cộng với vùng năng lượng > 400 keV thu được cho ⁹⁰Sr/⁹⁰Y (ε_i,_SrY) và hiệu suất cho vùng năng lượng beta (140 đến 400) keV được xác định bằng ³⁶Cl (ε_i,Cl). Điều này được thực hiện dưới dạng Công thức sau^[5]:

 (A.2)

Tính hiệu suất cho vùng năng lượng photon > 300 keV

Hiệu suất của thiết bị cho vùng năng lượng photon > 300 keV có thể được xác định bằng hai nguồn nhân phóng xạ cơ bản khác nhau. Nếu cả hai nguồn đều sẵn có để đo, hiệu suất trung bình của thiết bị nên được tính theo kết quả hiệu chuẩn cho vùng năng lượng photon > 300 keV thu được với cả hai nguồn chuẩn quy định (Bảng A.1).

A.5  Ví dụ về xác định hiệu suất của thiết bị

Hình A.1 cho thấy kết quả xác định hiệu suất của thiết bị theo A.4 cho hiệu suất của thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (SCM) hiệu suất cao và hiệu suất của thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (SCM) hiệu suất thấp.

Hình A.1 - Xác định hiệu suất đo của thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (SCM) hiệu suất cao (hình trên) và SCM hiệu suất thấp (hình dưới) (chỉ minh họa)

A.6  Tính hệ số hiệu chuẩn hoạt độ và đáp ứng hoạt độ của thiết bị

Định nghĩa về hệ số hiệu chuẩn hoạt độ và đáp ứng hoạt độ của thiết bị, xem Bảng 1 trong 5.2. Hệ số hiệu chuẩn hoạt độ C[A)_n [= 1/I(A)] đối với một nhân phóng xạ n tính được theo Công thức^[5]:

 (A.3)

Trong đó

Trong trường hợp không yêu cầu lấy giá trị trung bình, chỉ số hiển thị của thiết bị:

S = S_p là diện tích hiệu dụng của cửa sổ detector, tính bằng cm²;

Trong trường hợp có yêu cầu lấy giá trị trung bình, chỉ số hiển thị của thiết bị:

S = S_G là diện tích nguồn hiệu chuẩn hoạt động tương đương với diện tích trung bình cho giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, tính bằng cm²;

ε_i,j là hiệu suất của thiết bị đối với một năng lượng hoặc vùng năng lượng nhất định i và đối với loại bức xạ j (bức xạ alpha hoặc beta hoặc photon);

η_i,j là dữ liệu tổng cường độ phát xạ đối với một vùng năng lượng nhất định i và đối với loại bức xạ j (bức xạ alpha hoặc beta hoặc photon).

E^-1_i,j là nghịch đảo của hệ số xuất hiện của nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt đối với một năng lượng hoặc vùng năng lượng nhất định i và đối với loại bức xạ j (bức xạ alpha hoặc beta hoặc photon);

Chỉ số tổng là nói đến loại bức xạ và các vùng năng lượng cụ thể của nó.

Tốc độ đếm thực của thiết bị r_Gn (tính bằng s^-1) tương đương với giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt của nhân phóng xạ G_n ^[5] cho một nhân phóng xạ đơn n có thể được biểu thị bằng Công thức:

 (A.4)

Trong đó

S = S_G trong Công thức (A.3)

Hoạt độ của nhiễm bẩn phóng xạ bám chặt và không bám chặt của một nhân phóng xạ n, trên bề mặt đang được kiểm tra, có thể tính được bằng cách sử dụng bội số, M_G,n của giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt. Bội số M_G,n của giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt G_n^[5] tính được theo Công thức:

 (A.5)

Trong đó

p_g là tổng tốc độ đếm đo được từ nhiễm xạ bề mặt, tính bằng s^-1;

p₀ là tốc độ đếm phông, tính bằng s^-1;

CHÚ THÍCH: Ví dụ bằng số liệu thể hiện việc sử dụng bội số M_G,n

Lấy giá trị khuyến cáo tốc độ đếm đối với ⁶⁰Co, r_G.Co-60, của thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt đã được hiệu chuẩn, tính được theo Công thức (A.4), là 44 s^-1. Giả sử một phép đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt bằng thiết bị này, thu được tốc độ đếm thực là 132 s^-1. Bội số của giá trị khuyến cáo G_Co-60, M_G,Co-60, được tính theo Công thức (A.5) khi đó là 132^s-1/44 s^-1 = 3. Với giá trị khuyến cáo G_Co-60 = 3 Bq.cm^-2, thì hoạt độ trên một đơn vị diện tích nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tương ứng với 3 lần của 3 Bq.cm^-2 = 9 Bq.cm^-2.

Một ví dụ về hiệu chuẩn SCM (thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt) cho nhân phóng xạ ¹³¹I nêu trong B.6. (Ví dụ 5: Hiệu chuẩn đối với nhân phóng xạ ¹³¹I)

A.7  Hiệu suất nguồn của các nguồn nhiễm xạ

Việc áp dụng chính xác hệ số xuất hiện E được xem xét tại Điều 5. Đối với đại lượng này, cách tiếp cận bảo thủ được thảo luận trong phần sau đây.

Cách tiếp cận này chỉ được sử dụng với sự cực kỳ thận trọng, nếu không có hoặc không đủ thông tin liên quan đến bản chất, đặc tính đặc trưng và điều kiện của bề mặt bị nhiễm bẩn phóng xạ.

Hiệu suất của một nguồn nhiễm bẩn phóng xạ thực tế, được biểu thị bằng giá trị nghịch đảo của hệ số xuất hiện E, rất khó để đánh giá và có thể khác nhau đến hàng chục lần, do có sự khác biệt về cấu trúc của các nguồn thực. Ở đây chỉ cần xem xét sự tự hấp thụ trong nguồn, bởi vì, tán xạ ngược sẽ làm tăng tốc độ đếm, và việc bỏ qua tán xạ ngược lại cho phép có một mức độ an toàn bổ sung, bằng việc sản sinh ra giá trị bảo thủ (cao hơn) đối với hoạt độ trên một đơn vị diện tích.

Giá trị E thu được đối với các chất phát beta thu được bằng cách xem xét các loại nguồn nhiễm bẩn phóng xạ sau đây:

- Lớp mỏng các chất phát beta được bao phủ bởi khoảng 2,5 mg.cm^-2 vật liệu không hoạt động;

- Các nguồn beta đồng nhất có độ dày bằng một giấy lọc để lấy mẫu thử lau (~ 10 mg.cm^-2).

Loại nguồn nhiễm bẩn phóng xạ đầu tiên có thể xảy ra trong các phép đo trực tiếp, loại nguồn thứ hai chủ yếu trong khi áp dụng phương pháp đo gián tiếp.

Trong cả hai trường hợp, tổn thất hiệu suất của nguồn do sự hấp thụ bên trong nguồn được coi là không đáng kể (E = 2) đối với các chất phát xạ beta có giá trị E_ßmax ≥ 0,4 MeV. Các nguồn phát xạ beta với 0,15 MeV < E_ßmax < 0,4 MeV được giả thiết là có hệ số xuất hiện E trung bình là khoảng 4 trong cùng điều kiện.

Việc áp dụng E = 4 có thể dẫn đến đánh giá thấp hoạt độ beta được bao phủ bởi vật liệu có độ hấp thụ nhiều hơn, so với quy định ở trên. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng sự đóng góp của các chất phóng xạ như vậy đồng thời làm giảm rủi ro sự kết hợp, hít phải và bức xạ ngoài.

Trong trường hợp các chất phát alpha, việc đánh giá các giá trị hợp lý và bảo thủ cho hệ số xuất hiện E là khó khăn hơn, vì giá trị E đối với các nguồn nhiễm bẩn phóng xạ thực tế có thể dễ dàng đạt tới những con số rất cao. Một giá trị lý thuyết cho một nguồn của một lớp bão hòa là E = 4, và đối với phần lớn các chất phát xạ alpha, độ dày lớp bão hòa chỉ khoảng 5 mg cm^-2. Việc sử dụng giá trị E = 4 bao gồm hai loại chất gây nhiễm bẩn phóng xạ alpha quan trọng: các lớp có độ dày lên đến độ dày bão hòa bị nhiễm bẩn phóng xạ đồng nhất bởi các chất phát xạ alpha trong trường hợp đo trực tiếp, và các nguồn thu được và đồng nhất trong quá trình lấy mẫu kiểm tra lau.

Tuy nhiên, giá trị E = 4 đánh giá thấp hoạt độ trên một đơn vị diện tích khi các chất phát xạ alpha nằm ở độ sâu lớn hơn độ dày bão hòa, hoặc khi các lớp phát xạ alpha mỏng bị phủ kín bởi vật liệu không hoạt động, chiếm trên 50 % độ dày bão hòa. Điều này khẳng định tầm quan trọng của việc kiểm tra mẫu lau.

A.8  Hệ quả của hiệu ứng tổng hợp trùng phùng đối với hiệu suất phát hiện của thiết bị

Sự phân rã phóng xạ thường tạo ra phát xạ, gần như đồng thời các hạt và photon. Ví dụ, một nhân sau khi phân rã beta thường ở mức năng lượng kích thích, và trạng thái này được giảm xuống trạng thái cơ bản bởi sự phát xạ năng lượng photon trong một hoặc vài bước. Một ví dụ khác là điện tử chuyển đổi kết hợp với phát xạ photon.

Các phát xạ kết hợp này không thể tính riêng được, nếu thời gian đáp ứng của detector lớn hơn mức chênh lệch thời gian giữa các phát xạ (hiệu ứng tổng hợp trùng phùng).

Để tính gần đúng tác động tối đa của hiệu ứng tổng hợp trùng phùng, giả định là tất cả các phát xạ kết hợp phát hiện được của các hạt và photon đều được được tổng hợp lại. Hiệu ứng tổng hợp được liên hệ tương quan với hiệu suất của thiết bị trong mỗi phân rã, thay vì hiệu suất của thiết bị trên mỗi phát xạ bề mặt. Xác suất P_d đối với một thiết bị đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt để phát hiện một tầng các bước n có thể được biểu thị theo phân rã dựa trên hiệu suất phát hiện  đối với loại phóng xạ j như sau:

 (A.6)

Đối với một tầng bao gồm một beta phân rã, tiếp theo là một photon phân rã với η_i,j = 1:

Do đó, P_d không chính xác là tổng của hiệu suất phát hiện beta và photon, nhưng tổng này bị giảm bởi tích số của các hiệu suất phát hiện tương ứng.

Để tính hệ số hiệu chuẩn (A.3), thì cần thêm vào hiệu suất của thiết bị đối với bức xạ beta và photon nhân với hiệu suất phân rã tương ứng của nhân phóng xạ. Vì vậy, cần đánh giá hiệu ứng tổng hợp trùng phùng ngẫu nhiên.

Việc đánh giá này giả định rằng, có thể bỏ qua việc tổng hợp các phát xạ photon khác nhau. Các hiệu suất phát hiện thu được ở trên được cộng vào ("Tổng" trong Bảng A.2 và Bảng A.3). Một tổng tương tự được tạo riêng cho vùng năng lượng bức xạ beta và photon, và tính được tích của hai tổng ("Sản phẩm" trong Bảng A.2 và Bảng A.3). Bằng cách so sánh "tổng" và "sản phẩm", có thể thu được mức tương đối của hiệu ứng tổng hợp trùng phùng đối với một nhân phóng xạ nhất định.

Phép phân tích được mô tả trên đây đã được thực hiện với tổng số 158 nhân phóng xạ từ một cơ sở dữ liệu về hiệu suất phân rã đối với thiết bị SCM có hiệu suất cao và với tổng số 105 nhân phóng xạ đối với thiết bị SCM có hiệu suất thấp (so sánh Hình A.1)^[5].

Việc phân tích mức độ ảnh hưởng của hiệu ứng tổng hợp trùng phùng đến hiệu suất phát hiện cho thấy rằng, hiệu ứng này không vượt quá 7 % (Bảng A.2 và Bảng A.3). Đối với SCM có hiệu suất thiết bị cao, hiệu ứng tổng hợp trùng phùng trung bình là (1,5 ± 0,1) % (mức tin cậy 68 %) và đối với SCM có hiệu suất thấp, hiệu ứng tổng hợp trùng phùng trung bình (0,8 ± 0,1) % (Độ tin cậy 68 %)^[5].

Bảng A.2 - Ví dụ về hiệu ứng tổng hợp đối với thiết bị SCM hiệu suất cao (nhân phóng xạ ¹⁶⁹Yb)

Bảng A.3 - Ví dụ về hiệu ứng tổng hợp đối với thiết bị SCM hiệu suất thấp (nhân phóng xạ ¹³⁴I)

A.9  Khả năng áp dụng các loại hệ số hiệu chuẩn hoạt độ khác nhau

Nếu phải tuân thủ các giá trị khuyến cáo về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (các quy định quốc gia) hoặc các giới hạn nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (các công ước quốc tế), thì cần chọn hệ số hiệu chuẩn chính xác để tránh đánh giá thấp kết quả đo. Bảng A.4 đưa ra các nội dung sau: sự phân biệt theo loại hệ số hiệu chuẩn, diện tích hiệu quả cửa sổ detector, diện tích nguồn hiệu chuẩn và diện tích trung bình.

Bảng A.4 - Phân biệt các trường hợp khác nhau đối với ảnh hưởng của loại hệ số hiệu chuẩn đến kết quả đo

Từ Bảng A.4, thấy rằng kết quả đo chính xác hoặc kết quả đo bảo thủ sẽ đạt được, nếu sử dụng một thiết bị với hệ số hiệu chuẩn liên quan đến diện tích hiệu dụng của cửa sổ detector hoặc diện tích nguồn hiệu chuẩn không lớn hơn diện tích trung bình yêu cầu.

A.10  Tính hoạt độ trên một đơn vị diện tích đối với nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt của nhân phóng xạ

Hoạt độ trên một đơn vị diện tích A_s,n nhiễm bẩn phóng xạ bám chắc và nhiễm bẩn phóng xạ không bám chắc của nhân phóng xạ n, liên quan tốc độ đếm đo được, được biểu thị bằng Bq.cm^-2, và được tính theo Công thức (A.7):

A­_s,n = C(A)_n∙(p_g – p₀)  (A.7)

Trong đó

C(A)_n là hệ số hiệu chuẩn hoạt độ của nhân phóng xạ n, tính bằng (Bq.cm^-2.)/s^-1;

p_g là tổng tốc độ đếm từ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, tính bằng s^-1;

p₀ là tốc độ đếm phông, tính bằng s^-1.

A.11  Xác định các giới hạn đặc trưng theo ISO 11929

Việc tính các giới hạn đặc trưng (ngưỡng quyết định, giới hạn phát hiện và giới hạn của khoảng tin cậy) theo ISO 11929 được đưa ra trong Phụ lục E.

Phụ lục B

(Tham khảo)

Đánh giá nhiễm xạ bề mặt trực tiếp: Ví dụ hiệu chuẩn bằng số

B.1  Tổng quát

Các ví dụ hiệu chuẩn bằng số từ 1 đến 4 được đưa ra trong Phụ lục này dựa trên phương pháp luận hiệu chuẩn cơ bản, bao gồm việc hiệu chỉnh tổng thể (Điều 5) và ví dụ 5 nhằm minh họa việc áp dụng phương pháp hiệu chuẩn được nêu trong Phụ lục A.

B.2  Ví dụ 1: Hiệu chuẩn cho nhân phóng xạ ¹²⁵I

Hình B.1 - Sơ đồ phân rã ¹²⁵I

Giả định:

Các điện tử chuyển đổi (~ 30 keV) và không phải là K-alpha tia X được hấp thụ bởi nguồn và/hoặc bởi cửa sổ detector và không được phát hiện.

Hiệu suất của thiết bị đối với gamma và tia X lớp K xấp xỉ như nhau, ε_30-

Các hệ số E đối với gamma và tia X lớp K xấp xỉ như nhau, E_30,g.

Bảng B.1 - Hệ số phân nhánh và tích của đường phân rã đối với ¹²⁵I

Cần lưu ý rằng, đối với đường cuối cùng (ec tia X không từ K, chuyển đổi nội bộ tia X không K), hiệu suất phát hiện bằng không, nghĩa là, không có phát xạ nào được phát hiện.

Do đó

I(A)_I-125 = S_p nhân xác suất ghi nhận của detector

Xem xét một detector Nal dày 2 mm, cửa sổ Al 14 mg.cm^-2, trong đó ε₃₀ = 1.

Đối với một nguồn lý tưởng tức là không có sự hấp thụ hoặc suy giảm, E_30,g = 2, sẽ cho

I(A)_I-125 = 0,58.Sp

Đối với một bề mặt bám dầu mỡ, xốp, có thể ước tính chỉ 70 % của các photon 30 keV được truyền qua lớp bề mặt sao cho E₃₀, = 3, sẽ cho

I(A)_I-125 = 0,42.Sp

B.3  Ví dụ 2: Hiệu chuẩn đối với nhân phóng xạ ³²P

Hình 2 - Sơ đồ phân rã của ³²P

Trong trường hợp này, chỉ có một nhánh phân rã duy nhất và không có phát xạ theo tầng. Do đó, số đáp ứng hoạt độ của thiết bị là:

Sử dụng dữ liệu trong Hình 3 được nêu trong 5.5.1. hiệu suất thiết bị tại 1,71 MeV ước tính là 0,545. Đối với hầu hết các bề mặt, hầu như không có sự hấp thụ và hệ số E có thể lấy bằng 2, sẽ cho:

B.4  Ví dụ 3: Hiệu chuẩn đối với nhân phóng xạ ^99mTc

Hình B.3 - Sơ đồ phân rã của ^99mTc

Các lớp -K, L, M, N chuyển đổi nội bộ KHÔNG tiếp sau bởi tia X lớp K. Phát xạ KHÔNG phát hiện 7,3 % của phân rã.

^99mTc phân rã bởi sự chuyển tiếp đồng phân với phát xạ của một photon 140 keV hoặc sự phát xạ của các điện tử chuyển đổi, tia X và các điện tử Auger theo quá trình chuyển đổi nội bộ. Giả định rằng các điện tử chuyển đổi, các điện tử Auger và tia X các lớp L, M, N, v.v... có năng lượng đủ thấp để chúng không được phát hiện.

Không tính đến phát xạ theo tầng. Do đó, hệ số đáp ứng hoạt độ của thiết bị được tính theo Công thức:

Khi xem xét đến một detector Nal dày 2 mm, cửa sổ Al 14 mg.cm^-2, trong đó ε₂₀ = 1 và ε₁₄₀ = 0,5.

Đối với một nguồn lý tưởng, tức là không có sự hấp thụ hoặc suy giảm, ε_20g= ε_140.g = 2, sẽ cho

Đối với bề mặt xốp, có dầu mỡ, có thể ước tính chỉ có 70 % các photon 20 keV được chuyển qua lớp bề mặt, trong khi các photon 140 keV có hiệu suất chuyển 90 % để E_20.g khoảng bằng 3 và E_140.g khoảng bằng 2,2 sẽ cho I(A)_Tc-99m = 0,22.S_p

B.5  Ví dụ 4: Hiệu chuẩn đối với nhân phóng xạ ¹¹¹In

Hình B.4 - Sơ đồ phân rã của ¹¹¹In

Các lớp -K, L M, N chuyển đổi nội bộ KHÔNG tiếp theo tia X lớp K. Phát xạ KHÔNG phát hiện 28 % trạng thái (245) phân rã kích thích.

Với các giả định sau:

Tất cả các tia X khác với tia X lớp K được hấp thụ bởi nguồn và/hoặc cửa sổ detector và không được phát hiện.

Các điện tử chuyển đổi được hấp thụ bởi cửa sổ nguồn và detector.

Các chữ viết tắt sau được sử dụng cho các đường riêng lẻ:

ecK  sự kiện bắt điện tử ecK dẫn đến kết quả là tia X lớp K

ecL  sự kiện bắt điện tử ecL KHÔNG mang lại kết quả là tia X lớp K

gl71  171 keV photon

g245  245 keV photon

icl71K  chuyển đổi nội bộ từ trạng thái kích thích 416 keV dẫn đến kết quả là tia X lớp K

icl71L  chuyển đổi nội bộ từ trạng thái kích thích 416 keV KHÔNG dẫn đến kết quả là tia X lớp K

ic245K  chuyển đổi nội bộ từ trạng thái kích thích 245 keV dẫn đến kết quả là tia X lớp K

ic245L  chuyển đổi nội bộ từ trạng thái kích thích 245 keV KHÔNG dẫn đến kết quả là tia X lớp K

Có 18 đường phân rã riêng biệt để xem xét (xem Bảng B.2):

Bảng B.2 - Hệ số phân nhánh và tích của đường dẫn phân rã cho ¹¹¹In

Cần lưu ý là, đối với đường cuối cùng (việc bắt electron và chuyển đổi nội bộ, không có tia rơnghen K) thì hiệu suất phát hiện là bằng không, tức là không phát hiện được phát xạ nào.

Biểu thức đầy đủ cho hệ số đáp ứng hoạt độ của thiết bị được chuyển theo cách tương tự như đối với ví dụ ¹²⁵I. Vì lý do không có chỗ, nên việc truyền đầy đủ không được đưa ra ở đây, nhưng để minh họa sẽ đưa ra hai ví dụ đường phân rã.

Đối với đường (ecK, g171, g245), số hạng có liên quan là:

Đối với đường (ecL, ic171, g245), số hạng có liên quan là:

Không có số hạng hiệu suất cho ecL vì nó không được phát hiện.

Nếu , , và

thì biểu thức đầy đủ cho hệ số đáp ứng hoạt độ nhân phóng xạ của thiết bị giảm xuống còn:

Khi xem xét một máy dò Nal dày 2 mm, cửa sổ Al 14 mg.cm^-2, trong đó ε₂₅ = 0,9, ε₁₇₁ = 0,4 và ε₂₄₅ = 0,15.

Đối với nguồn lý tưởng, tức là không có sự hấp thụ hoặc suy giảm, ε_25,g = ε_171,g = ε_245,g  = 2, sẽ cho

I(A)_In-111 = 0,52.S_p

Đối với bề mặt xốp, có dầu mỡ, có thể ước tính là ε_25g xấp xỉ bằng 4, ε_171g xấp xỉ bằng 2, ε_245,g xấp xỉ bằng 2, sẽ cho

I(A)_In-111 = 0,39.S_p

B.6  Ví dụ 5: Hiệu chuẩn đối với nhân phóng xạ ¹³¹I

B.6.1  Xử lý dữ liệu nhân phóng xạ

B.6.1.1  Chuẩn bị các xác suất phát xạ beta và photon η_i,ß và η_i,g

Nguồn dữ liệu cho ví dụ này là các tệp dữ liệu NuDat (cung cấp bởi Trung tâm Dữ liệu Hạt nhân Quốc gia, Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven) thu được từ ENSDF (Tệp Dữ liệu Cấu trúc Hạt nhân Được đánh giá). Dữ liệu phân rã được chỉnh sửa trước tiên bằng cách xóa bỏ các xác suất phát xạ hoặc cường độ nhỏ hơn 0,1 % (Bảng B.3).

Bảng B.3 - Dữ liệu hạt nhân cho ví dụ nhân phóng xạ ¹³¹I

B.6.1.2  Phân loại và bổ sung xác suất phát xạ beta và photon

Trong bước tiếp theo, dữ liệu về cường độ được sắp xếp theo loại bức xạ và năng lượng phát xạ vào các vùng năng lượng (A.3) và dữ liệu về cường độ trên mỗi vùng năng lượng được thêm vào (Bảng B.4). Dữ liệu tổng được chuyển đổi từ phần trăm ra số liệu tuyệt đối tạo thành các giá trị của hạt nhân phóng xạ và loại bức xạ cụ thể η_i.j (được đánh dấu bằng chữ đậm trong Bảng B.4).

Bảng B.4 - Cường độ gia tăng cho các vùng năng lượng phát xạ beta và photon cho ¹³¹I

B.6.2  Tính toán số hạng tổng của Công thức (A.3)

Để minh họa, dữ liệu cần thiết để tính được biểu diễn thành "ma trận" 8 x 4 (Bảng ELS).

Bảng B.5 - Sơ đồ tính số hạng tổng của Công thức (A.3)

Các số liệu sản phẩm được hình thành cho các cột riêng lẻ được cộng vào để thu được biểu thị tổng Σ_i,j (ε_i,j.η_i,j.E^-1_i,j) = 0,241

B.6.3  Tính toán hệ số hiệu chuẩn, đáp ứng của thiết bị và tốc độ đếm thực của thiết bị đối với giá trị khuyến cáo

Với diện tích trung bình S_Q là 100 cm² cho giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, hệ số hiệu chuẩn hoạt độ cho ¹³¹I trở thành:

và đáp ứng của thiết bị được đưa ra bởi Công thức:

Đối với giá trị khuyến cáo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt G_I-131 bằng 3 Bq.cm^-2 tốc độ đếm thực của thiết bị r_G.I-131 trở thành:

Hiệu ứng tương đối của việc lấy tổng theo A.8 là 1,1% đối với ¹³¹I.