《Radiation Physics and Chemistry》：Assessment of Uncertainty in Routine Individual Dosimetry through Analytical and Monte Carlo Approaches
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本研究针对尼泊尔科学院和技术研究所（NAST）使用的TLD-100热释光剂量计与Harshaw 6600 Plus读数系统，通过分析和蒙特卡洛方法评估辐射剂量测量的不确定度，验证其符合国际标准，并证明蒙特卡洛方法在提高职业辐射剂量评估精度中的有效性。
拉姆·沙兰·卡尔基（Ram Sharan Karki）|蒂尔塔·拉杰·阿查里亚（Tirtha Raj Acharya）|拉朱·卡纳尔（Raju Khanal）|布达·拉姆·沙（Buddha Ram Shah）
尼泊尔加德满都克里蒂普尔（Kritipur）特里布万大学（Tribhuvan University）物理系，邮编44613
摘要
本研究对尼泊尔科学技术学院（NAST）使用TLD-100热释光剂量计（LiF:Mg,Ti）和Harshaw 6600 Plus TLD读数系统进行辐射剂量测量时所涉及的不确定性进行了全面评估。TLD-100剂量计在职业、环境和医学辐射监测中得到广泛应用，为了确保剂量评估的可靠性，需要对其进行精确校准并量化不确定性。本文概述了校准程序，并采用分析方法和蒙特卡洛（Monte Carlo）方法来评估测量不确定性。对于非线性剂量响应，分析方法得出的标准不确定性为0.123 mSv，扩展不确定性和相对不确定性分别为0.164 mSv和16.12%（k = 1.96），综合相对不确定性为11.91%。蒙特卡洛模拟显示标准不确定性为0.140 mSv，扩展不确定性和相对不确定性分别为0.224 mSv和20.92%，综合相对不确定性为13.46%。这些结果表明该剂量测量系统符合国际不确定性标准，并证明了蒙特卡洛方法在提高职业辐射剂量评估准确性方面的有效性。
引言
热释光是一种某些晶体材料在受到电离辐射照射后加热时发出光的现象（Daniels等人，1953年；Karki等人，2023年；Kocher，1983年）。其中，掺杂了镁和钛的氟化锂（LiF:Mg,Ti），通常称为TLD-100，由于其优异的特性（包括组织等效性、可重复使用性和在宽剂量范围内的可靠响应），在辐射剂量测量中得到了广泛应用。在尼泊尔，TLD-100被广泛用于个人辐射暴露的常规监测，特别是在职业、环境和医学领域（Baghani等人，2025年）。在尼泊尔科学技术学院（NAST），TLD-100剂量计被安装在一个结构化的剂量测量系统中，LiF芯片被固定在铝卡上，并置于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）支架中，以提供机械保护和便于操作（Olivera等人，2016年）。这些剂量计具有过滤功能，可以增强其对光子的选择性，从而通过减少非光子粒子的干扰来提高测量精度（Karki等人，2023年）。它们的灵敏度和选择性使其在各种应用中的辐射安全计划中不可或缺（Omondi等人，2024年）。
为了确保准确性和可追溯性，NAST的剂量测量系统通过国际原子能机构（IAEA）二级标准剂量测量实验室网络下的二级标准剂量测量实验室（SSDL）进行校准（Charter，1999年）。卡式TLD使用Cs-137和Co-60伽马源以及不同能量的X射线束进行辐照。校准过程使用有机玻璃假体来模拟组织等效剂量吸收，从而建立与一级标准的可追溯性，从而提高测量的可靠性。NAST使用Harshaw 6600 Plus TLD读数系统，该系统每次运行可处理多达200个剂量计，并配备Nucleonix读数器作为备用系统（HK等人，2019年）。为了确保性能的一致性，每次读数周期都包含使用参考TLD卡的质量控制（QC）程序。尽管TLD在尼泊尔的使用日益增加，但系统研究较少涉及剂量测量相关的不确定性成分，特别是使用蒙特卡洛模拟等先进工具的研究。
本研究通过使用NAST的Harshaw 6600系统评估辐射剂量测量中的不确定性，填补了这一空白。它重点关注了传统不确定性评估中经常被忽视的三个关键参数：读出过程中的温度变化、剂量计受到的光照以及环境光干扰导致的读数器不稳定。与仅依赖文献中公式估算的传统方法不同，本研究采用了一种改进的方法，即每次暴露使用三个对照TLD，并直接从读数中减去背景值，显著提高了结果的精度（Rizk等人，2020年，2019年）。虽然全球研究表明TLD剂量测量的不确定性范围从9%到86%不等，具体取决于校准精度、能量依赖性和剂量计批次均匀性等因素（Izewska等人，2008年；Kry等人，2020年；Tilla等人，2017年），但在尼泊尔背景下类似的综合评估较为罕见。本文使用分析方法和蒙特卡洛模拟进行了深入的不确定性分析，后者为优化校准和测量精度提供了可靠的框架（Ernst等人，2017年）。通过量化这些不确定性，本研究旨在为提高辐射安全性、加强公共卫生保护以及发展更强大的国家剂量测量基础设施做出贡献。
TLD-100样品描述
该剂量计由四个LiF:Mg,Ti芯片组成，这些芯片排列在特氟龙外壳内，安装在一个铝基板上，并封装在塑料外壳中。每个芯片都装有相应的滤光片，分别对应铜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、Mylar和锡。这些芯片能够保留辐照引起的能量，并在加热时以光的形式释放出来。组件中包含两个颗粒，体积分别为3.2 mm3和3.2 mm3。
结果与讨论
进行了一系列类型测试，以计算每个输入量的最佳估计值和标准不确定性。类型测试的结果用于推断工作环境中使用的剂量计数据的不确定性程度。
讨论
不确定性分析在获得ISO/IEC 17025认证中起着关键作用，确保剂量测量实验室具备技术能力并生成有效的、国际认可的结果（Panagiotidou等人，2024年）。这种认证在国家和国际层面上增强了信心，特别是通过能力测试和实验室间比较。根据ISO要求，外部暴露的电离辐射剂量的不确定性
结论
对剂量测量系统（包括TLD-100剂量计和Harshaw 6600+ TLD读数系统）的全面评估证实其符合IEC 62387标准，性能符合规定要求。从能量和角度依赖性到衰减和校准因素等关键不确定性的评估验证了该系统在个人剂量测量应用中的稳健性。不确定性分析采用了标准方法和蒙特卡洛方法
CRediT作者贡献声明
蒂尔塔·拉杰·阿查里亚（Tirtha Raj Acharya）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论、调查、正式分析。拉姆·沙兰·卡尔基（Ram Sharan Karki）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、软件开发、方法论、调查、正式分析、概念化。布达·拉姆·沙（Buddha Ram Shah）：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金筹集、正式分析、概念化。拉朱·卡纳尔（Raju Khanal）：监督、项目管理、资金筹集、正式分析
未引用参考文献
Committee for Guides in Metrology, J., 2008; Daniels等人，无日期；Joint Committee for Guides in Metrology, 2008; O’hagan等人，无日期；Rizk等人，2020a.
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究的财务或个人利益冲突。
致谢
我们衷心感谢A. K. Bakshi博士（孟买Bhabha原子研究中心的科学官员）提供的深刻技术讨论和宝贵支持。
