Để đánh giá an toàn bức xạ cho các nhân viên làm việc trong môi trường bức xạ thì cần thiết phải theo dõi liều nghề nghiệp cá nhân của họ. Có nhiều phương pháp đánh giá liều cá nhân, tuy nhiên phương pháp sử dụng liều kế cá nhân thụ động vẫn là thông dụng nhất. Có nhiều loại vật liệu khác nhau được ứng dụng để sản xuất các loại đầu đo thụ động trong các liều kế cá nhân, ví dụ như: liều kế phim, liều kế thủy tinh, liều kế vết hạt nhân, liều kế nhiệt phát quang, liều kế quang phát quang, v.v…). Cho tới nay, hai loại vật liệu chính trong sản xuất liều kế cá nhân thụ động là vật liệu nhiệt phát quang (thermoluminescence - TL) và vật liệu quang phát quang (Optically Stimulated Luminescence - OSL) được ứng dụng nhiều nhất trên thế giới. Liều kế làm từ vật liệu OSL đã được sản xuất và thương mại hóa bởi tập đoàn Landauer.

Có rất nhiều loại liều kế OSL khác nhau dùng trong đo liều cá nhân với các trường bức xạ khác nhau, trong nghiên cứu này chủ yếu đề cập đến đo liều cá nhân sử dụng liều kế quang phát quang trong trường bức xạ photon (liều kế OSL) và trong trường bức xạ hỗn hợp notron, photon (liều kế OSLN). Đối với liều kế OSL, chúng ta sẽ biết được liều bức xạ chiếu vào chúng bằng cách đo tín hiệu ánh sáng màu xanh da trời phát ra (bước sóng từ 300 đến 450 nm) sau khi kích thích chúng bằng ánh sáng màu xanh lá cây (bước sóng 525 nm) từ các điốt phát quang.  Một liều kế OSL cơ bản gồm một miếng đỡ 4 chip với thành phần mỗi chip là Al2O3:C được bao bọc bởi lớp vỏ nhựa. Ngoài ra các tấm phin lọc bằng nhựa, nhôm (Al), đồng (Cu) hay không có phin lọc được thiết kế trên mỗi chip nhằm mục đích đo liều cá nhân 𝐻𝑝 (10), 𝐻𝑝 (0.07) và 𝐻𝑝 (3).

Một liều kế OSL cơ bản gồm một miếng đỡ 4 chip với thành phần mỗi chip là Al2O3:C được bao bọc bởi lớp vỏ nhựa. Ngoài ra các tấm phin lọc bằng nhựa, nhôm (Al), đồng (Cu) hay không có phin lọc được thiết kế trên mỗi chip nhằm mục đích đo liều cá nhân 𝐻𝑝 (10), 𝐻𝑝 (0.07) và 𝐻𝑝 (3). Liều kế OSLN cơ bản giống một liều kế OSL, tuy nhiên chip thứ 2 của liều kế OSLN được bao phủ bởi một lớp 6Li2CO3 nhằm phục vụ mục đích đo liều notron.

Tại Việt Nam, việc sử dụng liều kế OSL vào đo liều bức xạ ion hóa và các nghiên cứu liên quan hiện chưa được triển khai. Trên thực tế các cơ sở cung cấp dịch vụ đo liều kế cá nhân cho các nhân viên bức xạ tính đến nay vẫn chủ yếu sử dụng liều kế TLD.

Việc nghiên cứu ứng dụng liều kế OSL, OSLN vào mục đích đo liều cá nhân tại Việt Nam là cần thiết nhằm thúc đẩy tiến trình phát triển đa dạng hóa kỹ thuật đo liều cá nhân. Cơ quan chủ trì Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân đã phối hợp với Chủ nhiệm nhiệm vụ CN. Lê Ngọc Thiệm cùng thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết lập quy trình đo liều cá nhân sử dụng liều kế quang phát quang (OSL) đối với trường bức xạ photon và trường bức xạ hỗn hợp notron, photon”.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Đã nghiên cứu cấu tạo của liều kế quang phát quang (loại OSL và OSLN) dùng cho đo liều trong trường bức xạ photon và trường bức xạ hỗn hợp notron, photon.

- Đã nghiên cứu cấu tạo, đặc trưng của liều kế OSL, OSLN và nguyên lý hoạt động của hệ đọc liều kế Microstar.

- Đã nghiên cứu, khảo sát tín hiệu phông và ngưỡng phát hiện của liều kế OSL trong đo liều cá nhân đối với trường bức xạ photon; và của liều kế OSLN trong đo liều cá nhân đối với trường bức xạ hỗn hợp notron và photon. Hai loại liều kế này đều có ngưỡng phát hiện vào khoảng 5μSv.

- Đã nghiên cứu, khảo sát độ đồng đều của các liều kế OSL đo liều bức xạ photon; và của các liều kế OSLN trong đo liều cá nhân đối với trường bức xạ hỗn hợp notron và photon. Liều kế OSL và OSLN có độ đồng đều thỏa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

- Đã nghiên cứu, khảo sát độ lặp lại của liều kế OSL đo liều bức xạ photon; và của liều kế OSLN trong đo liều cá nhân đối với trường bức xạ hỗn hợp notron và photon. Liều kế OSL có độ lặp lại đạt tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế. Giá trị liều notron đo được bởi liều kế OSLN có độ lặp lại trong khoảng 30% đến 40%, giá trị này nằm ngoài tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế. Tuy nhiên giá trị liều sâu 𝐻𝑝(10) đo được bởi liều kế OSLN lại thỏa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế. Vấn đề này cần có thêm những nghiên cứu hơn nữa để có thể áp dụng tốt liều kế OSLN vào trong công tác đo liều cá nhân trong trường bức xạ hỗn hợp notron, photon.

- Đã nghiên cứu, khảo sát độ tuyến tính của liều kế OSL đo liều bức xạ photon; và của liều kế OSLN trong đo liều cá nhân đối với trường bức xạ hỗn hợp notron và photon. Cả hai loại liều kế này có độ tuyến tính nằm trong khoảng 10%, thỏa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế. - Đã nghiên cứu, khảo sát sự phụ thuộc góc của liều kế OSL đo liều bức xạ photon; và của liều kế OSLN trong đo liều cá nhân đối với trường bức xạ hỗn hợp notron và photon. Cả hai loại liều kế này có sự phụ thuộc góc nằm trong khoảng 30%, thỏa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

- Đã nghiên cứu, khảo sát sự phụ thuộc năng lượng và đánh giá hệ số hiệu chỉnh năng lượng của liều kế OSL để đo liều bức xạ photon. Liều kế OSL có sự phụ thuộc năng lượng đạt tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

- Đã nghiên cứu, khảo sát sự suy giảm tín hiệu theo thời gian của liều kế OSL đo liều bức xạ photon; và của liều kế OSLN trong đo liều cá nhân đối với trường bức xạ hỗn hợp notron và photon. Cả hai loại liều kế này có sự suy giảm tín hiệu theo thời gian thỏa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

- Đã đánh giá độ không đảm bảo đo của phương pháp đo liều cá nhân sử dụng liều kế OSL đối với bức xạ photon theo những khuyến cáo của tài liệu kỹ thuật quốc tế.

- Đã so sánh các đặc tính cơ bản và kết quả đọc liều đối với bức xạ photon của liều kế OSL với liều kế TLD-100 tại 10 giá trị liều chiếu ở năng lượng tia X và năng lượng 137Cs. Hai loại liều kế này có đáp ứng khá tương đồng nhau trong trường bức xạ photon.

- Đã so sánh các đặc tính cơ bản và kết quả đọc liều đối với trường bức xạ hỗn hợp notron, photon của liều kế OSLN với liều kế TLD 8806 tại 5 giá trị liều bằng nguồn 252Cf và 252Cf được làm chậm. Đáp ứng của hai loại liều kế này có sự khác nhau khá lớn với các trường bức xạ notron khác nhau. Vấn đề này cần được xem xét, nghiên cứu sâu hơn để hoàn thiện hơn các ứng dụng của liều kế cá nhân OSLN khi đo liều cá nhân trong trường bức xạ hỗn hợp notron, photon.

- Đã xây dựng quy trình đo liều cá nhân sử dụng liều kế quang phát quang OSL đối với bức xạ photon. - Đã xây dựng quy trình đo liều cá nhân sử dụng liều kế quang phát quang OSLN đối với trường bức xạ hỗn hợp notron và photon.

- Đã xây dựng chương trình đảm bảo chất lượng cho quy trình đo liều cá nhân sử dụng liều kế quang phát quang.

*Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 13965/2017) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Nguồn: Cục Thông tin KH&CN quốc gia