儀表構(gòu)成 輻射監(jiān)測(cè)儀表一般由輻射探測(cè)器和信號(hào)處理記錄系統(tǒng)兩部分組成，其主要特性包括探測(cè)效率、能量分辨、死時(shí)間等。輻射探測(cè)器是輻射監(jiān)測(cè)儀表的關(guān)鍵器件，儀器的性能指標(biāo)主要取決于探測(cè)器，其主要作用是把沉積在探測(cè)器靈敏區(qū)的輻射能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)處理系統(tǒng)能夠記錄和分析的信號(hào)。

根據(jù)工作介質(zhì)以及發(fā)生的效應(yīng)，常用的探測(cè)器可分為氣體探測(cè)器、閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器等。

①氣體探測(cè)器是利用電離輻射在工作氣體中的電離以及離子在電場(chǎng)中的漂移倍增機(jī)制實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)量;

②閃爍探測(cè)器是通過光電轉(zhuǎn)換器件將輻射在閃爍體中產(chǎn)生的熒光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)量;

③半導(dǎo)體探測(cè)器是通過電場(chǎng)收集輻射在半導(dǎo)體介質(zhì)中產(chǎn)生的載流子實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)量。

探測(cè)器的工作模式可分為脈沖模式、電流模式和均方電壓模式。脈沖模式最為常見，可用于記錄單個(gè)輻射事件，但在極高計(jì)數(shù)率情況下，不得不采用電流模式和均方電壓模式。電流模式常用于高計(jì)數(shù)率場(chǎng)合以及輻射劑量學(xué)測(cè)量，而均方電壓模式則特別適用于混合輻射場(chǎng)的測(cè)量。除上述幾種探測(cè)器外，在個(gè)人監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)中也使用固態(tài)探測(cè)元件，如熱釋光、輻射光致熒光、光激發(fā)光、固體核徑跡、氣泡聚合物等，由這些元件做成的劑量計(jì)連同其測(cè)讀設(shè)備亦屬輻射監(jiān)測(cè)儀表。

近年來生物醫(yī)學(xué)、高能物理、國(guó)土安全和其他一些應(yīng)用領(lǐng)域是推動(dòng)輻射探測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要原動(dòng)力，輻射探測(cè)器的一些重大進(jìn)步主要集中在閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器方面，涌現(xiàn)出了一批以 LaBr3：Ce、ZnSe：Te、SrI2：Eu 為代表的高性能無機(jī)閃爍探測(cè)器，它們具有高的光輸出、快響應(yīng)、低余輝和高的有效原子序數(shù);以 CdZnTe 為代表的化合物半導(dǎo)體探測(cè)器不僅具有良好的能量分辨率，在室溫下工作的特性可使其在成像、應(yīng)急、反恐等領(lǐng)域獲得了更為廣泛的應(yīng)用。光電轉(zhuǎn)換器件也經(jīng)歷了快速發(fā)展，緊湊型光電倍增管、二維位置靈敏光電倍增管和硅光電轉(zhuǎn)換器件的出現(xiàn)都具有重要意義，后者具有小體積、低功耗、高轉(zhuǎn)化效率和不受磁場(chǎng)干擾等特點(diǎn)。此外，成像技術(shù)、基于數(shù)字信號(hào)處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列等器件的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、嵌入式核素分析軟件、快速模板匹配、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也大大提高了輻射監(jiān)測(cè)儀表的性能。

儀表分類 按照監(jiān)測(cè)對(duì)象可分為個(gè)人監(jiān)測(cè)儀表、場(chǎng)所監(jiān)測(cè)儀表、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀表和流出物監(jiān)測(cè)儀表，主要包括個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)儀表、區(qū)域外照射監(jiān)測(cè)儀表、表面污染監(jiān)測(cè)儀表、空氣污染監(jiān)測(cè)儀表、實(shí)驗(yàn)室樣品分析測(cè)量設(shè)備。還有一些針對(duì)特殊應(yīng)用場(chǎng)合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如用于大范圍或應(yīng)急監(jiān)測(cè)的車載、船載、航空輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于安保的人員、車輛、火車監(jiān)測(cè)的門式輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于退役及清潔解控測(cè)量的大體積計(jì)數(shù)系統(tǒng)、傳送帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、整體物件測(cè)量系統(tǒng)等。

• 個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)儀表 用于外照射個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)和體內(nèi)污染監(jiān)測(cè)。外照射個(gè)人劑量計(jì)的選擇與監(jiān)測(cè)對(duì)象和監(jiān)測(cè)目的密切相關(guān)，可分為光子劑量計(jì)、 β-光子劑量計(jì)、甄別型光子劑量計(jì)、肢端劑量計(jì)、中子劑量計(jì)、電子個(gè)人劑量計(jì)等。主要特性包括靈敏度、能量響應(yīng)、不確定度、量程、方向響應(yīng)及過載等。目前被動(dòng)式外照射個(gè)人劑量計(jì)主要由熱釋光和光激發(fā)光元件主導(dǎo)，而電子個(gè)人劑量計(jì)的探測(cè)器則主要是蓋革-米勒計(jì)數(shù)器(GM 計(jì)數(shù)器)和半導(dǎo)體探測(cè)器。

• 體內(nèi)污染監(jiān)測(cè)是為估算由于攝入放射性核素產(chǎn)生的內(nèi)照射劑量而進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，可分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接測(cè)量?jī)x器包括全身計(jì)數(shù)器、器官計(jì)數(shù)器等，其主要組成為一個(gè)或多個(gè)高純鍺 HPGe 或碘化鈉 NaI(Tl)能譜儀、屏蔽體、定位裝置和校準(zhǔn)體模，測(cè)量時(shí)應(yīng)特別注意要清除體表污染的干擾;間接測(cè)量法是對(duì)生物樣品和實(shí)物樣品的取樣、處理和分析測(cè)量。

• 區(qū)域外照射監(jiān)測(cè)儀表 用于工作場(chǎng)所和環(huán)境的輻射水平監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)儀器包括用于 β /X/ γ 和中子測(cè)量的固定或便攜式周圍/定向劑量當(dāng)量(率)儀，主要由電離室、GM 計(jì)數(shù)管、閃爍探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器 及相應(yīng)的電流/計(jì)數(shù)/能譜測(cè)量和分析顯示單元構(gòu)成。在儀器選擇和使用過程中，應(yīng)特別關(guān)心其能量響應(yīng)、角響應(yīng)、線性及過載特性。應(yīng)根據(jù)測(cè)量對(duì)象的能量范圍和劑量率范圍，選擇合適的監(jiān)測(cè)儀，確定合理的校準(zhǔn)方案，盡量不使用早期無“抗阻塞”設(shè)計(jì)的劑量?jī)x。

• 表面污染監(jiān)測(cè)儀表 用于各種物體和人體的表面污染監(jiān)測(cè)，分為直接監(jiān)測(cè)法和間接監(jiān)測(cè)法。直接監(jiān)測(cè)采用各類 α / β 表面污染監(jiān)測(cè)儀、全身 α / β / γ 污染監(jiān)測(cè)儀、手腳 α / β污染監(jiān)測(cè)儀等，主要由正比計(jì)數(shù)器、薄窗 GM 計(jì)數(shù)管、閃爍探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器及相應(yīng)的計(jì)數(shù)和分析顯示單元構(gòu)成。可簡(jiǎn)便快速獲得測(cè)量結(jié)果，適用于面積較大而又光滑的表面。

• 當(dāng)污染表面形狀復(fù)雜、容器管道內(nèi)部或難于直接監(jiān)測(cè)的特殊低能β核素，宜采用間接監(jiān)測(cè)法。間接監(jiān)測(cè)法包括擦拭法(干、濕)和表面置樣檢查法。表面污染監(jiān)測(cè)儀最重要的指標(biāo)是表面活度響應(yīng)和探測(cè)效率。儀器的能量響應(yīng)特性、待測(cè)表面與監(jiān)測(cè)儀的距離、掃描速度、被污染基體材料的特性等都會(huì)影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。校準(zhǔn)及科學(xué)的報(bào)警閾值設(shè)定方法對(duì)表面污染監(jiān)測(cè)有關(guān)鍵作用。

• 空氣污染監(jiān)測(cè)儀表 空氣污染監(jiān)測(cè)的任務(wù)是對(duì)工作場(chǎng)所、氣載流出物、大氣環(huán)境中的氣載污染物的種類和濃度進(jìn)行的測(cè)量，主要包括惰性氣體、氚、碘、氣溶膠、氡及子體等。可采用固定式、移動(dòng)式、個(gè)人取樣器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可根據(jù)需要選擇一種或幾種監(jiān)測(cè)手段。主要監(jiān)測(cè)儀器是各類放射性氣溶膠監(jiān)測(cè)儀、放射性惰性氣體監(jiān)測(cè)儀、放射性碘監(jiān)測(cè)儀、氚監(jiān)測(cè)儀、個(gè)人攜帶式或固定式取樣器等，儀表構(gòu)成主要由空氣采樣單元、探測(cè)器單元(半導(dǎo)體探測(cè)器、閃爍探測(cè)器和電離室)及相應(yīng)的電子單元構(gòu)成。

• 實(shí)驗(yàn)室樣品分析測(cè)量設(shè)備 當(dāng)直接測(cè)量法受現(xiàn)場(chǎng)條件制約難于進(jìn)行或其靈敏度難于滿足測(cè)量要求時(shí)，通常采用取樣、處理、測(cè)量的實(shí)驗(yàn)室分析方法，應(yīng)特別關(guān)注樣品的代表性和樣品處理方法可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響。介質(zhì)一般包括擦拭樣、空氣、水及水生物、土壤及沉積物、動(dòng)植物及其產(chǎn)品等。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括 α / β / γ 總活度、 α /γ 核素分析、核素活度、沉降率等。常用的監(jiān)測(cè)分析儀器主要包括 α 譜儀、 γ 譜儀、 β計(jì)數(shù)器、液閃計(jì)數(shù)器、電感耦合等離子體質(zhì)譜等。

• 應(yīng)急監(jiān)測(cè)相關(guān)儀表 應(yīng)急監(jiān)測(cè)的主要目的是為確認(rèn)或修改防護(hù)決策提供及時(shí)的信息，為此需要通過放射性物質(zhì)測(cè)量，確定其位置和屬性。所用的儀器類型包括輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備、污染監(jiān)測(cè)儀、空氣取樣器、劑量?jī)x、γ譜儀、總 α、β 計(jì)數(shù)器、實(shí)驗(yàn)室分析設(shè)備。監(jiān)測(cè)方法包括地面監(jiān)測(cè)、航空監(jiān)測(cè)、個(gè)人監(jiān)測(cè)、應(yīng)急取樣及樣品分析等。

• 地面監(jiān)測(cè) 包括煙羽監(jiān)測(cè)、地面沉積、環(huán)境劑量率、源、表面污 染監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)儀器包括地面自動(dòng)監(jiān)測(cè)站、便攜式儀器、車載式監(jiān)測(cè)設(shè)備——移動(dòng)放射實(shí)驗(yàn)室，移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室常用配置包括 γ 譜儀、總 α、β 計(jì)數(shù)器、液閃計(jì)數(shù)器和其他輻射探測(cè)儀器。

• 航空監(jiān)測(cè) 是特別適合于快速測(cè)量，獲取大面積表面污染數(shù)據(jù)以及大范圍搜尋、探測(cè)、定位和識(shí)別失控的 γ 放射源，最常用航測(cè)儀器是HPGe 和 NaI(Tl)譜儀，也可采用高氣壓電離室、正比計(jì)數(shù)器和 GM計(jì)數(shù)管或其他類型的劑量率監(jiān)測(cè)儀表。

• 個(gè)人監(jiān)測(cè) 目的是控制應(yīng)急響應(yīng)人員的照射和污染，監(jiān)測(cè)來自事故區(qū)域人員的皮膚和衣物的污染，監(jiān)測(cè)放射性碘的攝入情況，個(gè)人監(jiān)測(cè)儀器主要包括各類個(gè)人劑量計(jì)、便攜式表面污染儀、甲狀腺計(jì)數(shù)器等，另外門式人員污染監(jiān)測(cè)儀可滿足大量人群的快速監(jiān)測(cè)需要。

• 應(yīng)急取樣及樣品分析 主要目的是準(zhǔn)確快速評(píng)價(jià)空氣、土壤、水、食物、蔬菜等環(huán)境介質(zhì)的污染水平，除取樣代表性外，滿足大量樣品的快速測(cè)量需要是其主要特點(diǎn)。另外對(duì)于來自屏蔽放射性物質(zhì)(包括特殊核材料)的 γ 射線的主動(dòng)及被動(dòng)式探測(cè)，也屬于放射應(yīng)急響應(yīng)機(jī)構(gòu)的重要任務(wù)，相應(yīng)的一些新型監(jiān)測(cè)儀器包括大范圍輻射探測(cè)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化探測(cè)系統(tǒng)、屏蔽核材料探測(cè)系統(tǒng)等。

輻射監(jiān)測(cè)儀器選擇應(yīng)考慮監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)對(duì)象、輻射類型、使用環(huán)境、儀器性能指標(biāo)等綜合因素。儀器選擇至少應(yīng)考慮以下事項(xiàng)：

①劑量率或活度濃度的范圍;

②靈敏度;

③被監(jiān)測(cè)同位素/輻射性質(zhì);

④報(bào)警閾值;

⑤電源及其備份;

⑥環(huán)境條件;

⑦測(cè)試、校準(zhǔn)和易于維護(hù);

⑧異常情況下的功能;

⑨過載響應(yīng);

⑩故障指示;

其他核素對(duì)測(cè)量結(jié)果的潛在影響(特別在進(jìn)行中子、氚和其他 β 監(jiān)測(cè)時(shí))。

儀表校準(zhǔn)與測(cè)試 各類輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)儀器均列入我國(guó)強(qiáng)制檢定工作計(jì)量器具的目錄范圍，周期為 12 個(gè)月。必須按照要求對(duì)所使用的儀器進(jìn)行定期檢定或校準(zhǔn)。對(duì)于我國(guó)計(jì)量技術(shù)能力還不能覆蓋或許多投入使用后就不便再送到實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的儀器，應(yīng)采取型式試驗(yàn)、首次使用前檢驗(yàn)、周期檢驗(yàn)、功能檢查、維修/調(diào)整后檢驗(yàn)等多種措施，確認(rèn)儀器處于良好的工作狀態(tài)。