热电偶检定炉温场均匀性测试方法探讨

ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＳＥＣＴＩＯＮ技术篇　
校准与测试　

热电偶检定炉温场均匀性测试方法探讨　

热电偶检定炉轴向温场的测试方法　测试温场的目的就是找出检定炉有效工作区域内任　意两点间的最大温差，即温场均匀度。前提是测量过程中　或在测量任意点的温度时，都应在设定的同一个温度下进　行。为此，首先选两支标准热电偶，一支作标准偶（固定　偶），另一支作测量偶（移动偶）。测量偶在检定炉轴线上移　图１　坐标轴　口侯素兰　动测量各点的热电动势，求出轴向温场的分布情况，如图　
１、图２所示。根据检定炉端口尺寸，再选两个直径与之对应　
的定位块，如图３所示。　
测试前，将定位块放在炉端口，使其与炉端口贴紧并　
装好控温热电偶，炉两端最好都使用定位块。用一干净长　
瓷管预先量好炉膛长度，确定炉中心坐标原点（０点），然后　

图２　偶　图３　
４．剂量仪校准因子的使用　
使用剂量仪测量前应仔细阅读检定证书．避免校准因　
子使用有误。因为剂量仪的校准因子与射线辐射品质、量程　和剂量仪内部参数的设置有关。如不了解校准因子的使用．　可向法定计量部门咨询，他们会给您满意的答复。　如以上都正常，可用另外的剂量仪进行测量，并做比　对试验，或将剂量仪送到计量部门进行检测，判定是否正　常。　四、医院忽视放疗设备人员管理　医院对物理工程师不够重视．有的医院甚至没有物理　工程师，完全由维修工程师代替，只管设备运行，只要加速　器出束就认为正常，对于设备的性能参数是否准确完全不　够重视，设备的性能存在着严重问题，甚至使用的是不合格　的设备都不知道，使加速器带故障工作，并在对加速器进行　大型维修后，也不经法定部门检定就投入Ｉ临床辐射治疗。这　些都有可能造成加速器的辐射质、均整度、百分深度剂量曲　线等参数的变化，最终导致辐射治疗剂量的不准确。　五、建议　为保障肿瘤患者的人身辐射安全和提高辐射治疗的　治愈率，基于上述原因，我们特提出如下建议：　１．为确保医用加速器正常辐射治疗．医院物理工程师　应定期对加速器输出剂量进行检测。　２．对于加速器输出剂量的计算方法和所使用的主要　
参数，要严格按照国家检定规程规定进行。　
３．加速器若出现故障，经检修后，必须按ＪＪＧ５８９—２００１　
的要求，经法定计量部门检定合格，方可交付临床使用。　
４．用于校准医用加速器输出剂量的治疗水平电离室　
剂量仪，在确保其正常工作的情况下，方可用于测量与校　
准。治疗水平电离室剂量仪若一旦出现问题，如主机工作　
不正常，要请专业人员检修，绝对不允许带故障工作；治疗　
水平电离室剂量仪的电离室如有严重松动、损坏（裂痕）或　
断裂现象，绝对不允许医院物理工程师私自用胶黏合修　
理，必须经专业技术人员修理，并经法定计量部门检定合　
格后，方可投入临床测量使用。　
５．医院应该配备经专业培训并取得上岗证的物理工　
程师，负责加速器的日常维护与输出剂量校准。　
６．利用加速器作为辐射治疗的医疗单位。除应配备治　
疗水平电离室剂量仪外，还应配备标准散射水模体、温度　
计和气压计等辅助设备。　
作者单位【中国计量科学研究院】圃　

￣ｍ＇Ｈ＇ｉｉ翻，叮．７　６３　

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技术篇ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＳＥＣＴＩＯＮ　
校准与测试　

在测量偶的瓷管上量好炉中心到炉口的长度，并从测量端　
向参考端每隔１０ｍｍ做一记号，标上一４～＋４坐标（假定这段　
区域定为有效工作区）。　
将测量偶和标准偶分别插入如图２所示的孔１和孔２，　
测量端分别处于炉轴线中点同一截面处，并使测量偶处于　
炉轴线上。两支热电偶参考端分别插入冰瓶里，暴露在炉　
外的热电偶部分用能移动的支架固定好。通过转换开关与　
电测设备相连。将检定炉温度设定为１０００％。　
当炉温偏离设定温度±５℃内，变化不大于０．１℃／ｍｉｎ　
时，即开始测量。　
分别读取标准偶和测量偶在炉中心坐标原点（０点）的　
热电动势值。再移动测量偶分别至如图１所示的－４、一３、一２、　
１、０、１、２，３、４各点。每测量一个点时分别读取测量偶和标　
准偶的热电动势值（注意：标准偶的位置始终保持不变，监　
视炉温的变化）。　
每一个点经过４次测量．算出测量偶和标准偶各点的热　电动势平均值。其中标准偶“原点”的热电动势值作为各点　测量偶的参照值。即在测量其他各点的热电动势值　后，　如果标准偶的数值不变（同一温度下），则测量偶在该点热　电动势对坐标原点热电动势　。的差值，换算成温度，即　是轴线上测量点（　）对中心原点（０）的温差。当从一４点到＋４　点测量结束后。可得到检定炉轴向温场分布情况及任意两　点的温差，即是轴向温场的均匀度。其表达式为：　Ｆ　（Ａｔ）　，ｏ＝：（△　）　，０，　｝　（１）　ｏ　式中：（ａｔ）　广测量偶在ｉ点与原点（０点）测得的温　度差：　（ｚＸＥ　）ｉ０　Ｅ　ｉ－Ｅ测０　（２）　式中：（３Ｅ　）　测量偶在ｉ点与０点时，分别测得的　热电动势平均值之差；　广＿＿测量偶在ｉ点测得热电动势　平均值，ｍＶ；　广测量偶在０点测得的热电动势平均　值，ｍＶ。　式（１）的前提，是在ｉ点与０点的测量中，温度保持不　变，即同一温度，由标准偶监视。如果温度（反映在热电势　值上）变化，则应借助标准偶进行修正，即：　（△Ｅ标）　０＝＝Ｅｌ标广Ｅ标０　（３）　式中：（ＡＥ　）　——当测量偶在　点与０点测量时，　由于温度变化标准偶测得热电动势平均值的差值。ｍＶ；　广＿＿当测量偶在ｉ点测量时，标准偶在该点测得的热电　动势的平均值，ｍＶ；雷　当测量偶在０点测量时，标准　偶在该点测得的热电动势的平均值，ｍＶ。　此时，应将这个变化量按式（４）进行修正。　（△Ｅ测）　广　￣（ＺＸＥ　）ｉ－０　（４）　６４　２∞『７．７中■甘■　这样．根据检定炉温场分布情况，求出温度梯度及温　场任意两点间温差等各项指标。　二、热电偶检定炉径向温场的测试方法　选两支标准热电偶。一支作测量偶，另一支作标准偶，　分别插入定位块，如图４的孔１、孔２位置。标准偶固定在　炉轴线上（位置固定不变，监视炉温的变化），两支偶测量　端分别处于炉轴线０点同一截面上，暴露在炉外的热电偶　部分用支架固定好。参考端插到冰瓶里，通过转换开关与　电测设备连接。当炉温度偏离设定温度±５℃内，变化不大　于０．１￣／ｍｉｎ时，开始测量。读取测量偶和标准偶（处于０　点）的热电动势值，然后将定位块旋转９０。、１８０。、２７０。，最　后回到起点。每支偶在各点分别进行４次读数，求其热电　动势的平均值。将标准偶在ｉ点与０点的热电势差值，对　测量偶在各点的热电动势平均值进行修正，换算成温度，　得到检定炉径向温场分布情况。计算各点之间的最大差　值。作为径向温场温差。此测量可在有效工作区的一３、一２、　
１、０、＋１、＋２、＋３截面上进行，类似于轴向温场测量。　

图４　
最终，由轴向和径向温场中找出两个最大差值，这才　
是检定炉真实的温场均匀性指标。　
三、标准不确定度的评定　
以热电偶检定炉轴向温场的测试情况为例，进行不确　
定度的分析。其不确定度主要来源于：　
１．输入量　ｊ和　。热电动势测量的不重复性、电测　
设备误差、转换开关寄生电势、热电偶参考端不为０℃、热　
电偶电极不均匀、炉温波动。　
由于测量是在１２ｈ之内。故可认为测量中标准偶的不　
稳定性降至最低，自身变化忽略不计。　
２．输入量　和　。引入的不确定度，评定方法与三、　
１中的情况相同。　
经计算，测量结果扩展不确定度为０．２６℃，取包含因　
子ｋ＝２。　
四　结束语　
通过上述分析可以看出，本文提出的检定炉温场均匀性　
测试方法简单、易行，不确定度评定比较合理。在此提出，供　
计量部门和有关热电偶检定炉生产、测量工作的人员参考。　
作者单位【辽宁省计量科学研究院】衄　

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