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主题：【原创】便携式X荧光光谱仪的辐射剂量率的测定

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发表于：2011/03/27 15:12:12 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

便携式X荧光光谱仪（EDX P-930 手持式土壤分析仪）的辐射剂量率测定

摘要：本文旨在通过对手持式X荧光光谱仪的辐射剂量率测定，消除检测人员对辐射的恐慌心理和正确做好相关的辐射防护。

一、测试对象：EDX P-930手持式土壤分析仪

该仪器主要用于土壤，沉积物以及淤泥等中重金属元素的快速测试分析。属不需样品前处理的非破坏性分析,能在极短的时间内完成快速分析和现场直接测定。其测试原理是：元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，通过测出荧光X射线的能量,就可以知道元素的种类，且荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系。

EDX P-930手持式土壤分析仪激发源为40KV/50uA-银靶端窗一体化微型X光管。

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二、测试条件：

测试环境：房间为钢混结构三楼，室内辐射本底0.12µGr/h，测试点位及结果见图1。

测试仪器：FJ428G多用辐射测量仪（见图2），能量相应10keV～10MeV。
测量时间：取值时间为10s，连续测3～5次。
EDX P-930手持式土壤分析仪工作状态参数：管压38，管流60，测量时间100s。

图1 室内辐射本底测量

图2 FJ428G多用辐射测量仪

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2011/3/27 15:25:08 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

三、测试点位与测试结果：

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2011/3/27 16:28:25 Last edit by wangliqian

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2011/3/27 15:26:27 马扎管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

四、测试结果评价
手持式XRF产生的辐射属于X射线，X射线是一种电磁辐射，波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。波长小于1nm的称超硬X射线，在1nm～10nm范围内的称硬X射线，10nm～100nm范围内的称软X射线。X射线一般对人的伤害分为两种，一是通过能量传递，对人体细胞的DNA进行破坏，称为物理效应，还有一种是，由射线对人体组织内水发生电离，产生自由基，这些自由基再和生物大分子发生作用，导致不可逆损伤，称为生物效应。不过对于小剂量的辐射通常认为是随机性的损伤，对人体产生危害的主要以生物效应为主。
通常只要不超过当地本底辐射水平的3倍，都可以认为是正常的。在我国广东、广西、福建、河北等省区发现的一些高本地地区，最高达0.40µGr/h，一般都在0.20µGr/h的水平，当地居民的流行病学调查也无异常。拍摄一张X光胸片，当射线在检查区域曝光拍摄一张X光胸片时其曝光率约为160mSv/h，约为0.045mSv/s。若按每天测试36个样，每个样测试时间为100秒计，操作手持式土壤分析仪两年相当于做一次胸透。有人曾对我国国内34条航线的宇宙射线进行了测量。结果显示，在距地面1万米处(平均飞行高度)飞行，宇宙射线的照射强度超过海平面的100多倍。所以我们平时所接受的辐射剂量也许要比操作手持式XRF的剂量大得多,但是很多人并不介意。
人本身就生活在一个辐射场中,所有的物体都含有放射性物质,只不过高低罢了。海拔高的地方由于宇宙射线的贡献，其辐射要大于低海拔地区；通常室内由于受建材中天然放射性核素的影响，其室内的辐射要大于室外（木屋除外），本次测试室内的辐射水平较高，在0.12µGr/h左右。图4是3月28日16时环保部发布的全国省会城市和部分地级市的辐射环境自动监测站实时连续空气吸收剂量率，从蓝色柱状图看出42个城市的辐射空气吸收剂量率0.04µGr/h ～0.23µGr/h之间，而天瑞EDX P-930手持式土壤分析仪从把手至人体任何部位的辐射吸收剂量率在0.12µGr/h（本底水平）～0.20µGr/h之间，因此可以认为该辐射相当于环境水平的剂量，既不会对健康产生影响的，也未超过我国辐射防护标准规定的公众受照剂量的控制限（不是职业控制限）。

图4 3月28日全国42城市的辐射环境空气吸收剂量率
关于XRF分析仪的辐射屏蔽要求（职业控制限）。对照GBZ 115-2002 《X 射线衍射仪和荧光分析仪卫生防护标准的规定》：“当人体可能到达的距闭束型分析仪一切外表面（包括高压电源、分析仪外壳等）5cm 的位置，射线的空气比释动能率均不得超过2.5µGr/h。”根据环保部今年下发的“2010年主要污染物减排专项资金重金属监测能力建设——基本仪器设备主要技术指标及参数”要求“便携式X荧光光谱仪应具有防辐射功能，辐射剂量率须＜1.0µSv/h”。EDX P-930手持式土壤分析仪的辐射剂量率均符合上述安全规定。

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2011/3/29 17:49:59 Last edit by wangliqian

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2011/3/27 15:27:02 地毯管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

五、建议
1. 通常土壤和矿岩物料等样品测试重金属的前处理，采用聚四氟烧杯电热板消解除硅赶酸法，每个试样要消耗10 mL 浓HCl、15 mL 浓HNO₃、10 mL浓 HF和5 mL浓 HClO₄，既污染环境又危害实验人员的身体健康。而采用XRF法，既实现了有毒有害物质的零使用和排放；又提高了工作效率、降低劳动强度和能耗，不失为一种绿色环保的检测方法，应大力推广。
2.为确保人员的健康安全，使用手持式XRF时，在样品测试工作状态下，严禁有意或无意误将测试仪的检测窗口正对人体。建议在仪器机身上标记醒目的警示说明，如：“注意！测试状态严禁检测窗正对人体！”或类似的警示说明。
3.为消除检测人员的疑虑，建议在XRF仪器的产品标准或技术条件要求、以及检定规程中规定XRF的辐射剂量限制；并进而在XRF仪器产品说明书、检定证书给出相应的辐射计量检测值，以便让操作人员用得放心。
4.据最近对Niton公司手持式XRF的测试发现，该产品的辐射防护做得极佳，辐射的屏蔽达到了滴水不漏的水平（抵近测量与环境本底值基本一致），且有自动关机保护装置，只有在检测窗接触样品时，产生X射线的高压发生器下才能启动工作。根据辐射防护最优化的原则，建议天瑞吸收国外先进技术，将手持式XRF的安全防护做得好上加好，赶超并打造出世界一流产品。

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2011/3/29 17:53:29 Last edit by wangliqian