《Radiation Measurements》：Comparison of the Performance of TLD, OSL and RPL Personal Dosimetry Systems to the American National Standard Institute (ANSI) Test Categories.
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辐射剂量测量系统比较研究，验证LiF:Mg,Ti TLD、BeO OSL和Ag+掺杂玻璃RPL系统在ANSI/HPS N13.11-2022标准下的性能及DOELAP认证可行性，结果显示OSL和RPL系统在多数测试类别中表现良好，但RPL系统在深部剂量（Hp(10)）偏差达24%，需优化算法。
B. Hooda|S. Sholom|E.G. Yukihara|L. Bossin|D. Jones|N. Foster
美国纽约州厄普顿的布鲁克海文国家实验室，邮编11973
摘要
实验室认证计划（LAP）旨在测试美国能源部（USDOE）设施准确测量和量化职业工作人员全身及四肢辐射当量的能力与性能。个人剂量测量中使用的剂量测定方法包括热释光（TL）、光刺激发光（OSL）和放射光致发光（RPL）等多种技术。目前，LiF:Mg,Ti热释光剂量计和Al?O?:C光刺激发光剂量计已被DOELAP认证，可用于职业剂量测量和监管报告。本研究比较了氧化铍光刺激发光剂量系统与掺银磷酸盐玻璃放射光致发光剂量系统的性能，并将其与经过认证的LiF:Mg,Ti热释光系统的性能进行了对比。根据美国国家标准协会（ANSI）和健康物理学会（HPS）N13.11-2022标准，对这些剂量系统在光子、β射线和混合辐射场下的偏差及标准偏差进行了评估。此外，还评估了该剂量测定方案在实际应用中的效果及其与职业个人当量剂量H_p(0.07)和H_p(10)测量的等效性。结果表明，TL、OSL和RPL剂量系统均通过了ANSI的性能测试标准，并满足了DOELAP的认证要求。
引言
美国能源部的职业辐射防护计划受《联邦法规》第835部分（10 CFR 835）的监管。这些法规要求外部辐射剂量监测计划必须通过DOE的实验室认证计划（DOELAP）[10 CFR 835.402(d)(1)]进行认证。实验室认证计划采用ANSI/HPS标准N13.11-2022“个人剂量测量性能——测试标准”来评估剂量系统的性能。该标准适用于正常职业条件和意外情况下的吸收剂量及个人当量剂量的测定。剂量测量测试在参考条件下进行，使用光子、β粒子、中子及职业工作环境中常见的辐射混合物对剂量计进行辐照。
目前，布鲁克海文国家实验室（BNL）用于监测职业剂量的热释光（LiF:Mg,Ti）剂量计是经DOELAP认证的剂量监测系统。然而，该剂量计购买于25多年前，且Harshaw 8800读数器已过时，需要持续维护。Harshaw公司不再支持LiF:Mg,Ti剂量计算算法，因为其研发重点已转向LiF:Mg,Cu,P剂量系统。因此，实验室需要更换为更先进的剂量系统，以更好地支持加速器环境中的辐射防护工作。
剂量系统的选择基于测量重复性、精确度和准确性。剂量测量原理可采用热释光加热法和/或光刺激发光（OSL）/放射光致发光（RPL）方法。辐射与材料的光电相互作用及能量沉积取决于材料的成分和密度。理想的个人剂量计应由有效原子序数Z_eff约为7.35的组织等效材料制成。LiF（Z_eff=8.3）、RPL（掺银玻璃，Z_eff=14.8）和OSL（BeO，Z_eff=7.2）的材料最接近软组织（Yukihara等人，2022年）。较高的有效原子序数可提高剂量测量的灵敏度，但在低能量（≤300 keV）范围内会导致能量依赖性响应，因为该能量范围内的质量能量吸收系数增加（Poudel等人，2015年）。因此，非组织等效材料制成的个人剂量计需使用滤波器来区分能量响应，并在剂量计算算法中估算未知辐射场的能量，以便进行适当的能量响应评估和校正。
在发光剂量测量技术中，选择了光刺激发光和放射光致发光与热释光进行比较。OSL（BeO）剂量系统的优势在于，在实际操作中，当剂量计读数存在争议或需要重新读取时，OSL系统可以方便地完成这一操作，而热释光系统则无法实现。此外，OSL系统在加热过程中不需要液氮，从而消除了处理过程中的安全风险。
选择放射光致发光（RPL）剂量系统与热释光进行比较，是因为它具有五个滤波器，可以区分加速器运行环境中的高能和低能辐射。其测量重复性和检测限低于实验室目前使用的热释光系统。OSL（BeO）和RPL（掺银玻璃）剂量系统尚未获得DOELAP认证，因此对其性能进行了测试，以评估其与当前使用的LiF:Mg,Ti热释光系统的等效性。
本研究旨在比较现有热释光监测系统的性能与OSL和RPL系统，以便未来可能更换为更先进的剂量监测系统。虽然有文献对比了固态剂量测量的准确性和能量响应是否符合国际标准组织（ISO）和医学剂量学要求（例如Hu等人，2024年；Belhaj等人，2023年），但没有研究符合DOELAP认证标准的案例。如前所述，ANSI/HPS标准的性能认证评估了事故光子、光子-光子混合物、β射线和光子-β射线混合物等类别。本文不仅评估了符合ANSI标准的认证测试，还研究了这些剂量系统对工作环境中各种职业辐射场的能量依赖性响应。本研究排除了中子和四肢剂量计的测试，测试剂量计仅暴露于伽马/X射线和/或这些辐射的组合。评估了剂量系统在0.07毫米深度（称为浅层剂量）和10毫米深度（称为深层剂量，根据美国辐射防护法规）的皮肤等效剂量和软组织等效剂量。浅层剂量当量H_p(0.07)能够准确反映皮肤剂量，而深层剂量当量H_p(10)则是对有效剂量的保守估计（ICRU 60）。这些个体当量剂量符合ICRU 39中定义的个人剂量当量，允许根据ICRU 47进行H_p(0.07)和H_p(10)的操作量测量，以评估和控制辐射暴露（ICRU 51）。
部分内容摘要
所评估的热释光剂量系统包括LiF:Mg,Ti 7776型剂量计、Harshaw 8800热释光读数器和Harshaw S-24542.007剂量计算算法
7776型剂量计含有三个7Li芯片和一个6Li芯片，这些芯片覆盖有四个能量区分滤波器。剂量计的详细规格见表1（Harshaw用户手册，1993年）。尽管6Li芯片对中子敏感，但本文未评估其中子剂量。实验表明，当前用于处理剂量计的热释光剂量算法会低估低能量β源（^85Kr）和低能量辐射下的浅层剂量。
结果与讨论
在IA类事故测试中，每种TLD、OSL和RPL剂量计均接受了0.1 Gy至2.60 Gy的^137Cs（662 keV）光子和M150（72 keV）X射线的照射。补充表S1提供了报告的吸收剂量（cGy）、照射剂量（cGy）以及性能偏差（剂量计的个体偏差）、分类偏差B和标准偏差S以及系统性能P。如图S1和图1a所示，剂量系统
结论
OSL和RPL剂量系统在DOELAP认证的IA、IIA、IIA类测试中表现良好。在IVA类（β射线和光子混合物）测试中，深层剂量当量H_p(10)的性能差异显著：OSL系统为11%，RPL系统为24%，而热释光系统为14%。H_p(0.07)的性能方面，OSL系统为9%，RPL系统为17%，热释光系统为11%。OSL系统仍有改进空间。
CRediT作者贡献声明
D. Jones：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、资源获取、方法论、数据分析、概念化。N. Foster：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、概念化。Benny Hooda：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、资源获取、方法论、数据分析、概念化。S. Sholom：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法论、数据分析。
未引用参考文献
美国国家标准协会/健康物理学会N13.11-2022；剂量计算算法，1993年；Horowitz和Oster，2024年；国际辐射单位与测量委员会，1985年；国际辐射单位与测量委员会，1992年；国际辐射单位与测量委员会，1993年；Poudel和Currier，2015年；国际辐射防护委员会建议，1991年；美国能源部，2023年。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文工作的财务利益冲突或个人偏见。E. G. Yukihara担任《辐射测量》杂志的联合主编，未参与本文的编辑审查或发表决定。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文工作的财务利益冲突或个人偏见。E. G. Yukihara担任《辐射测量》杂志的联合主编，未参与本文的编辑审查或发表决定。
致谢
作者感谢布鲁克海文国家实验室（BNL）、DOE放射与环境科学实验室（RESL）和Paul Scherrer研究所（PSI）在本研究中的技术支持。同时感谢Chiyoda Technol公司的Michiko Ube在RPL剂量算法讨论和修正方面的帮助。
