GBT16841-2008能量为300keV～25MeV电子束辐射加工装置剂量学导则.pdf 40页

'ICS17．240A58中华人民共和／，、7-lH鳕雪国国家标准GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005代替GB／T158411997能量为300keV～25MeV电子束辐射加工装置剂量学导则Guidefordosimetryinanelectronbeamfacilityforradiationprocessingatenergiesbetween300keVand25MeV(ISO／ASTM51649：2005，Standardpracticefordosimetryinanelectronbeamfacilityforradiationprocessingatenergiesbetween300keVand25MeV，IDT)2008—09—19发布2009—08—01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局当士中国国家标准化管理委员会及仲 目次GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·．2规范性引用文件⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··3术语与定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··4意义和用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·5辐射源特性·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6辐照装置的主要类型⋯⋯----⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7剂量测量系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯---⋯⋯⋯⋯⋯⋯··8加工参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-9安装确认⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10运行确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯--⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·12日常生产加工⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·13测量不确定度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯--⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯14证书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··15关键词⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-附录A(资料性附录)电子束深度剂量分布、材料加工产率和辐射加工期间的温升附录B(资料性附录)束宽度及束宽度剂量不均匀度的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录C(资料性附录)通过深度剂量分布确定电子束能量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··附录D(资料性附录)能量大于300keV的电子加速器的特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·参考文献⋯⋯⋯--⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯Ⅲ●●0，，000¨地nMM¨撕孙孙踮 刖罱GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005本标准等|司采用ISO／ASTM51649：2005(能量为300keV～25MeV电子束辐射加工装置剂量学导则》(英文版)。为便于使用，本标准做了下列编辑性修改：a)按照汉语习惯对⋯些编写格式进行了修改。b)对于ISO／ASTM51649：2005引用的其他国际标准中有被等同采用为我国标准的，本部分用引用我国的这些国家标准或行业标准代替对应的国际标准，其余未有等效采用为我国标准的国际标准，在本标准中均被直接引用。c)原国际标准中的附录编号A1、A2、A3、A4改为附录A、附录B、附录C、附录D。本标准代替GB／T1684119976能量为300keYs25MeV电子束辐射加工装置剂量学导则》。本标准与GB／Tl68411997相比主要变化如下：重新规定了标准的适用“范围”(1997版的第1章；本版的第2章)；增加了部分术语，并对原标准的部分术语进行了重新定义(本版第3章)；增加了“剂量计系统的校准”条和具体的要求(见本版的7．3．1，7．3．2，7．3．3，注4)；用“安装确认”、“运行确认”、“性能确认”和“日常生产加工”替代了“装置确认”、“加工确认”和“日常生产加工”(见1997版的第7章、第8章、第9章；本版的第9章、第10章、第11章、第12章)；增加了“加工参数”章和相关内容(见本版第8章)；增加了不确定度的分类标准和评定准则(见第13章)；细化了用深度剂量分布方法确定电子束初始能量的方法和条件(见本版附录A)；熏新描述了“微波功率加速器”和“射频功率型加速器”的性能特征(见本版附录D中D．1．2和D．1．3)。本标准的附录A、附录B、附录c和附录D为资料性附录。本标准由全国核能标准化技术委员会提出。本标准由全国核能标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中国计量科学研究院。本标准主要起草人：张彦立、张辉、龚晓明、刘智绵、夏渲。本标准所代替标准的历次发布情况为：GB／T168411997。Ⅲ GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005能量为300keV～25Mev电子束辐射加工装置剂量学导则1范围1．1本标准规定了电子束辐射加工中为保证全部产品接受到产生预期辐射效应所需的剂量，在安装确认、运行确认、性能确认(IQ、OQ和PQ)和日常加工中所涉及的剂量测量程序，以及有关可能影响这些过程和用以监控产品中吸收剂量的其他程序。注1：剂量计选择和校准的指南见GB／T16640；使用剂量测量系统的专用指南见GB／T16639、ISO／ASTM51275ISO／ASTM51276、ISO／ASTM51431、ISO／ASTM51631、ISO／ASTM51650和ISO／ASTM51956；对能量大于5MeV的电子束所用较大体积剂量计的剂量测量系统指南见ASTME1026、ISO／ASTM51205、ISO／ASTM51401、ISO／ASTM51538、ISO／ASTM51540；有关脉冲辐射剂量学的论述见ICRU第34号报告。1．2本标准适用的电子柬的能量范围：300keYs25MeV。1．3剂量测量只是辐照加工全面质量管理的一个组成部分，在医疗保健产品的辐射灭菌和食品保藏等特别应用中，除了剂量测量外，还需要进行其他方面的测量。1．4ISO和ASTM已经颁布了适用于食品辐照和医疗保健产品专用标准。食品辐照的专用标准见ISO／ASTM51431，医疗保健产品的辐射灭菌的专用标准见GB18280。在使用中GB18280的规定优先于其他标准的规定。1．5本标准不涉及与使用相关的安全问题。本标准的使用者负责建立适用的安全和健康标准，并在使用前确定其适用的限制范围。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。16509辐射加工剂量测量不确定度评定导则(GB／T165092008，ISO／ASTM51707：2005，IDT)16510辐射加工剂量学校准实验室的能力要求(GB／T165102008，ISO／ASTM51400：2002，IDT)16639使用丙氨酸一EPR剂量测量系统的标准方法(GB／T166392008，ISO／ASTM51607：2004，IDT)16640辐射加工剂量测量系统的选择和校准导则(GB／T166402008，IsO／AsTM51261：2002，IDT)GB18280医疗保健产品灭菌确认和常规控制要求辐射灭菌(GB182802000，ISO11137：1995，IDT)Is0／AsTM51205使用硫酸铈亚铈剂量测量系统的实践ISO／ASTM51275使用辐射显色薄膜剂量测量系统的实践Iso／AsTM51276使用聚甲基丙烯酸甲酯剂量测量系统的实践Is0／AsTM51401使用重铬酸盐剂量测量系统的实践ISO／ASTM51431电子束和x射线(轫致辐射)装置食品加工用剂量学实践Is0／AsTM51538使用氯苯一乙醇剂量测量系统的实践Is0／AsTM51539辐射灵敏指示标签的使用指南 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：20051SO／ASTM51540使用辐射显色液体剂量测量系统的实践ISO／ASTM51631使用量热法剂量测量系统对电子柬剂量测量和剂量计校准的实践ISO／ASTM51650使用CTA剂量测量系统的标准实践IsO／AsTM51956辐射加工用热释光剂量测量系统的实践ASTME170辐射测量与剂量学术语ASTME1026使用Fricke参考标准剂量测量系统标准实践ASTME2232辐射加工应用中计算吸收剂量数学方法的选择和使用指南ASTME2303绘制辐射加工装置剂量分布曲线的导则ICRU34号报告脉冲辐射剂量学ICRU35号报告初始能量为1MeV～50MeV的电子束辐射剂量学1CRU37号报告电子和正电子的阻止本领ICRU60号报告电离辐射基本量和单位3术语与定义ASTME170和ICRu第60号报告确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3．1吸收剂量DabsorbeddoseDdE除以dm而得的商，即D==dE／din式中：dE一一电离辐射授予质量为dm的物质的平均能量。单位：J-kg_÷，名称为戈瑞，符号为Gy，1Gy=1J·kg。3．2剂量测量系统dosimetrysystem由剂量计、测量仪器、剂量响应校准曲线(或剂量响应函数)或相关的参考标准和使用程序组成的用于确定吸收剂量的系统。3．3束长度beamlength电子束在产品受照平面上垂直于电子束宽度和加速器扫描窗出射电子方向的照射野的长度(见图1)。／／／扫描宙～／j射碍方向；嫂坠扫描方向＼、、j2，／／、N＼宽度＼＼>，、输送装置——／／J、＼＼长度图1扫描电子束的束长和束宽在传输系统的分布示意图 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：20053．4束宽度beamwidth电子束在产品受照平面上扫描方向照射野的宽度，垂直于束长和加速器扫描窗出射电子的方向(见图1)。说明对配置传送系统的辐射加工装置，扫描宽度通常垂直传输系统的移动方向(见图1)。束宽是剂量分布轮廓图中最大剂量水平区域两端的距离(见图2)。可采用不同的技术使加速器产生覆盖产品的足够宽度，例如：采用电磁扫描(此时束宽也称为扫描宽度)、散焦元件或散射箔等不同的技术，可以把线束扩展，以扩大辐照区域。3．53．63．73．83．9d霜图2电子束沿束宽方向上的剂量分布曲线参考面referenceplane辐射场中，选定的垂直于电子束轴的平面。扫描均匀性scanuniformity沿扫描方向所测剂量的不均匀程度。柬斑beamspot未展开电子柬入射在参考面上的形状。连续慢化近似射程“continuous-slowing-down—approximation(CSDA)ranger0电子在无限均匀介质中能量从初始能量E0降低到0所穿行的平均路程长度，可表示为：r矗r。一ldE／(s／p)。。．Ju式中：(S／p)．叭_总质量阻止本领；％一个理论计算值而不是在介质中沿着入射方向所穿透的深度。单位名称为千克每二次方米，符号为kg·m。注释确定r0值的近似方法：假定在轨迹上每点的能量损失率等于总阻止本领，能量损失的影响可以忽略，则可以用阻止本领的倒数对能量积分的方法得到连续慢化近似射程“。ICRU第37号报告列出了较宽能量的电子和多数材料的“值。 GB／T16841--2008／1SO／ASTM51649：20053．103．113．12深度剂量分布depth—dosedistribution辐射束垂直于介质平面入射时，沿射束中心轴随深度变化的吸收剂量关系曲线图。注释电子束沿束轴方向在均匀测量中产生的典型分布曲线见附录A中的图A．1和图A．2。剂量不均匀度doseuniformityratio加工负荷内最大吸收剂量与最小吸收剂量之比。负荷周期(占空比)dutycycle指脉冲加速器有效束流的时问分数，等于以秒为单位时间的脉冲宽度和单位时间内脉冲数的乘积。平均束流averagebeamcurrent辐照到产品上的电子束束流的时间平均值(见图3)。—＼l，—＼。))w卜U—w卜(时问图3脉冲加速器脉冲束流(I。．，)，平均束流(J。。)，脉冲宽度(w)和重复频率(，)示意图3．13束功率beampower电子束能量与平均束流的乘积。3．14电子束能量electronbeamenergy电子束中加速电子的平均动能。单位：J。说明电子束能量通常使用的单位是电子伏特(eV)，1cV—1．602×10”J。辐射加工中使用的电子束能谱较宽，常使用的单位是最可几能量(E，)和平均能量(E。)，用实验等式表示其与实际射程(R。)或半值深度(Rs。)的关系。3．15电子束辐照装置electronbeamfacility利用加速器为辐照产品产生高能量电子的装置。3．16脉冲束流(J。m。)pulsebeamcurrent(／ph)指脉冲加速器的脉冲波形整个顶端波形平均的束流，IⅢ。一J，。／wf，其中J。，为平均束流(单位：mA)(见图4)。 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005，【"u】；。It．∥216。4us。⋯V越。图4S-波段直线加速器脉冲束流波形曲线3．17脉冲速率(f)pulserate(f)指脉冲加速器以赫兹或每秒脉冲数表示的脉冲的重复频率，，一nit。式中n是脉冲数；t足时间；单位：s。3．18脉冲宽度pulsewidth指脉冲加速器输出脉冲的一个时间参虽，表示脉冲束流波形中位于50％振幅高度(半高宽)的上升边和F降边两点问的时间问隔(见图4)。3．19扫描束scannedbeam在交变磁场作用下往复摆动的电子束。说明为避免加速器的束出射窗或扫描盒下的产品过热，尽管可让强流电子束沿两个(束宽和束长)方向扫描，但多数情况下还是沿一个方向(束宽)扫描。3．20扫描频率scannedfrequency每秒钟完成的扫描周期数。单位：Hz。3．21电子能谱electronenergyspectrum作为能量函数的电子密度分布。3．22电子射程electronrange在均匀材料中沿着电子束轴线所贯穿的距离(等于电子的实际射程R。)。注：可通过实验测量指定材料中的深度剂量分布。在剂量学文献中还有电子射程的其他形式，例如：用深度剂量数据和连续慢化近似射程导出的外推射程。电子射程通常用单位面积的质量(g·cm_2)表示，有时也用厚度(cm)表示某一指定材料中的电子射程。3．23半入射值深度(R50。)half-entrancedepth(R50c)电子束深度剂量分布曲线中吸收剂量减少到表面入射剂量值的50％时所对应的材料厚度(见图5)。3．24半值深度(R50)half-valuedepth(R50)电子束深度剂量分布曲线中吸收剂量减少到最大值50％时所对应的材料厚度(见图5)。5 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：20053．25最佳厚度(R印。)optimumthickness(R叩。)在均匀材料中，吸收剂量等于与电子束入射表面处的吸收剂量所对应的厚度(见图5)。鬟理捉霉蚓亲掣督图5典型的电子束在均匀材料中的深度剂量分布曲线3．26实际射程(Rp)practicalelectronrange(Rp)电子束深度剂量分布曲线下降最陡(斜率最大处)切线的外推线与该曲线尾部韧致辐射剂量的外推线相交点处所对应的材料深度(见图5)。3．27外推电子射程(R。)extrapolatedelectronrange(R。)电子束深度剂量分布曲线F降最陡(斜率最大处)切线的外推线与深度轴相交点处所对应的材料深度(见图5和附录A中图A．6)。3．28加工负荷(辐照产品单元)processload作为单一整体辐照、具有特定装载形态的某体积物质。329生产循环productionrun产品从进入辐照室(开始辐照)至离开辐照室(完成辐照)所经历的辐照全过程。3．30参考材料referencematerial为了确定电子束辐照过程某些特性，如扫描均匀性、深度剂量分布而采用的已知辐射吸收与散射特性的匀质材料。3．31补偿模型compensatingdummy日常生产循环期间，在产品加工负荷中所装载的产品比货物负荷配置文件的规定少时所使用的模拟产品，或者是在生产循环开始和结束时使用的用于对产品吸收剂量进行补偿的模拟产品。说明——在辐照装置确认期间，可用模拟产品或模体材料作为实际产品和材料的替代物进行辐照。3．32模拟产品simulatedproduct与被辐照的产品、材料或物质具有相似的减弱、散射性质的材料。6 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005说明——在描述辐照装置特性时，模拟产晶作为用于实际辐照产品、材料或物质的替代物。在日常生产过程中，模拟产品为补偿模型；在测量吸收剂量分布图时，模拟产品为模体材料。3．33质量深度(标准深度)(Z)standardizeddepth(z)用单位面积质量表示的吸收材料的厚度，等于材料厚度t乘以密度P。如果m是材料的质量，束流穿过的面积为A，则有Z-m／A。如果厚度t的单位是米(m)、密度P的单位是千克每立方米(kg／m3)，则z的单位是千克每平方米(kg／m2)。4意义和用途4．1电子束辐射加工是使辐照产品或材料获得预定的吸收剂量，而达到某种要求的一种工艺。剂量测量的要求取决于辐照工艺和产品的最终用途。剂量测量应用的辐射加工主要领域如下：4．1．1单体的聚合与单体在聚合物上的接枝；4．1．2聚合物的交联与降解；4．1．3复合材料的处理；4．1．4医疗保健产品灭菌；4．1．5化妆品的消毒；4．1．6食品辐照(食源和致病菌控制，杀虫和延长货架期)；4．1．7饮用水中致病菌的杀灭；4．1．8气体、液体和固体废物的处理；4．1．9半导体元件的改性；4．1．10宝石和其他材料的改色；4．1．11材料效应的研究。注2：对于食品保藏(见1SO／ASTM51431和参考文献[5])和医疗保健产品灭菌(见GB18280和参考文献[1]、[2]、【3]、[4])的辐射加工，剂量测量是必须的；应把产品中的吸收剂量准确地控制在法定和工艺要求范围内。对于材料改性的辐照加工，可以通过测量被照材料中的物理和化学辐射效应进行质虽控制，也可以应用日常剂量监测控制辐照工艺的重复性。4．2剂量测量是监控辐射加工(质量)的一种方法。注3：通常用水中的吸收剂量值表征测量的剂量，这是因为多数辐照食品与医疗保健产品材料的辐射能量吸收特性近似等效于水。在非等效的材料中的吸收剂量可按照GB／T15447进行换算。4．3有效的辐照工艺，取决于产品是否接受达到预期所需要的最低剂量和不超过可能引起产品损坏的最大剂量(或法定最大剂量)的辐照。剂量测量是辐射加工质量控制和评价的基础。4．4产品中的吸收剂量分布取决于辐照单元特性、照射条件和运行参数。生产中应严格控制束特性(如能量和束流)、束扩展和产品传输方式与速度等关键运行参数，才能获得可重现的结果。4．5辐照工艺投入使用前，必需对辐照装置进行确认。证明该装置能以一种可重现、可控制的方式对产品按已知的剂量辐照。这包括：加工设备的测试，设备和剂量测量系统的校准，检验模拟产品中吸收剂量与剂量分布及它们的重现性。4．6在辐照装置日常运行中，为了确保对产品照射某一可重现的剂量，应建立产乩辐照前、后与辐照期间处理程序的书面文件，存档备查。其内容包括：辐照期间产品几何学条件，关键加工参数与常规产品中吸收剂量的测量。同时应制定一系列必要的规章制度。5辐射源特性5．1电子加速器是利用电磁场使电子获得高能量的装置。本标准中电子束辐射源主要是指直流高压型和脉冲调制型电子加速器(如：微波功率加速器和射频功率加速器)(详见附录D)。7 GB／T1684T--200S／ISO／ASTM5T649：20056辐照装置的主要类型6．1辐照装置的组成6．1．1由于辐照装置的组成会影响授予产品的吸收剂量，因此在按照第8章到第1l章的要求进行剂量测量时应考虑辐照装置的组成。6．1．2电子束辐照装置包括电子加速器、产品传输系统，辐射安全系统，产品装卸和储存区域，供电、冷却、通风等辅助设备，控制室，剂量测量和产品检验实验室，办公室。电子加速器系统包括加速器(见附录D)、电子束扫描装置和相关设备”j。6．2产品传输系统——产品传输系统会影响产品中的吸收剂量分布。通常采用的系统如下：6．2．1传送带(车)——产品被放置在传送带(或车)上通过电子束。其传输速度的控制与电子束流和电子束宽度相匹配，使被照射的产品接受到预定剂量。6．2．2滚筒式输送(也称绕线轴)系统该系统用于管材、电线、电缆等连续缠绕产品的辐照。其传输速度与电子束流和电子束宽度相匹配，使被照射的产品接受到预定的剂量。6．2．3散装流动系统——该系统使被照射的液体或粒状产品(如谷物、塑料球)流动通过辐照区域。由于不能控制单个产品的流动速度，因此产品的平均速度需与束特征和束扩展参数相匹配，以确定产品中的平均吸收剂量。6．2．4静态辐照对于高剂量加工，可将产品置于束下静止辐照。同时，应采用冷却系统降低辐照期问产品的温升。电子束流、束长度和束宽度决定了．达到预期剂量所需的辐照时间。7剂量测量系统7．1剂量计级别7．1．1按照剂量计所测量和应用范围，可将剂量计分成四个级别，即：基准、参考标准、传递标准和工作剂量计。GB／T16640给出了有关选择不同用途剂量测量系统的规定。在使用前，除基准剂量计外，所有级别的剂量计均应进行计量校准。7．1．1．1基准剂量计——为了校准辐射场和其他级别的剂量计由国家标准实验室建立并维护。最常用的基准剂量计是电离室和量热计。7．1．1．2参考标准剂量计使用参考标准剂量计校准辐照场和工作剂量计。也可以将参考标准剂量计用作工作剂量计。GB／T16640给出了不同应用范围所用的参考标准剂量计示例。7．1．1．3传递标准剂量计传递标准剂量计是一种为建立辐照装置的溯源性、用于传递认可或国家标准实验室吸收剂量信息到辐照装置而特别选择的剂量计。这种剂量计应在标准实验室特别规定的条件下仔细使用。按照GB／T16640标准的规定，传递剂量计既可在参考标准剂量计中选择，也可以在工作剂量计中选择。7．1．1．4工作剂量计工作剂量计可用于辐射加工质量控制、剂量监测和测量剂量分布。应该正确掌握剂量测量技术(包括校准技术)确保测量数据的可靠和准确。应该使用基准、参考标准或传递标准剂量计校准过的用于日常吸收剂量测量的剂量计。GB／T16640给出了不同应用范围所用的工作剂量计示例。7．2应考虑影响剂量计响应的诸多因素，包括：电子束能量，平均与峰值吸收剂量率(特别是脉冲型调制加速器)，以及温度、湿度、光照等环境条件。应该根据测量、影响因素和剂量学性能等方面的要求来选择适用的剂量测量系统。ASTME1026、GB／T15053、GB／T16639、GB／T16640、JJF1017、JJF1018、JJF1028、ISO／ASTM51538、ISO／ASTM51540、ISO／ASTM51631给出了剂量计测量系统的特性和选择应用指南。7．3剂量计系统的校准7．3．1剂量测量系统在使用前和使用后的周期内，应按照使用者文件程序中校准工作和质量保证要求8 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005的特别规定进行校准。GB／T16640规定了对校准的要求。7．3．2校准辐照校准辐照是剂量测量系统校准的关键。校准辐照可采用的方法依赖于剂量计是用作参考标准、传递标准还是工作剂量计。7．3．2．1参考或传递标准剂量计——校准辐照应该在国家的或国家认可的校准实验室按照16640的特别要求进行。7．3．22工作剂量计剂量计的校准辐照应按以下三种照射剂量计的方法中的一种进行。a)在国家或符合GB／T16510标准特殊要求的认可校准实验室中进行。b)在满足GB／T16510要求的自有校准装置中进行，并证明所测吸收剂量(或剂量率)已溯源到国家标准或国际认可的标准。c)在生产厂或研究用辐照装置中进行。该装置应和参考或传递标准剂量计一起溯源到国家标准或国际认可的标准。在采用a)或b)的方法时，应在实际使用的条件F对给出的校准曲线进行验证。7．3．3校准和性能验证GB／‘I、16640给出r的校准和校准周期内进行验证的特别要求。注4：某些剂量测量系统，在剂量率超过系统的规定范围时，剂量计对给定的相同吸收剂量可能有不同的剂量响应。加速器系统的平均功率可以从1kW到数百kW的范围内进行调整，如：直流高压型和其他低负载循环(占空比)脉冲种类的加速器。所以不同系统中的剂量率(平均和峰值)可能会有很大的差异。因此，生产装置的剂量率很难与校准装置给出的剂量率匹配。为此，在使用生产j-‘的辐照装置(现场校准)进行枝准辐照时必须考虑这衅差异(见GB／T16640)。8加工参数8．1各种加工参数影响着吸收剂量的控制与测量，在按第8章、第9章、第10章和第ll章的要求进行吸收剂量测量时必须予以考虑。8．2加工参数包括加工负荷特性(如尺寸、堆积密度和不均匀性)、辐照条件(如加工的几何条件、多面辐照和通过电子束的次数)以及运行参数。8．2．1运行参数包括电子束特性(如由加速器控制的能量、平均束流与脉冲速率)、材料的传输方式和速度(见63)以及电子束的扩展参数(如扫过产品的扫描宽度和扫描频率)；运行参数是可以测量并应该监测的；运行参数数值取决于装置的控制参数。在辐照装置的确认期间(见第9章和第10章)，在选定的运行参数范围内的吸收剂量的特性是在参考材料中建立的。8．2．2在性能确认时(见第11章)建立辐照工艺的加工参数是为了获得规定限值内的吸收剂量。82．3日常产品加工期问(见第12章)对装置的运行参数控制与监测，是为了保持性能确认时建立的所有参数值。8．2．4不同种类的产品，要求不同的运行和加工参数。9安装确认9．1目的电子束装置安装确认的目的是建立基本数据，评价该装置是按照规范提供和安装的。9．2设备文件——安装确认文件应终身存档备查。该文件包括如下内容：9．2．1加速器的规格和特性的说明文件。9．2．2材料传输设备的结构与运行状态的描述。9．2．3加工控制系统和人员安全系统的描述。9．2．4加速器、操作人员和辐照与未辐照产品隔离区域等位置的描述。9．2．5辐照期问用于装载被照产品的辐照容器材料与结构的描述。9．2．6加速器操作管理方法的描述。9．2．7装置安装时与生产运行中所作的重要改进。为确保参考材料中的吸收剂量在规定的限值内可9 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005以重复，文件应保证吸收剂量能够复现。9．3试验、操作和校准程序应建立和贯彻试验、操作和安装的加速器和与加工相关的设备及测量仪器校准的标准操作程序。9．3．1试验程序规定用于保证安装的加速器和与加工相关的设备及测量仪器按照法规操作的试验方法。9．3．2操作程序——规定了在日常运行期间加速器和与加工相关的设备及测量仪器的操作方法。9．3．3校准程序规定了用于保证安装的加工相关的设备及测量仪器按照规范连续操作的校准检定周期和方法。可以由权威部门规定某些设备及测量仪器的校准频度。要求某些设备及测量仪器的校准应能够溯源到国家或其他认可的标准实验室。9．4影响吸收剂量的因素——辐照加工单元(加工负荷)内的吸收剂量主要依赖于运行参数(如：电子束特性、束扩展参数、产品传输系统及它们之问的相互关系)以及辐照单元特性和辐照条件。上述运行参数可以通过不同的加速器及有关装置的参数加以控制。9．4．1电子束特性9．4．1．1影响剂量测量的两个主要的电子束特性是：电子束能量和平均束流。电子束能量影响产品中的深度剂量分布(见附录A)；平均束流及其他的运行参数影响平均剂量率。9．4．1．2电子束特性测量主要包括：a)电子束能量；b)平均束流；c)峰值束流(对脉冲调制型加速器)；d)平均束功率；e)峰值功率(对脉冲调制型加速器)；f)负载周期(占空比)(对脉冲调制型加速器)；g)脉冲(或重复)速率；h)脉冲宽度(对脉冲调制型加速器)；i)束的横截面。注5：通常用平均电子能量(E)和最可几能量(E)(见附录c)表征电子束能量。电子能谱分析磁铁可用于准确的能谱分析。9．4．2电子束扩展参数9．4．2．1采用电磁扫描、散焦元件或散射箔等不同的技术，可以把线束扩展，以扩大辐照区域。9．4．2．2电子束扩展的测量主要包括：a)扫描宽度；b)扫描长度；c)在扫描宽度和扫描长度内的剂量变化；d)辐照区域内电子束中心的确定。注6：束宽等运行参数影响剂量率。扫描的线束沿着扫描宽度产生脉冲剂量。这会影响那些对剂量率敏感的剂量计的使用(见附录B)。9．4．3材料(产品)的传输9．4．3．1动态连续辐照传输装置(如传输带、传输车、滚筒及各种线、缆、薄膜连续缠绕产品的传输设备)把产品传送通过辐照区，当其他运行参数保持恒定时，传输速度决定辐照时间。从而当其他参数不变时，传输速度决定产品的吸收剂量。注7：某些加速器的传输速度与束流强度相匹配，若其中一个参数发生变化就会自动引起另一个参数相应改变使吸收剂量保持恒定。9．4．3．2对于静态辐照装置，当其他运行参数恒定时，辐照时间决定辐照区产品的吸收剂量。10 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：20059．4．4测量装置——吸收剂量测量的准确度依赖于分析剂量计所用的正确操作和校准。检查的性能，以确保其按照说明书所列的性能规范运行。在其进行维修后或在剂量测量系统校准周期内应重复这种检查。检查时，可用校准过的光密度片、波长标准和测厚仪重复这种检查。10运行确认10．1目的电子束装置确认的目的是建立基本数据，评价该装置在其运行的条件范围内是否具有对产品进行准确和可重现的辐照授予所需剂量的能力”][⋯。例如用剂量测量：1)确定该装置在给定的几何条件下和参考材料中吸收剂量分布与装置运行参数的关系；2)确定装置正常运行时有关的条件和参数统计涨落对吸收剂量的影响[4j。10．2剂量测量系统辐照装置使用剂量测量系统应按照第7章的要求进行校准。10．3绘制剂量分布曲线10．3．1在装有均匀材料的加工负荷内，以三维立体的方式布放剂量计绘制吸收剂量分布曲线。在加工负荷内均质材料的体积物质量应该是在典型的生产循环期间或是加工负荷设计的最大体积物质量。10．3．2使用适宜的剂量测量方法，在参考辐照的几何条件下(见附录A和附录c)和参考材料中建立深度剂量分布曲线。深度剂量分布的确切形状随装置不同而有差异，它取决于电子束能量与加工负荷辐照的儿何条件”J。穿透深度取决于电子束能量。10．4吸收剂量和运行参数10．4．1目的产品中的剂量取决于多个运行参数，例如：产品传输方式和速度、电子束能量、束流、扫描宽度。应使用适宜的剂量测量方法在参考材料中建立全部预定参数的吸收剂量特性。10．4．1．1深度剂量分布取决于电子束能量和参考材料的特性。10．4．1．2面向电子束的产品表面剂量主要取决于电子束特性、扫描特性(束扩展)和产品传输速度。10．4．2深度剂量分布——应用适当的剂量测量方法，针对电子束能量的预定范围、参考材料的堆积密度，以及单、双面辐照工艺，建立参考材料中的深度剂量分布。10．4．3表面剂量建立表面剂量(或参考面剂量)与预定运行范围内的传输速度、电子束特性和电子束扩展等参数之间的关系。10．4．3．1确定授予参考材料表面的剂量不均匀度范围。设置传输速度、脉冲速率和扫描频率的运行范围。注8：电子柬辐照装置常使用连续运动的传输装置。参考面中吸收剂量的均匀性依赖于相关的传输速度、束长度、束宽度以及扫描频率。对于脉冲调制型加速器，这些参数必须与脉冲宽度和重复速率相匹配；否则会在参考面内引起不能接受的剂量变化。注9：在相等的平均束流强度下与脉冲调制型加速器相比，直流高压型加速器在输出脉冲时会授予较高的剂量率。同样，直径小的扫描电子束也会沿着束宽度产生剂量脉冲。如果剂量计对剂量率响应灵敏，这种脉冲剂量将影响剂量计的性能。10．4．3．2应在所有其他运行参数保持恒定的条件下，建立表面吸收剂量与传输速度之间的关系。通常，表面剂量与传输速度成反比。注10：在日常生产加工中，加速器传输速度与束流强度相匹配，若其中一个参数发生变化就会自动引起另一个参数相应改变，使表面(或参考面)的吸收剂量保持恒定。10．5剂量可变性10．5．1确定该装置在参考几何条件下具有授予一个可重现剂量值的能力，应测量运行参数值的波动对吸收剂量的影响。在参考几何条件并与参数涨落频率相同的时间问隔内，让剂量计在产品传输装置上通过辐照区，以估算剂量变化的大小。选择辐照材料的参考几何条件，应将剂量计放在材料上或材料内不影响测量的重现性。10．5．2按照IO．3的程序，选择适量的装载有参考材料的加工负荷，绘制其剂量分布监线，并确定在加11 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005工负荷内剂量分布的变化。为了确定本确认所需加工负荷的数量，可从已运行的相同辐照装置的数据中可获取有用信息。10．6加工中断或重新启动10．6．1加工中断(例如因停电导致传输系统停止)，意味着重新启动加工，应对此进行检查确认(例如：检查参考而上的剂量均匀性)。10。6．1．1在参考面上放置一排剂量计或一条薄膜剂量计，在传输系统上完成一个停止、启动顺序的照射。10．6．1．2依据传输系统上完成的停止、启动顺序照射所授予剂量的详细数据，可以确定停电后连续加工的传输带能否重新启动。12．4给出了有关加工中断对产品本身的影响(如时间延迟)。10．6．1．3如果发现完成一个停止、启动顺序照射后的剂量明显不均匀，应对随后的影响进行评估。10．6．2应按照10．6．1．1～10．6．1．3中的要求对极限运行参数进行确认。10．7加工确认的记录和管理应记录按照10．2～10．6中要求程序进行确认期问所得到的数据。并在质量保证计划中确定重复此程序周期，并及时更新以前运行确认的基本数据。10．8装置性能的变化如果改变了影响吸收剂量极限值大小和位置的加工参数(如：电子束特性、束扩展参数、产品传输参数等)或加工模式，有必要重复运行确认程序、确定其影响范围。11性能确认11．1目的产品对吸收剂量的不同要求取决于被辐照产品的种类和辐照工艺。辐照工艺通常与要求的最小吸收剂量有关，有时也与要求的最大吸收剂量有关。对于给定的辐照工艺，应预先按法规(或标准)的要求规定一个或两个剂量限值。因此，性能确认的目的就是要保证满足产品对吸收剂量的要求；对于给定的产品装载模式，应绘制其加工负荷的吸收剂量分布图；确定所有加工参数包括：电子能量、束流、产品传输方式(传输速度或辐照时间)、束宽度、加工负荷特性和辐照条件，以满足预定的吸收剂量要求E2]、[4]、‘71’‘⋯。11．2产品装载模式建立每种产品相应的装载模式，并对装载模式的规格建立以下文件。11．2．1影响吸收剂量分布的产品详细规格(如大小尺寸和组成)和产晶包装箱内的取向。11．2．2产品在传输装置上的取向以及产品在加工负荷内的排列方式。”．3绘制加工负荷中吸收剂量分布曲线。11．3．1确定选定产品装载模式中吸收剂量极限值(即最大值和最小值)在辐照单元中的位置。可以通过在多个加工负荷内，按网格的方式均匀布放剂量计的方法来实现(见ASTME2303)；也可以将剂量计放置在预期可能出现的极限值位置，将较少的剂量计布放在可能接受中等吸收剂量值的地方。用于绘制剂量分布曲线的剂量计必须能够检测剂量值和在辐照产品内部剂量变化梯度。由于薄膜剂量计的空问分辨本领高，适于测量电子束辐射加工产品中的吸收剂量分布曲线图”][”]。由于产品包装的几何条件或辐照单元中分布的变化、剂量测量系统不确定度的特性和运行参数微小的波动，放置在几个加工负载内相似位置的剂量计会产生一个吸收剂量测量范围。选择适量的辐照单元，测试其剂量分布和确定在辐照单元内剂量分布的变化。注11：对管材、电线、电缆、织网和其他不需要对吸收剂量分布曲线研究的产品，可以从控制运行参数和监测产品辐射效应得到吸收剂量后产生的效应。11．3．2通过测量的剂量分布曲线图确定运行参数以确保产品接受规定的吸收剂量。为了保证产品得到所需的预置工艺剂量，应给出剂量测量系统测量不确定度。剂量分布测量不确定度与加工参数变化导致了产品内最大剂量和最小剂量的扩展不确定度。通常选择这样的参数，在这些参数下辐照产品或部分产品中超出极限值的概率是已知的“][⋯，并应对其记录。11．3．3部分负载t对于部分负载的加工负荷，采用与完全负载加工相同的确认要求。按11．3．1的要求绘制剂量分布曲线，以确保吸收剂量分是恰当和可以接受的。用在加工负荷中的适宜位置放置补12 GB／T16841--2008／1SO／ASTM51649：2005偿模型材料的方法可以减小由干部分负载所引起的剂量分布变化。11．3．4散装流动模式对散装流动模式的加速器，则不宜采用11．3．1给出的吸收剂量分布的测量方法。但可以采用将适量的剂量计和产品同时通过辐照区域的方式确定吸收剂量的极限值，并采用足够数量的剂量计，以得到具有统计意义的结果”。j”。。也可以使用计算吸收剂量极限值的办法确定吸收剂量的极限值口]。11．3．5参考剂量位置实际生产中的监测，如果不易测量11．3．1程序中规定的吸收剂量极限值时，可以选用辐照单元外部或内部参考点替代，但是必须确立替代参考点的吸收剂量与吸收剂量极限值的关系，该系统应是可重现的，并建立书面文件。11．4剂量变化11．4．1在对某一指定加工负荷绘制剂量分布曲线时，应该关注放置在几个加工负荷内相似位置的剂量计可能给出不同的吸收剂量值。11．4．2为了评估剂量变化的程度，应将剂量汁放置在多个加工负荷中预期的最小和最大吸收剂量位置，并在相同的条件下进行辐照。由于加工负荷形状和堆积密度的改变(源于加工负荷动态通过加速器时内装物料移动)、操作参数的波动和工作剂量计的不确定度会导致吸收剂量测量值与预期值的差异。11，5不可接受的剂量不均匀度11．5．1如果按照11．3．1或11．3．4测量程序测得的剂量极限值超出丁规定范围，可以采用调整运行参数的方法使剂量不均匀度达到可接受的水平。另外可能需要改变加工负荷内产品或加工负荷本身的形状、大小或流动方式。11．52运行参数改变电子束特性(如选择最佳电子束能量)可以改变剂量极限值，另外也可以采用衰减器、散射器和反散射器等方法改变剂量极限值。11．5．3辐照条件剂量分布依赖于辐照单元内产品密度、尺寸和不均匀性及辆照装置的电子束能量。为了保证辐照产品的剂量分布在一个可接受的范围内，必要时应采用双面辐照技术。双面辐照与单面辐照的剂量极限值的大小和位置大不相同。双面辐照时加工负荷内产品密度或厚度的微小改变、电子束能量的波动所引起产品内吸收剂量变化明显大于单面辐照。11．5．4加工负荷特性——有时需要重新设计加工负荷以获得满意的剂量不均匀度。11．5．5如果改变了影响吸收剂量极限值大小和位置的加工参数(例如以改变剂量不均匀度为目的的变化)，应重新测量吸收剂量分布。在运行确认(第10章)期问所获参数，应作为本章研究绘制吸收剂量分布曲线的指南。11．5．6上述程序应能适合所有加工参数(即：所有关键加工参数、加工负荷特性和辐照条件)的评价，并可满足绘制剂量分布曲线所需的各类型加工负荷的剂量要求。为便于今后使用，应对所进行的这些评价工作进行记录、归档。12日常生产加工12．1加工参数12．1．1对日常生产加工，应建立类似于性能确认时的运行参数。用在性能确认和日常生产加工中让s／v的比值为一常数的方式，设定加工时的平均束流(D和传输速度(v)，既为确保授予相同的剂量，如果束流降低20％，则加工速度必须按相同的百分比减慢。12．1．2控制、监测和记录运行参数以保证每个通过辐照场的辐照单元按规格加工。12．1．3如果参数偏离了加工确认给出的工艺剂量极限值，应采取适当的措施，如立即中断加工并估算和纠正偏离原因。12．2日常生产剂量测量为了保证产品得到所需的工艺剂量，应当建立具有适当的统计控制和书面文件的剂量测试程序及采取一系列有效的保证措施。注12：对某些辐照加工(如医疗保健产品的辐射灭菌和食品的辐照处理)，在采用监测运行参数的方法的同时必须】3 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005进行日常剂量监删。注13：对于高分子材料改性的辐射加工，不要求日常剂量监测(见注2和注11)。12．2．1剂量计的位置——剂量计，应放置于辐照箱内或表面上预先确定的最小吸收剂量或最大吸收剂量(如果规定了剂量极限值)的位置(见11．3．1)或在10．3．2中确定的参考位置。12．2．2放置频率通常应在运行开始时放置剂量计。对于较长时间的生产运行，应在其他适当的时间间隔放置剂量计。注14：在生产运行期间增加剂量计放置频率可减少生产检验操作的不确定性或废品的出现。12．2．3散装流动对于采用散装流动辐照方式的加工(如液体或谷物的连续加工)，在El常生产运行中不可能将剂量计固定在最小或最大吸收剂量的位置上。因此，应在日常辐照运行产品流中的开始、中问和结束阶段增加剂量计的数量。为保证测得的剂量值在一定的置信水平内，每次吸收剂量测量要求使用多个剂量计，并且能测得最小吸收剂量(或最大吸收剂量)。本程序要求剂量计与产品的总辐照时问和流动速度相同。注15：若散装材料日常加工中不能使用剂量计，可采用控制加工参数或检验产品性能的方式控制辐照产品质量。例如：叮以使用被照射的产品材料或模拟产品确定加工实验巾的平均剂量、最小或最大剂量的方法。也可以采用计算剂量极限值的方法。通过监测全部验证过的加工参数和在适当的周期内重复性能确认程序的方法可保证剂量分布恒定。12．2．4环境条件的变化——在辐照期问，环境条件(如温度和湿度)的变化可能会影响剂量计的剂量响应，必要时应对其进行修正(见GB／T16640)。12．3辐照指示标签辐照指示标签可用于工艺和库存控制。把辐照灵敏指示标签贴在每个加工负荷的表面，以帮助确认该加工负荷是否通过了辐照区域。如果采用多次辐照方式，则应在加工负荷每次通过辐照区前，在面向电子束的一面贴_匕辐照指示标签，用以证明加工负荷通过电子束的次数，并避免产品重照或漏照。但是，使用辐照指示标签不能代替12．2规定的剂量测量程序(见ISO／ASTM51539)。12．4加工中断如果加工中断(如停电)，在重新开始加工前应该对加工(剂量的均匀性)和产品(如时问延迟的影响)进行评价。在确定加工重新开始前，应根据运行确认(见10．6)收集的数据并考虑加工剂量的不均匀度能否满足要求。如果不能满足要求，有必要放弃这些因加工中断而受影响的加工负荷。13测量不确定度13．1在测量吸收剂量时，应附有不确定度的评定方法。13．2不确定度的分量应按下列类别给出：13．2．1A类：通过对重复性条件测量所得量值的统计方法评定的分量。13．2．2B类：通过非统计分析手段方法评定的分量。13．3其他的不确定度分类方法正在广泛的应用，对报告不确定度很有意义。如：使用精度、偏差、随机和系统(非随机)误差描述不同的不确定度类别。注16：A类和B类不确定度的分类，是基于由1995年出版的玛o《测量不确定度表示指南》“”中评估不确定度的方法。使用这种方法的目的，是促进对在国际比对中测量结果不确定度表述的理解。注17：GB／T16509给出了辐射加工装置剂量测量中不确定度的可能来源，提供了在使用该剂量测量体系测量吸收剂量时，评估不确定度大小的程序。该标准规定和阐述了测量(包括测量量值的评价)、真值、误差和不确定度的基本概念。阐述了不确定度分量，并提供了评价这些量值的方法。也提供了用于计算合成标准不确定度和评估扩展不确定度的方法。14证书14．1文件归档14．1．1装置文件——记录或注明用于控制和测量授予产品吸收剂量所使用仪器、设备的校准和维护14 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005情况(见GB／T16540)。14．1．2加工参数记录影响吸收剂量的加工参数(见11．1)。14．1．3剂量汁数据——记录或注明安装确认、运行确认、性能确认和日常生产加工中的全部剂量测量数据。包括：日期、时间、产品种类、装载图和全部加工产品的吸收剂量(见GB／T16640)。14．1．4剂量测量不确定度注明在记录和报告中测量吸收剂量不确定度的评估。14．1．5记录产品加工日期和开始、结束的时问，并记录运行人员的姓名以及影响产品中吸收剂量的辐照设备的特定加工条件。14．1．6保证在装置中每批被加工的产品具有能相互区别的明显标识，并在所有记录产品批量加工的文件中使用。14．2评审与认可14．2．1在产品放行前，应评市剂量测量结果，记录确定的加工参数，并核查对规范的符合性。14．2．2被授权的质量保证人员负责出具证书，证明每批产品已按照质量保证规定的工艺剂量进行辐照。14．2．3定期审查所有文件记录，以确保记录准确、完整。若发现不足，确保采取纠正措施。14．3归裆保存把每次生产运行的所有文件资料归档，包括收发货文件附本，运行计量刻度文件，辐照证书，剂量测量，以及辐照控制记录。按照质量保证计划中的规定时问为档案保存期限，需要时可查阅。15关键词吸收剂量；剂量分布；剂量计；剂量测量系统；电子束；电离辐射；辐照；辐照器特性；辐射；辐射加工ICS17．240。 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005附录A(资料性附录)电子束深度剂量分布、材料加工产率和辐射加工期间的温升A．1范围本附录给出了不同能量的电子束在均匀材料中的深度剂量分布、不同吸收剂量率下的产品加工速率以及绝热条件下吸收剂量所导致材料温升的估算方法。A．2深度剂量分布A．2．1本章给出的深度剂量分布曲线(除特殊注明外)，均基于单能电子束理论计算的结果。由于电子束通常不是单一能量，而且扫描电子束会沿扫描方向产生能谱变化，因此，实际测量与理论计算的数据相比会出现不同程度的偏离。A．2．2电子束在辐照均匀材料中的深度吸收剂量分布曲线开始随材料的深度增加而增加，到达大约电子射程的中点后，其曲线便迅速下降。深度剂量分布曲线的形状取决于初级和次级电子与吸收材料中原子的电子和原子核的碰撞，因此，其形状也与材料的原子组成有关”2“”1““1”“。图A．1和图A．2给出了理论计算得到的5McV单能电子在聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(Ps)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、碳(c)、铝(A1)、铁(Fe)和钽(Ta)中的深度剂量分布曲线”儿”。。／惫瓠．．一汐德萨’雾、I缝零委飞跌o．oo51o152o2．53o35标准深度／(g／cm2)巨至三三至三亟互至匣三画珂图A．15．0MeV单能电子束垂直入射不同的均匀聚合物中计算得到的深度剂量分布曲线广＼，i。p◇-"～l，／f：_，》，℃瓢瞄劳＼1≮．j|I。≮、1’～、’～、‘、oS‘k20253．035标准深度／(g／cm2)图A．25．0MeV单能电子束垂直入射不同的均匀金属中计算得到的深度剂量分布曲线0505050321O0^芒，?毛苫)|＼繇嚣捌拦g卜留牛坩505O505032l10|(芒t。_毫苫)|＼氍蛙捌箍g卜掣牛带 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005A．2．3穿透深度(电子射程)几乎与入射电子的能量成正比，图A．3～图A．5给出了MonteCarlo方法计算的300keV～12MeV单能电子束在聚苯乙烯材料中的深度剂量分布曲线。图A．1～A．6以及图A．7和图A．8中的竖轴表示以MeV为单位的单个电子在以cril·g“为单位的单位厚度的能量沉积，它们是MonteCarlo程序输出数据文件中所使用的单位o“。当已知辐射加工的电子束流和面积单位产出率时，这些物理单位能够通过式(A．2)转换为实际的吸收剂量。同时给出束窗膜的等效厚度和介于中问的空气层的等效厚度。当能量低于1．0MeV时束窗膜和空气层的影响比较显著，随着能量增加，其影响逐渐减弱。注A1：图A1～图A6是采用MonteCarloITS3输运程序计算得到的针对单能电子束垂直入射在均匀材料薄片中的深度剂量分布曲线”⋯，其他简单程序也可用于该运算。ASTME2232给出了辐射加工应用中使用和选择计算吸收剂莺的数学方法。50454035302520151050—翟苯乙烯一Ⅳ正Li}描f鼎■-。il知E蓐嶙，芦挚o、删pr{，气1-、、塌7l～垂{l～、罗{’’。、’、、、I～、l}{≮、．、气、tjk3，刈＼、＼tk‰．鼻kjk～k、、000005010015020025030035040045050标准深度／(g／cm2)l—⋯300keV400keV—-500keV—*_600keVl—牡700keV制800keV900keV一1000keV图A．3(300～1000)keY单能电子束垂直入射聚苯乙烯中计算得到的深度剂量分布曲线九f矗J口■“麟豳醪鬻n、APT{、、{{{I备Itj、4}{{；毒{{、ff；{#鼍王L{．笔笔k麓＼k。标准深度／(g／cm2)l—一10MeV—卜15MeV—卜2．0MeV—*_2．5MeV—卜30MeVl一3．5MeV—卜40MeV圳45MV—*5．0MeV图A．4(1．0～5．0)MeV平行单能电子垂直入射聚苯乙烯计算得到的深度剂量分布曲线^芒t?毫Zu＼群蜉嘲镒g卜粤÷垂}^掣，?毫苫一＼饕蟮唰疆g卜日】÷坩 GB／T16841--2008／1SO／ASTM51649：2005蒸◆标准深度／(g／cm2)l一50MeV一60McV一70McV—*_80MeVl—卜90MeV一100MeV—卜110MeV一120McV{图A．5(5．0～12．0)MeV平行单能电子垂直入射聚苯乙烯计算得到的深度剂量分布曲线名》?>=u辎蛙删避标准深度／(g／cm2)图A．625MeV平行单能电子垂直入射铝和钽中的计算得到的深度剂量分布曲线Il气’、L‘●_．●●●●·●0002004．0060080010001200能量／MeV图A．7作为对应圈A．3～图A．5中(0．3～12)MeV入射电子能量MonteCarlo推算数据的函数在聚苯乙烯吸收体入射表面的电子能量沉积D。(0)^芒t?毛羔u＼辱嚣删盘 儡’?>羔V嚣蠕删疆GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005000020040060080l001201401．60180200能量／MeV图A．8作为对应图A．3～图A．4中(0．3～2．0)MeV入射电子能量MonteCarlo推算数据的函数在聚苯乙烯吸收体入射表面的电子能量沉积D。(0)A．2．4x射线(轫致辐射)足由电子在材料中减速产生的，该辐射对深度剂量分布有影响，图A．6图示了x射线对MonteCarlo方法计算得到的曲线末端的影响⋯⋯。能量低于10McV电子束射人低原子序数的材料时(如有机化合物)，该影响通常不明显。此时。R。。与R。基本相同，通常用R，表示这两个量。A．2．5在给定电子束能量下能处理的均匀材料的最大厚度取决于可接受的吸收剂量不均匀度水平，即材料内最大吸收剂量与最小吸收剂量之比(D⋯／D一)。对于材料下面垫有与其组成近似的反散射材料的单面电子束辐射加工工艺，其最佳厚度R。是出射剂量等于入射剂量时对应的材料厚度(见A2．8)；对于双面加工工艺，由于深度剂量曲线末端的重叠(详见参考文献[5]的62页至64页)，其最大厚度会大于两倍R。叭值。注A2：若材料厚度两倍于单面辐照时的最佳厚度R州时，双面辐照工艺材料中点的总剂量几乎等于两倍的入射剂量<见图A．9)。注A3：若材料厚度两倍于半值深度Rs。(出射剂量等于单面辐照最大剂量的一半时所对应的材料厚度)，双面辐照工艺材料巾点的总剂量近似等于单面辐照工艺的最大剂量(见图A．9)。注A4：若材料的厚度两倍于半入射值深度Rso。(出射剂量等于单面辐照入射剂量的一半时所对应的材料厚度)，双面辐照工艺材料中点的总剂量近似等于入射剂量(见图A．9)。当材料厚度大于两倍半人射值深度R沌时，剂量不均匀度将随厚度增加而显著增加。迥岳靛罂鲫幂标准深度／(g／cm2)口12‰．十722Rsoo722蚝n△单面加T_T艺图A．95MeV单能电子束双面辐照不同厚度的铝以与单面辐照的理论计算的深度剂量分布曲线叠加(采用参考文献[12]、[15]给出的实验数据)42386428642l8642O3211110 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649二200520F{3划姑掣螗电子能量／MeV图A．10用图A．3和图A．4推算的聚苯乙烯最佳厚度R⋯半值深度R。。、实际射程R。与入射电子能量之间的关系曲线。之?剖聪型蜷图A．11用图A．4和图A．5推算的聚苯乙烯最佳厚度R坤。、半值深度R蛐、实际射程R。与入射电子能量之间的关系曲线划时韶罂蚓亲口AFC【，oMeVIndustrie图A．12两台电子束装置产生标称能量10MeV电子束照射聚苯乙烯，测量的深度剂量分布曲线 GB／T16841--20Q8／ISO／ASTM51649：2005表A．1图A．12中测量深度剂量分布曲线的关键参数参数MeVlndustrieCIRCEAECLImpela标称束能量10能谱未知窗膜材料钛(T1)窗膜厚／mm0．1013窗至能量测量部件的空气厚度／ram4631020图A．13CTA膜叠层的剂量分布，入射电子能量400keV，衬底材料分别是铁、铝和木材A．2．6图A．10和图A．1l给出了最佳厚度R。、半值深度R。。、实际射程R。以及入射电子能量之间的关系，这些数值源自图A．3～图A．5给出的对聚苯乙烯材料计算的深度剂量分布曲线，当能量在1MeV～12MeV时，这些厚度参数与能量变化几乎成线性关系。A．2．7图A．12给出了标称能量为10MeV的电子束照射均匀聚苯乙烯时，测得的深度剂量分布曲线。这些曲线由加速器制造商及电子束装置给出。表A．1给出了影响曲线的重要参数，图A．5给出了电子束能量为10MeV时测量曲线与理论计算曲线之间存在的显著差异。因此，在进行测量曲线与理论计算曲线比较时，必须考虑由于剂量测量方法得到的测量曲线、电子束能谱及电子束标称能量估算的准确性对曲线特性所带来的影响。与单能电子束相比，由于典型的直线加速器产生的电子束能谱较宽，导致峰值剂量和半值剂量的深度略有降低。但是，宽能谱对实际或外推射程范围数值的影响有限(见ICRU第35号报告)。A．2．8由于反射材料对电子的反散射，当材料厚度小于电子的最大射程时，反散材料的组成将会影响出射表面剂量。EDMUI。T[1目l[”1或MonteCarlo【137,r”l、[2”给出的计算程序可以估算这样的影响。A．2．8．1若反散射材料的有效原子序数比被辐照材料的高时，出射剂量将大于被辐照材料深度剂量分布曲线照示的剂量，图A．13给出了用术材、铝和铁作为衬底的反散射材料时，400kcV电子在一叠CTA薄膜中的深度剂量分布。木材(纤维素)、铝和铁的有效原子序数分别是6．7、13和26。A．2．8．2若反散射材料的有效原子序数低于被辐照材料时，出射剂量将小于被辐照材料深度剂量分布曲线显示的剂量”“。注A5：该效应随电子束能量的增加而减小。A．2．9若电子束入射角度不是垂直于材料表面，则需修正深度剂量分布曲线的形状。图A．14给出了与垂直方向成0。、15。、30。、45。、60。和75。角度入射时，2MeV电子束在聚苯乙烯中的深度剂量分布曲线。在与材料入射表面垂直的方向上测量每个角度的深度剂量分布。A．2．10非均匀材料(如医疗用品或零部件)中剂量分布因受形状、方向性及彼此间空气层的影响，不能采用对于均质材料给出的上述关系，应按10．3的要求测量剂量分布。21 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005图A．142MeV电子与垂直方向成不同角度照射聚苯乙烯的深度剂量分布A．3面积加工产率A．3．1本章讨论的面积加工产率的概念适用于均匀材料，假如计算时所用剂量规定为电子束垂直入射材料的表面剂量时，则也由于可估算非均匀材料的加工产率。如果材料具有相似的组成和密度，则所有产品垂直于电子束入射的表面将接受近似相等的剂量。A3．2面积加1二产率单位时间内电子束照射的产品面积，它正比于束流，反比于吸收剂量，其关系可用式(A．1)表示：A／了、一K(。)IF，／D(z)式中：A／T面积加工产率；』电子柬流；F，辐照区域内束流的份额；(A．1)D(z)被照射材料内指定深度z处的吸收剂量；K(z)面积加工系数。可用AT和F。评价辐照区域而不是区域内单个部分。K(z)必须用深度z处的吸收剂量D(z)进行计算”⋯,E2C。A．3．3面积加工系数K(z)正比于每单位面积密度单个电子的能量沉积D。(z)。对于均匀的薄片材料，K(z)可由EDMULT。“1⋯1或MonteCarlo⋯“201程序计算；对形状或组成较复杂的产品，应使用三维MonteCarlo程序。表A．2给出了聚苯乙烯材料表面的D。(z)。22 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005表A．2作为对应图A．3～图A．5中(0．3～12)MeV入射电子能量推算数据的函数在聚苯乙烯吸收体入射表面的电子能量沉积D。(0)能量／MeVD。(0)／(MeVcrll2／g)能量／MeVD。(O)／(MeVcm2／g)o．34．6273．51．7760．44．64041．7630．54．1444．51．762063．591517610．7317461．7630．82．852717670．92．61281．77712．43291．777152．009】01．78621．866111．7902．51813121．793——J31．789A．3．4通常给定面向入射电子束的产品表面的K(z)和D(z)，该处的吸收剂量也是最小的。在大于2MeV时，这些表面值几乎与能量无关；当能量低于2MeV时，这些表面值明显增加。图A．7和图A．8给出了在聚苯乙烯材料中存在的这种趋势。注A6：式(A．1)中，K(z)在数值上等于以eV·m2·kg_1为单位的每单位面积密度每电子的能量沉积D。(z)，面积加工产率的单位为m2·s，束流的单位为A，剂量的单位为Gy，则K(z)的单位为Gy·m2·(A·s)。注A7：式(A．1)也经常使用其他单位(见表3)。注A8：大于2MeV时，D。(z)的表面值几乎与能量无关，例如，聚苯乙烯或其他具有近似原于组成的碳氢化合物，D。(z)的表面值为0．17MeV·m2·kg一1或1．7MeV·cm2·g一；冈此，K的表面值大约是170kGy·1212·(A·s)一或10kGy·m2·(mA·min)；对于1mA的束流以及1m2·minl的面积单位产出率而言，后一个值说明表面剂量大约是10kGy。该关系式也称为“归一法则”。表A．3式(A．1)中所用量的单位A}TJD(z)D。(z)K(2)m2／sAGYeVm2·kg11D。(z)m2／sAGyMeVm2·kg1105D，(z)n22／sAkGyMeVl3：12·kg1103D。(z)m2／sAkGyMeVm2·kg1102D。(z)m2／sr／lAkGyMeVm2·kg110一D，(z)ITl2／rainmAkGyMeVm2·kg一16D。(z)A．3．5式(A．1)可进行以下调整[见式(A．2)、式(A．3)]，以表示吸收剂量D(z)与其他加工参数的关系。D(z)一K(z)IF。／(A／T)⋯⋯·⋯⋯⋯--⋯⋯⋯⋯(A．2)D(z)一K(z)IF。T／^⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(A．3)A．3．5．1式(A．2)表明吸收剂量正比于电子束流I，反比于面积加工产出率A／丁。式(A．3)表明剂量同时正比于电子注量(单位面积注入的电子数)，电子注量正比于JF；T／A(束流乘以加工时问除以被加工材料的面积)。23 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005A．3．5．2根据A．3．4，面积加工系数K(z)正比于单位面积密度和单个电子的能量沉积D。(z)，因此吸收剂量D(￡)也正比于这些量。见A．3．4、附录A中注A．6、注A．7和表A．3，表A．2和图A．7和图A．8给出的聚苯乙烯吸收体D。(z)的表面值。A．35．3D。(z)是高能电子的固有特征，吸收剂量同时也与其他处理参数有关，因此，图A．1～图A．6给出的代替吸收剂量值的D。(z)值，仅适合于束流和面积加工产率的特定值。尽管如此，根据式(A．2)和式(A．3)，这些图形的纵坐标正比于吸收剂量。A．4质量加工产率A．4．1质量加工产率是单位时间内可以加工的材料质量。吸收剂量的定义是质量加工产率与束功率关系的基础。质量加工产率可用式(A．4)表示：M／T—PF√D。⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯一(A．4)式中：M／丁——质量加工产率，单位为千克每秒(kg·s。)；P电子束功率，单位为瓦(w)；F。被辐照产品吸收的束功率的份额；D。剂量，单位为戈瑞(Gy)。与式(A1)中的必须在指定深度z测量的D(z)相比，D。是整个被辐照材料的平均剂量。通常平均剂量不同于表面剂量⋯]、㈨o⋯。A．4．2式(A．4)有助于估算散装流动系统或均匀薄状材料的质量加工产率。此时，F。值是对应材料厚度的深度剂量分布曲线下的面积与由于束宽大于产品宽度引起射束损失所作的补偿曲线下的总面积的比值。对于非均质材料(如医疗用品或零部件)，很难给出准确的F。，因此式(A．4)不适于这类加工。A．5温升A．5．1辐照可以导致被处理材料温度上升，这也是量热法测量吸收剂量的基础(见ISo／AsTM51631)。高功率电子束的高剂量加工中，可用冷却材料的方法控制连续辐照中的温升；对于多次辐照，则可采用每次辐照期间冷却的方法。A．5．2若忽略化学反应引起的能量转移以及任何对流、传导、辐射引起的热损，绝热温升△T计算见式(A．5)：AT—D。／c···⋯⋯-··⋯⋯⋯⋯·⋯～(A．6)式中：D。一指定被辐照材料中的平均剂量，单位为戈瑞(Gy)；c吸收材料的特定的热容，单位为焦耳每千克开尔文[J．(kg·K)“]。多数塑料和金属具有的低于水的热容，因此对于相同的剂量，它们的温升均大于水的温升。A．5．3对于温升的准确计算，有必要采用剂量值的转换因子(见GB／T16640附录A)。因为多数剂量计被校准的是测量水的等效剂量，所以材料中吸收剂量与剂量计测量的计量会有明显差异，特别是那些与水差异较大的材料。注A9：由吸收剂量引起的温升会影响放置在材料上或中间的剂量计的响应，24 GB／T16841--2008／ISO／ASTM51649：2005附录B(资料性附录)束宽度及束宽度剂量不均匀度的测量B．1范围有多种方法确定束宽度剂量不均匀度。本附录叙述了使用剂量测量的方法测量采用传送带(或车)系统的辐照装置的剂量分散性和剂量不均匀度。图3是沿扫描方向剂量分布的示例。B．2程序B．2．1将一排(或一长条)薄膜剂量计固定在带有均匀衬底(反散射)材料的定位装置上。既可以使用单个的剂量计，也可以使用条状剂量计。使用单个剂量计将会限制测量的空间分辨率。B．2．2剂量计排列的长度应为预计的束宽度。定位装置应可重复固定在传送带(或车)系统距束窗某一确定距离的位置上。B．2．3应选用塑料，如聚苯乙烯或聚乙烯作为定位装置的衬底材料。因为金属比热低，辐照时温升高，故不宜采用。B．2．4采用已知的运行参数，用剂量计定位装置通过电子束下的方式辐照剂量计。剂量计排列的中心线应与预计的束宽度的中心线重合，剂量计排列的整个长度应足够长，以补偿定位中心时可能存在的偏差。下列参数可能会影响剂量不均匀度：B．2．4．1束宽B．2．4．2扫描频率B．2．4．3射束光斑形状B．2．4．4脉冲宽度(脉冲调制型加速器)B．2．4．5脉冲重复频率(脉冲调制型加速器)B．2．4．6传输速度B．2．4．7剂量计定位装置距束窗和距传送带(或车)系统的距离。B．2．5测定剂量数值，并以剂量值为测量位置的函数作图。在规范产品流动运行参数(如确定产黯移动中心)时必须参考所测位置。B．2．6确定束宽及沿扫描方向测量剂量的变化。束宽是剂量轮廓曲线中最大剂量水平区域份额点间的距离。B．2．7所测量的束宽应足以覆盖加工负荷的宽度。 GB／T16841--2008／1SO／ASTM51649：2005附录c(资料性附录)通过深度剂量分布确定电子束能量c．1范围本附录叙述了一种应用均匀材料中的深度剂量分布确定电子束能量的方法。需要注意的是：使用本附录所给公式确定的能量值会因公式的不同而存在差异。但只要始终采用相同的公式和能量测量技术，这些公式和能量测量技术就可用于电子能量的质量保证和控制。因此，可用这些公式确定装置的能量稳定性。C．1．1电子在给定材料中的入射深度正比于它们的初始能量。利用这种关系可以确定电子束能量。c．2能量与深度的关系本附录所给的能量计算公式具有不同的准确度。这是因为被测电子束能谱与公式建立时所依据的能谱(有的公式仅基于单能电子)差异造成的。另外，扫描非单能的电子束在扫描宽度内也会呈现不同的能谱。C．2．1用经验推导给出的能量与水和铝的对应关系C．2．1．1在水的入射表面，电子束最可几能量E。和电子束平均能量E。与射程R。和深度R。。(见图4)的经验推导关系为(见ICRU第35号报告)：E。(MeV)一0．22+1．98R。+0．0025R；⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C．1)1MeV