Sử dụng liều kế quang phát quang (OSL) để đo liều bức xạ

Để đảm bảo an toàn cho nhân viên bức xạ (NVBX) làm việc trong môi trường bức xạ, liều chiếu đối với NVBX cần được kiểm soát thường xuyên sử dụng liều kế cá nhân.

Liều kế cá nhân đang được sử dụng phổ biến ở nước ta là loại liều kế nhiệt phát quang (TLD- Thermoluminescent Dosimeter) sử dụng các vật liệu như LiF, CaSO₄. Liều kế TLD có ưu điểm là vật liệu chế tạo rất đa dạng, thiết kế nhỏ gọn, dải liều rộng, độ nhạy và độ chính xác cao, ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường, kỹ thuật đo đơn giản, có thể sử dụng nhiều lần, giá thành rẻ. Nhược điểm lớn nhất là phải nung nhiệt khi đọc lấy dữ liệu, do vậy mà thông tin về liều bức xạ sẽ bị mất đi sau khi đọc lấy dữ liệu và độ nhạy của liều kế bị thay đổi tùy thuộc vào tần suất nung nhiệt.

Với một số nhược điểm trên, nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu phát triển các vật liệu mới sử dụng trong đo liều cá nhân. Liều kế loại mới mà nhiều nước trên thế giới đang sử dụng để thay thế dần liều kế TLD là liều kế quang phát quang (OSLD - Optically Stimulated Luminescence Dosimeter). Thực tế, đây cũng là một trong những loại liều kế được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới. Ưu điểm là nhỏ gọn dễ sử dụng, không phải nung nhiệt khi đọc dữ liệu, kỹ thuật đo đơn giản và thời gian xử lý nhanh, dải liều rộng, độ nhạy và độ chính xác cao (độ nhạy được đánh giá là cao hơn các TLD-100 từ 40 đến 60 lần), giá thành rẻ, có thể đọc lại nhiều lần do thông tin không bị mất đi trong quá trình đo, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường, độ nhạy không thay đổi, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như đo liều bức xạ ion hóa. Nhược điểm lớn nhất của OSL là nguyên tử số hiệu dụng không tương đương mô (với Zeff = 11,3), do đó độ nhạy phụ thuộc vào năng lượng. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục được nhờ sử dụng các phin lọc phù hợp và thuật toán tính liều để hiệu chỉnh.

Trong những năm gần đây nhờ những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền thống khác mà số lượng người sử dụng liều kế OSL tăng lên rất nhanh. Theo số liệu của hãng sản xuất Landauer, hiện nay đã có 118 quốc gia đang sử dụng liều kế OSL với khoảng 2,3 triệu người.

Chính vì liều kế OSL và phương pháp đo liều quang phát quang hứa hẹn sẽ là phương pháp đo liều phổ biến nhất trong tương lai gần, nên trong hơn một năm qua Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân (KHKTHN)- Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã tích cực nghiên cứu, xây dựng quy trình đo liều cá nhân sử dụng liều kế OSL do hãng Landauer (Mỹ) sản xuất. Độ tin cậy của quy trình đo đã được khẳng định thông qua kết quả so sánh quốc tế được tổ chức trong tháng 6/2016, do Thái Lan đăng cai chiếu chuẩn tại Phòng chuẩn cấp II (SSDL-OAP) với sự tham gia của 18 phòng thí nghiệm ở các nước trong khu vực.

Các liều kế cá nhân OSL của Viện KHKTHN được chiếu chuẩn trên nguồn Cs-137 để xác định Hp(10) ở 3 giá trị liều từ 0,35-3,50 mSv và chiếu trên nguồn Sr-90 để xác định Hp(0,07) ở 3 giá trị từ 2,50-8,00 mSv. Đại lượng để đánh giá kết quả của các phòng thí nghiệm tham gia so sánh quốc tế tốt hay không tốt là tỷ số của giá trị liều đo được và giá trị liều chiếu chuẩn R=DOSm/DOSc. Giá trị R của các liều kế OSL của Viện KHKTHN nằm trong khoảng từ 0,91 đến 1,11. Hình 1 trình bày kết quả của các phòng thí nghiệm tham gia so sánh quốc tế. Mã số của Viện KHKTHN là IO03. Giá trị R được chấp nhận chỉ khi nó nằm trong giới hạn của 2 đường màu nâu (giới hạn trên) và đường màu đỏ (giới hạn dưới).

Trong thời gian tới Viện KHKTHN tiếp tục nghiên cứu sử dụng vật liệu OSL để đo liều bức xạ neutron và nghiên cứu chế tạo vật liệu OSL dùng trong lĩnh vực đo liều bức xạ và tiến tới nội địa hóa liều kế cá nhân bằng vật liệu OSL.