米乐m6官方网站 在不使用放射性材料的情况下实现与铯137相当的剂量计响应的辐射场

米乐m6官方网站 (AIST) 计量标准中心、分析测量标准研究部、辐射标准研究组 石井俊也，研究员 加藤正宏，研究组组长，黑泽忠宏，附属研究组（研究时），辐射成像测量研究组，佐藤大辅，首席研究员，田中正人 研究组组长（在研究当时）和高级首席研究员 Ken Fujiwara 使用独立开发的加速器作为辐射源，并用它来管理辐射暴露剂量计开发了一个新的剂量校准字段

利用加速器辐射发生技术和滤波技术灵活调节辐射能量的常规剂量计校对用于设备放射性同位素 (RI)的伽马射线的剂量计响应。该技术可以取代难以操作的使用高强度 RI 的辐照设备，从而可以创建更安全的剂量计校准设施。此外，基于加速器的辐射发生器有助于设施的可持续运行，因为辐射强度不会像 RI 那样随时间衰减。

该技术的详细信息将于 2023 年 7 月 4 日（日本时间）公布。计量学”

X射线等辐射用于医学、工业和核电等各个领域，剂量计用于管理暴露剂量，以确保从事这些工作的人员的安全。准确校准剂量计响应对于工作现场的安全管理是必要的。具有已知剂量率的辐射场用于校准剂量计响应。构建剂量校准场的辐射源有两种类型：RI 辐射源和使用人工电场或磁场的机械辐射源。 RI 辐射源铯 137 (Cs-137) 和钴 60 (Co-60) 主要用作伽马射线剂量校准场的源。 2019年9月1日起施行的《放射性同位素管理等法》根据国际原子能机构（IAEA）核安全建议等国际趋势进行了修订，对特定放射性同位素（如100GBq以上的密封Cs-137等）高强度放射性同位素源的安全制定了严格的规定，以防止其被盗。这导致满足防护要求的管理成本增加，再加上最近RI源价格的上涨，导致辐射校准设施的维护变得困难。该会议于 2021 年 6 月举行国际度量衡委员会 (CIPM))这已成为一个世界性问题，X射线和伽马射线技术委员会(CCRI(I))已就辐射剂量进行了讨论。为了解决这个问题，需要使用机械源（例如不依赖 RI 源且可以低成本运行的小型加速器）构建伽马射线剂量校准场的技术。

9950_10345石墨壁腔电离室，我们开发了能量约为 400 keV 的 X 射线剂量校准场（于 2021 年 12 月 16 日在杂志上发表）。

X射线管是一种不配备RI的机械辐射源，通常用于X射线诊断和工业无损检测，近年来，具有稳定输出的被称为医用直线加速器的加速器设备越来越多地用于放射治疗。然而，国产X射线管的最大输出电压低至650 kV（有效能量小于600 keV），而医用直线加速器的能量高达4 MeV或更高，这使得它们不太适合模拟Cs-137和Co-60的伽马射线。

AIST 辐射成像测量研究组独立开发了能量小于 1 MeV 的紧凑型加速器 X 射线源（600 mm x 900 mm x 600 mm），用于无损检测。这次，我们利用该加速器利用辐射标准研究组的绝对剂量测量技术构建了一个新的剂量校准场。

本研究中使用的紧凑型加速器 X 射线源通过用高频 (53 GHz) 加速的小于 1 MeV 的电子束碰撞金属靶来产生 X 射线。我们开发了一种技术，通过金属滤光片调整该 X 射线的能量分布，构建一个在有效能量方面与 Cs-137 伽马射线场等效的 X 射线场，并测量其剂量的绝对值。伽马射线和X射线都是高能光子，但RI发射的伽马射线具有特定的能量，而加速电子与加速器中的目标碰撞产生的X射线具有连续且广泛分布的能量。 X射线和γ射线被物质吸收或根据其能量以固定速率改变方向。能量越低，比率越高，能量越高，比率越低，因此通过过滤器会增加高能成分的比率。换句话说，可以通过制备多个不同厚度和材料的金属过滤器并改变它们的组合来调整X射线的能量分布。图 1（左）显示了 Cs-137 伽马射线每种能量的发射率（参考）¹)开发的加速器X射线产生的辐射场能量分布的模拟计算结果。由于无法减少X射线的高能成分，因此无法获得与γ射线完全相同的能量分布。然而，如果调整加速器 X 射线的能量分布，使辐射在材料中的衰减相同，则可以认为所开发的加速器 X 射线在有效能量上与用于管理曝光的剂量计的 Cs-137 伽马射线相当。

由于缺乏测量设备，在高剂量率的X射线场中精确测量能谱很困难，因此一般采用纯金属板中的衰减测量方法来测量X射线的能量。如图1（右）所示，当使用纯铜板时，所开发的加速器X射线与来自Cs-137的伽马射线的衰减方式相同，因此尽管能量分布不同，但它们实际上几乎是相同的能量。

这样，通过调整来自加速器的X射线能量分布，使得辐射在铜板中的衰减相当于来自Cs-137的伽马射线，就可以用X射线模拟伽马射线。该加速器X射线场的剂量是利用辐射标准研究组开发的高能X射线场绝对剂量测量技术来确定的。图 2 显示了使用用于绝对剂量测量的石墨壁腔电离室进行的剂量测量。通过使用石墨壁腔电离室测量模拟Cs-137伽马射线场参考位置的剂量，然后将一般商用剂量计移开后放置在同一位置，测量照射过程中获得的剂量计的输出，可以获得单位剂量的响应。响应测试的结果是，我们成功获得了在不确定度（084%）内与传统 Cs-137 伽马射线场相当的剂量计响应。表1显示了响应测试结果的比较。

使用新开发的加速器X射线的模拟Cs-137伽马射线校准场，不存在与RI不同的辐射强度随时间的衰减，并且比相同强度的RI更容易合法处理。此外，与不断产生辐射的RI相比，由于加速器产生X射线需要电力和专业知识，因此可以提高发生重大灾难时的安全性以及核安保方面的安全性。因此，该技术有助于提高剂量计校准设施的安全性并降低成本。

¹Richard B Firestone、Coral M Baglin，同位素表（第 8 版），John Wiley and Sons, Inc，1998 年

未来，我们的目标是通过增加输出和稳定加速器来建立高度可靠、变化较小的校准辐射源。此外，通过增加加速器的能量，我们计划开发相当于Co-60伽马射线（平均125 MeV）的辐射场，其能量比已开发的Cs-137伽马射线（662 keV）更高。 Co-60 伽马射线场与 Cs-137 伽马射线场一起使用来确认剂量计的能量特性。我们将使用这两种传统校准辐射装置和开发的模拟伽马射线场进行剂量计响应测试，并通过澄清两者的等效性，我们的目标是过渡到更安全的加速器型辐射装置。机械辐射源可以比 RI 更自由地调节 X 射线场的能量，从而可以在大范围内评估剂量计的能量特性，从而有助于更准确的曝光管理。

未来，我们的目标是在国内外推广所开发的加速器式辐射装置，通过实验室之间的比较确保测量方法的等效性，并将其确立为全球标准校准方法。

已出版的杂志：计量学
论文标题：用于替换的加速器驱动光子参考场¹³⁷Cs γ 射线
作者：Junya Ishii、Daisuke Satoh、Takeshi Fujiwara、Masahito Tanaka、Masahiro Kato 和 Tadahiro Kurosawa
DOI：101088/1681-7575/acd8c0

剂量计

一种测量与辐射与物质相互作用幅度相关的数量（剂量）的设备。这是距人体表面1厘米深度处的剂量H_p(10) 测量（1厘米深度处的个人剂量当量）的个人剂量计通常是众所周知的。[返回来源]

校对

使用标准检查测量设备显示的值与精确值（仪器误差）之间的关系。使用标准进行校准可以使测量设备确保测量值的可靠性。[返回来源]

放射性同位素 (RI)

具有发射辐射（放射性）能力的核素。每个核素都会发出具有特定半衰期的辐射、衰变并转化为其他原子核。[返回来源]

国际度量衡委员会 (CIPM)

根据米制公约成立的国际委员会，其目的是统一全球测量并确保国际单位制的可追溯性。[返回来源]

石墨壁腔电离室

采用石墨作为壁材的剂量计，在辐射与物质的相互作用方面与空气等效。可用于测量空气比释动能的绝对值，空气比释动能是空气中X射线、γ射线等不带电辐射产生的二次粒子动能之和。[返回来源]