Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN12532:2018

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12532:2018

ISO/ASTM 51649:2015

THỰC HÀNH ĐO LIỀU ÁP DỤNG CHO THIẾT BỊ CHIẾU XẠ CHÙM ĐIỆN TỬ Ở NĂNG LƯỢNG TỪ 300 KEV ĐẾN 25 MEV

Standard practice for dosimetry in an electron beam facility for radiation processing at energies between 300 keV and 25 MeV

Lời nói đầu

TCVN 12532:2018 hoàn toàn tương đương với ISO/ASTM 51649:2015;

TCVN 12532:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F5 Vệ sinh thực phẩm và chiếu xạ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

TCVN 12532:2018 hoàn toàn tương đương với ISO/ASTM 51649:2015, có những thay đổi về biên tập cho phép như sau:

ISO/ASTM 51649:2015	TCVN 12532:2018
Phụ lục A1	Phụ lục A
Phụ lục A2	Phụ lục B
Phụ lục A3	Phụ lục C
Phụ lục A4	Phụ lục D
Phụ lục A5	Phụ lục E
Phụ lục A6	Phụ lục F
Phụ lục A7	Phụ lục G
Phụ lục A8	Phụ lục H
Phụ lục A9	Phụ lục I
Phụ lục A10	Phụ lục J
Phụ lục A11	Phụ lục K

 

THỰC HÀNH ĐO LIỀU ÁP DỤNG CHO THIẾT BỊ CHIẾU XẠ CHÙM ĐIỆN TỬ Ở NĂNG LƯỢNG TỪ 300 KEV ĐẾN 25 MEV

Standard practice for dosimetry in an electron beam facility for radiation processing at energies between 300 keV and 25 MeV

1  Phạm vi áp dụng

1.1  Tiêu chuẩn này đưa ra các quy trình đo liều để đánh giá chất lượng lắp đặt (IQ), đánh giá chất lượng vận hành (OQ), đánh giá hiệu quả (PQ) và các quá trình xử lý thường xuyên ở các thiết bị chiếu xạ chùm điện tử.

1.2  Dải năng lượng chùm điện tử nêu trong tiêu chuẩn này từ 25 keV đến 300 keV, mặc dù có một số thảo luận về các nguồn năng lượng khác.

1.3  Đo liều chỉ là một phần của chương trình bảo đảm chất lượng tổng thể để tuân thủ các thực hành sản xuất tốt được sử dụng trong các ứng dụng xử lý bằng bức xạ. Các phép đo khác ngoài đo liều có thể được yêu cầu cho các ứng dụng cụ thể như tiệt trùng các vật phẩm chăm sóc sức khỏe và bảo quản thực phẩm.

1.4  Hiện đã có các tiêu chuẩn cụ thể dùng trong tiệt trùng các vật phẩm chăm sóc sức khỏe bằng bức xạ và chiếu xạ thực phẩm. Đối với biện pháp tiệt trùng các vật phẩm y tế bằng bức xạ, xem TCVN 7393-1 (ISO 11137-1) (Yêu cầu) và TCVN 7393-3 (ISO 11137-3) (Hướng dẫn về các vấn đề đo liều). Đối với chiếu xạ thực phẩm, xem TCVN 12076 (ISO 14470). Các đối tượng nằm trong phạm vi áp dụng của các tiêu chuẩn này, thì ưu tiên sử dụng chúng. Thông tin về hiệu quả hoặc giới hạn liều quy định đối với các sản phẩm thực phẩm không nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn này [xem TCVN 7511 (ASTM F 1355) và TCVN 7413 (ASTM F1356), TCVN 12079 (ASTM F1736) và TCVN 7415 (ASTM F 1885)).

1.5  Tiêu chuẩn này nằm trong bộ các tiêu chuẩn đưa ra khuyến cáo về việc thực hiện và sử dụng đúng phép đo liều trong xử lý bằng bức xạ. Tiêu chuẩn này thường được sử dụng kết hợp với TCVN 12303 (ISO/ASTM 52628).

CHÚ THÍCH 1: Đối với hướng dẫn hiệu chuẩn các hệ đo liều thường xuyên, xem TCVN 12019 (ISO/ASTM 51261). Để được hướng dẫn thêm về việc sử dụng các hệ đo liều cụ thể, xem các tiêu chuẩn có liên quan. Để xem liều bức xạ đối với bức xạ dạng xung, xem Báo cáo số 34 của ICRU.

1.6  Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn. Trách nhiệm của người sử dụng tiêu chuẩn này là phải tự xác lập các tiêu chuẩn thích hợp về thực hành an toàn và sức khỏe và xác định khả năng áp dụng các giới hạn quy định trước khi sử dụng.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

2.1  Các tiêu chuẩn ASTM

TCVN 7413 (ASTM F 1356), Hướng dẫn chiếu xạ thịt gia súc và gia cầm tươi, đông lạnh hoặc chế biến để kiểm soát các vi sinh vật gây bệnh và các vi sinh vật khác.

TCVN 7415 (ASTM F 1885) Tiêu chuẩn hướng dẫn chiếu xạ gia vị, thảo mộc, rau thơm dạng khô để kiểm soát vi sinh vật gây bệnh và các vi sinh vật khác.

TCVN 7511 (ASTM F 1355), Tiêu chuẩn hướng dẫn chiếu xạ nông sản tươi như một biện pháp xử lý kiểm dịch thực vật.

TCVN 12079 (ASTM F 1736) Hướng dẫn chiếu xạ để kiểm soát vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật gây hư hỏng trên cá và động vật không xương sống dùng làm thực phẩm.

TCVN 12534 (ASTM E 2232), Hướng dẫn lựa chọn và sử dụng phương pháp toán học để tính liều hấp thụ trong các ứng dụng xử lý bằng bức xạ.

ASTM E 170, Terminology Relating to Radiation Measurements and Dosimetry (Thuật ngữ liên quan đến các phép đo bức xạ và đo liều).

2.2  Các tiêu chuẩn ISO/ASTM

TCVN 7910 (ISO/ASTM 51275), Bảo vệ bức xạ – Thực hành sử dụng hệ đo liều phim nhuộm màu bức xạ.

TCVN 8230 (ISO/ASTM 51539), Hướng dẫn sử dụng dụng cụ chỉ thị nhạy bức xạ.

TCVN 8234 (ISO/ASTM 51702), Thực hành đo liều áp dụng cho thiết bị chiếu xạ gamma.

TCVN 8769 (ISO/ASTM 51818) Thực hành đo liều áp dụng cho thiết bị chùm điện tử để xử lý chiếu xạ ở năng lượng từ 80 keV đến 300 keV.

TCVN 12019 (ISO/ASTM 51261), Bảo vệ bức xạ – Thực hành hiệu chuẩn hệ đo liều thường quy cho xử lý bức xạ.

TCVN 12020 (ISO/ASTM 51608), Bảo vệ bức xạ – Thực hành đo liều trong một cơ sở xử lý bức xạ bằng tia X (bức xạ hãm) với năng lượng trong khoảng từ 50 keV đến 7,5 MeV.

TCVN 12021 (ISO/ASTM 51707), Bảo vệ bức xạ – Hướng dẫn đánh giá độ không đảm bảo đo trong đo liều xử lý bức xạ.

TCVN 12303 (ISO/ASTM 52628), Bảo vệ bức xạ – Thực hành đo liều trong xử lý bằng bức xạ.

TCVN 12533 (ISO/ASTM 52303), Hướng dẫn lập bản đồ liều hấp thụ trong thiết bị chiếu xạ.

ISO/ASTM 52701, Guide for performance characterization of dosimeters and dosimetry systems for use in radiation processing (Hướng dẫn đặc tính hiệu năng của liều kế và hệ đo liều để dùng trong xử lý bằng bức xạ).

2.3  Tiêu chuẩn ISO

TCVN 7393-1 (ISO 11137-1), Tiệt khuẩn các sản phẩm chăm sóc sức khỏe – Bức xạ – Phần 1: Yêu cầu triển khai, xác nhận giá trị sử dụng và kiểm soát thường quy quá trình tiệt khuẩn đối với thiết bị y tế.

TCVN 7393-3 (ISO 11137-3), Tiệt khuẩn các sản phẩm chăm sóc sức khỏe – Bức xạ – Phần 3: Hướng dẫn các vấn đề về đo liều.

TCVN 12076 (ISO 14470), Chiếu xạ thực phẩm – Yêu cầu đối với việc xây dựng, xác nhận giá trị và kiểm soát thường xuyên đối với quá trình chiếu xạ bằng bức xạ ion hóa để xử lý thực phẩm.

TCVN ISO 10012:2007, Hệ thống quản lý đo lường – Yêu cầu đối với quá trình đo và thiết bị đo.

TCVN ISO/IEC 17025:2007 (ISO/IEC 17025:2005), Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn.

2.4  Báo cáo của Ủy ban Quốc tế về đơn vị và các phép đo bức xạ (ICRU)

Báo cáo số 34 của ICRU, The Dosimetry of Pulsed Radiation (Đo liều bức xạ dạng xung).

Báo cáo số 35 của ICRU, Radiation Dosimetry: Electron Beams with Energies Between 1 and 50 MeV (Đo liều bức xạ: Chùm điện tử có năng lượng từ 1 MeV đến 50 MeV).

Báo cáo số 37 của ICRU, Stopping Powers for Electrons and Positrons (Năng lượng hãm đối với electron và positron).

Báo cáo số 80 của ICRU, Dosimetry Systems for Use in Radiation Processing (Hệ đo liều dùng trong xử lý bằng bức xạ).

Báo cáo số 85a của ICRU, Fundamental units and quantites for ionizing radiation (Đơn vị và đại lượng cơ bản trong bức xạ ion hóa).

2.5  Báo cáo của Ủy ban phối hợp về hướng dẫn đo lường (JCGM)

JCGM 100:20081), Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement (Đánh giá dữ liệu đo lường – Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1  Định nghĩa

3.1.1

Liều hấp thụ (D) [absorbed dose (D)]

Lượng năng lượng bức xạ ion hóa truyền cho một đơn vị khối lượng vật chất xác định.

3.1.1.1  Giải thích: (1) Đơn vị đo liều hấp thụ trong đơn vị đo quốc tế SI là gray (Gy). 1 Gy tương đương với sự hấp thụ 1 Jun trên 1 kilogam vật chất xác định (1 Gy = 1 J/kg). Biểu thức toán học là tỷ số giữa  và dm, trong đó  là năng lượng hấp thụ trung bình mà bức xạ ion hóa truyền cho khối vật chất có khối lượng là dm. (Xem Báo cáo số 85a của ICRU).

3.1.1.2  Giải thích: (2) liều hấp thụ đôi khi còn được gọi là liều.

3.1.2

Phòng thử nghiệm được công nhận (approved laboratory)

Phòng thử nghiệm được cơ quan có thẩm quyền công nhận theo TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/IEC 17025) hoặc có hệ thống chất lượng phù hợp với các yêu cầu của TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/IEC 17025).

3.1.2.1  Giải thích: sử dụng phòng thử nghiệm được cơ quan có thẩm quyền công nhận hoặc phòng thử nghiệm hiệu chuẩn khác được công nhận theo TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/1EC 17025) hoặc theo các tiêu chuẩn tương đương để đảm bảo liên kết chuẩn quốc gia hoặc chuẩn quốc tế. Giấy chứng nhận hiệu chuẩn được cung cấp bởi phòng thử nghiệm không có chứng nhận hoặc công nhận chính thức sẽ không được xem là có liên kết chuẩn quốc gia hoặc chuẩn quốc tế.

3.1.3

Cường độ chùm trung bình (average beam current)

Cường độ chùm điện tử phát ra trung bình theo thời gian; đối với máy gia tốc xung, giá trị trung bình này được lấy trên một lượng lớn các xung (xem Hình 1).

3.1.4

Độ dài chùm (beam length)

Kích thước của vùng chiếu xạ dọc theo hướng chuyển động của sản phẩm tại khoảng cách quy định từ cửa sổ máy gia tốc (xem Hình 2).

3.1.4.1  Giải thích: Độ dài chùm vuông góc với độ rộng chùm và với các trục của chùm điện tử. Trong trường hợp sản phẩm đứng yên trong quá trình chiếu xạ, độ dài “chùm” và “độ rộng chùm” có thể hoán đổi nhau.

Hình 1 – Ví dụ minh họa cường độ chùm dạng xung (l_puise), cường độ chùm trung bình (l_avg), độ rộng xung (W) và tốc độ lặp lại (f) đối với máy gia tốc xung

3.1.5

Độ rộng chùm (beam width)

Kích thước của vùng chiếu xạ vuông góc với hướng chuyển động của sản phẩm tại khoảng cách quy định từ cửa sổ máy gia tốc (xem Hình 2).

3.1.5.1  Giải thích: Đối với thiết bị chiếu xạ có hệ băng chuyền, độ rộng chùm thường vuông góc với hướng chuyển động của băng chuyền (xem Hình 2). Độ rộng chùm được xác định là khoảng cách giữa hai điểm dọc theo mặt cắt liều, tại mức xác định từ vùng liều cực đại trong mặt cắt liều (xem Hình 3). Một số kỹ thuật khác nhau để tạo ra các chùm điện tử có độ rộng đủ để bao phủ cả vùng sản phẩm được xử lý, ví dụ: sử dụng phương pháp quét điện tử chùm hẹp (trong trường hợp đó độ rộng chùm cũng là độ rộng quét), các phần tử đặt cách xa tiêu điểm, các lá tán xạ.

Hình 2 – Sơ đồ biểu diễn độ dài chùm và độ rộng chùm đối với chùm dạng quét sử dụng hệ băng chuyền

Hình 3 – Ví dụ về sự phân bổ liều chùm điện tử dọc theo hướng quét khi độ rộng chùm được ghi lại ở mức phân đoạn xác định f của liều cực đại trung bình D_max

3.1.6

Vật liệu thay thế (compensating dummy)

Xem sản phẩm mô phỏng.

3.1.7

Phân bố liều theo độ sâu (depth dose distribution)

Sự thay đổi liều hấp thụ theo độ sâu tính từ bề mặt tới của vật liệu được chiếu xạ.

3.1.7.1  Giải thích: Các phân bố liều điển hình dọc theo trục của chùm trong các vật liệu đồng nhất được tạo ra bởi chùm điện tử đơn năng tới thông thường được nêu trong Phụ lục B.

3.1.8

Tỷ số đồng đều liều (dose uniformity ratio)

Tỷ số giữa liều cực đại và liều cực tiểu trong sản phẩm chiếu xạ.

3.1.8.1  Giải thích: Khái niệm này cũng được gọi là tỷ số liều cực đại/liều cực tiểu.

3.1.9

Hệ đo liều (dosimetry system)

Hệ được dùng để đo liều hấp thụ bao gồm các liều kế, các dụng cụ đo liều và các chuẩn tham chiếu có liên quan cũng như các quy trình sử dụng chúng.

3.1.10

Năng lượng chùm điện tử (electron beam energy)

Động năng của điện tử được gia tốc trong chùm. Đơn vị: Jun (J).

3.1.10.1  Giải thích: Đơn vị electron vôn (eV) thường được dùng làm đơn vị của năng lượng (chùm) điện tử, trong đó 1 eV= 1,602 x 10^–19 J. Trong xử lý bằng bức xạ, khi các chùm có phổ năng lượng điện tử rộng thường được sử dụng, thì thuật ngữ năng lượng có thể xảy ra nhất (E_p) và năng lượng trung bình (E_a) là các thuật ngữ chung. Năng lượng này được liên kết với quãng chạy của chùm điện tử thực tế Rp và độ sâu một nửa giá trị R₅₀ theo công thức thực nghiệm (xem Hình 4 và Phụ lục D).

D_e: là liều tại bề mặt chùm đi vào;

R_opt: là độ sâu mà tại đó liều ở phần suy giảm của đồ thị bằng D_e;

R₅₀: là độ sâu mà tại đó liều giảm đến 50 % so với giá trị cực đại;

R_50e: là độ sâu mà tại đó liều giảm đến 50 % liều D_e;

R_p: là độ sâu khi đường thẳng ngoại suy của đồ thị suy giảm gặp trục độ sâu.

Hình 4 – Sự phản bố liều theo độ sâu điển hình đối với chùm điện tử trong vật liệu đồng nhất

3.1.11

Thiết bị chùm điện tử (electron beam facility)

Thiết lập sử dụng các điện tử mang năng lượng được tạo ra bởi các máy gia tốc hạt để chiếu xạ sản phẩm.

3.1.12

Phổ năng lượng điện tử (electron energy spectrum)

Hàm phân bố các điện tử theo năng lượng.

3.1.13

Đánh giá chất lượng lắp đặt (installation qualification)

IQ

Quá trình thu nhận và tập hồ sơ nhằm chứng minh thiết bị, dụng cụ được cung cấp và lắp đặt theo đúng quy định kỹ thuật.

3.1.14

Đánh giá chất lượng vận hành (operational qualification)

OQ

Quá trình thu nhận và lập hồ sơ nhằm chứng minh thiết bị, dụng cụ được lắp đặt hoạt động trong giới hạn đã định khi sử dụng theo đúng quy trình vận hành.

3.1.15

Đánh giá hiệu quả (performance qualification)

PQ

Quá trình thu nhận và lập hồ sơ nhằm chứng minh rằng thiết bị, dụng cụ được lắp đặt hoạt động theo đúng quy trình vận hành, thực hiện phù hợp với tiêu chí đã định và sản phẩm xử lý đáp ứng quy định kỹ thuật.

3.1.16

Đơn vị nạp hàng (process load)

Thể tích vật liệu có cấu hình nạp hàng xác định được chiếu xạ như một đơn vị độc lập.

3.1.17

Chu trình chiếu xạ (production run)

Một loạt các đơn vị nạp hàng chứa cùng một loại vật liệu hoặc sản phẩm có đặc tính hấp thu bức xạ giống nhau, được chiếu xạ liên tiếp với cùng một dải liều hấp thụ quy định.

3.1.18

Vật liệu chuẩn (reference material)

Vật liệu đồng nhất có các đặc tính tán xạ và hấp thụ bức xạ đã biết được sử dụng để thiết lập các đặc trưng của quá trình chiếu xạ, chẳng hạn như độ đồng đều quét, sự phân bố liều theo độ sâu và độ tái lập của liều đi vào.

3.1.19

Mặt phẳng tham chiếu (reference plane)

Mặt phẳng được lựa chọn nằm trong vùng bức xạ và vuông góc với trục của chùm điện tử.

3.1.20

Vị trí giám sát thường xuyên (routine monitoring position)

Vị trí mà liều hấp thụ được theo dõi trong suốt quá trình xử lý thường xuyên để đảm bảo sản phẩm nhận được liều hấp thụ quy định đối với quá trình.

3.1.20.1  Giải thích: Vị trí này có thể là vị trí liều cực tiểu hoặc cực đại trong đơn vị nạp hàng hoặc có thể là vị trí thay thế thuận tiện ở trong, trên hoặc gần đơn vị nạp hàng mà tại vị trí này mối quan hệ của liều với liều cực tiểu và cực đại được thiết lập.

3.1.21

Sản phẩm mô phỏng (simulated product)

Vật liệu có các đặc tính hấp thụ và tán xạ giống sản phẩm, vật liệu hoặc chất cần chiếu xạ.

3.1.21.1  Giải thích: Sản phẩm mô phỏng được sử dụng để thay thế cho sản phẩm, vật liệu hoặc chất cần chiếu xa khi xác định đặc tính của máy chiếu xạ. Khi được sử dụng trong các chu trình chiếu xạ thường xuyên để bù vào sự thiếu hụt sản phẩm, sản phẩm mô phỏng đôi khi được gọi là vật liệu thay thế. Khi được sử dụng để lập bản đồ liều, sản phẩm mô phỏng đôi khi được gọi là vật liệu giả.

3.1.22

Độ sâu chuẩn hóa (standardized depth)

Độ dày của vật liệu hấp thụ được biểu thị bằng khối lượng trên đơn vị diện tích, bằng tích của độ sâu trong vật liệu t và mật độ ρ.

3.1.22.1 Giải thích: Nếu m là khối lượng của vật liệu bên dưới diện tích A của vật liệu mà chùm đi qua thì:

Đơn vị đo quốc tế SI của z là kg/cm², tuy nhiên, thực tế thường biểu thị t bằng centimet (cm) và ρ bằng gam trên centimet khối (g/cm³), nên z được tính bằng gam trên centimet vuông (g/cm²). Độ sâu chuẩn hóa cũng có thể được gọi là mật độ bề mặt, mật độ diện tích, độ sâu-khối lượng hoặc độ dày-khối lượng.

3.2  Định nghĩa về các thuật ngữ dùng riêng trong tiêu chuẩn này

3.2.1

Công suất chùm (beam power)

Tích của năng lượng chùm điện tử trung bình và cường độ chùm trung bình.

3.2.2

Điểm chùm (beam spot)

Hình dạng của chùm điện tử chưa quét lên mặt phẳng tham chiếu.

3.2.3

Quãng chạy gần đúng giảm dần liên tục [continuous-slowing-down-approximation (CSDA) range], r₀ Chiều dài đường dịch chuyển trung bình của hạt tích điện khi hạt bị làm chậm dần đến trạng thái nghỉ, được tính bằng phương pháp gần đúng giảm dần liên tục.

3.2.3.1  Giải thích: Trong phương pháp tính gần đúng này, tỷ số hao hụt năng lượng tại mọi điểm dọc theo đường biên được giả định bằng tổng công suất dừng. Sự biến thiên hao hụt năng lượng bị bỏ qua. Quãng CSDA thu được bằng cách tích phân nghịch đảo tổng công suất dừng đối với năng lượng. Giá trị của r₀ cho dải rộng các năng lượng điện tử và cho nhiều loại vật liệu có thể thu được từ Báo cáo số 37 của ICRU.

3.2.4

Chu trình làm việc (đối với máy gia tốc xung) [duty cycle (for a pulsred accelerator)]

Khoảng thời gian chùm có hiệu quả.

3.2.4.1  Giải thích: Chu trình làm việc bằng tích của độ rộng xung (w), tính bằng giây và tốc độ xung (f), tính bằng số xung trên giây.

3.2.5

Quãng chạy của chùm điện tử (electron beam range)

Khoảng cách xuyên qua của chùm điện tử trong vật liệu hấp thụ cụ thể dọc theo trục của chùm các điện tử tới trên vật liệu.

3.2.6

Quãng chạy của chùm điện tử ngoại suy (extrapolated electron range), R_ex

Độ sâu trong vật liệu đồng nhất đến điểm mà tại đó tiếp tuyến tại điểm dốc nhất (điểm uốn) trên phần giảm dần thẳng đứng của đường phân bổ liều theo độ sâu cắt trục chiều sâu (xem Hình B.6 trong Phụ lục B).

3.2.7

Độ sâu một nửa đầu vào (half-entrance depth), R_50e

Độ sâu trong vật liệu đồng nhất mà tại đó liều hấp thụ giảm đi 50 % giá trị liều tại bề mặt đầu vào của vật liệu (xem Hình 4).

3.2.8

Độ sâu một nửa giá trị (half-value depth), R₅₀

Độ sâu trong vật liệu đồng nhất mà tại đó liều hấp thụ giảm đi 50 % giá trị liều cực đại (xem Hình 4).

3.2.9

Độ dày tối ưu (optimum thickness), R_opt

Độ sâu trong vật liệu đồng nhất mà tại đó liều hấp thụ bằng liều hấp thụ trên bề mặt vật liệu (xem Hình 4).

3.2.10

Quãng chạy của chùm điện tử thực tế (practical electron range), Rp

Độ sâu trong vật liệu đồng nhất đến điểm mà tại đó tiếp tuyến tại điểm dốc nhất (điểm uốn) trên phần giảm dần gần thẳng đứng của đường phân bố liều theo độ sâu cắt đường nền tia X (xem Hình B.6 trong Phụ lục B).

3.2.10.1  Giải thích: Độ xuyên qua có thể được đo từ sự phân bố liều theo độ sâu trong vật liệu đã cho bằng thực nghiệm. Các dạng khác của quãng chạy của chùm điện tử được tìm thấy trong các tài liệu đo liều, ví dụ, quãng chạy của chùm điện tử ngoại suy thu được từ dữ liệu liều theo độ sâu và quãng chạy gần đúng giảm dần liên tục. Quãng chạy của chùm điện tử thường được biểu thị theo khối lượng trên đơn vị diện tích (kg/m²), nhưng đôi khi dưới dạng độ dày chùm (m) đối với vật liệu quy định.

3.2.11

Cường độ chùm dạng xung, đối với máy gia tốc xung (pulse beam current, for a plused accelerator)

Cường độ chùm được lấy trung bình trên các sóng đỉnh (sai lệch) của chùm sóng dòng xung.

3.2.11.1  Giải thích: Giá trị của cường độ chùm dạng xung có thể được tính bằng l_avg/wf, trong đó l_avg là cường độ chùm trung bình, w là độ rộng xung và l là tốc độ xung (xem Hình 5).

3.2.12

Tốc độ xung (đối với máy gia tốc xung) [pulse rate (for a pulsed accelerator)], f

Tần số xung lặp lại tính bằng Hz hoặc số xung trên giây.

3.2.12 Giải thích: Đại lượng này liên quan đến tần suất lặp lai.

Trục ngang: thời gian, tính bằng µs

Trục đứng: Cường độ chùm dạng xung, tính bằng mA

Hình 5 – Sóng dòng xung điển hình phát từ máy gia tốc tuyến tính S-Band

3.2.13

Độ rộng xung (đối với máy gia tốc xung) [pulse width (for a pulsed accelerator)], w

Khoảng thời gian giữa hai điểm đầu và cuối các biên của sóng dòng xung mà ở đó cường độ dòng bằng 50 % giá trị đình của nó (xem Hình 5).

3.2.14

Chùm dạng quét (scanned beam)

Chùm điện tử được quét tới quét lui bằng trường điện từ biến đổi.

3.2.14.1 Giải thích: Phổ biến nhất là quét một chiều (độ rộng chùm), mặt dù quét hai chiều (độ rộng và độ dài chùm) có thể được sử dụng cùng với các chùm điện tử cường độ lớn để tránh quá nhiệt chùm thoát ra ở cửa sổ máy gia tốc hoặc sản phẩm bên dưới đầu quét.

3.2.15

Tần số quét (scan frequency)

Số chu trình quét trong một giây.

3.2.16

Độ đồng đều quét (scan uniformity)

Mức độ đồng đều của liều đo được dọc theo hướng quét.

3.3  Định nghĩa về các thuật ngữ khác dùng trong tiêu chuẩn này có liên quan đến phép đo bức xạ và đo liều có thể tham khảo trong ASTM E 170. Định nghĩa trong ASTM E 170 phù hợp với Báo cáo số 85a của ICRU, do đó, Báo cáo số 85a của ICRU có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo thay thế.

4  Ý nghĩa và ứng dụng

4.1  Nhiều loại sản phẩm và vật liệu được chiếu xạ thường xuyên tại các liều đã định trong thiết bị chiếu xạ chùm điện tử để bảo quản hoặc thay đổi các đặc tính của chúng. Các yêu cầu về đo liều có thể khác nhau phụ thuộc vào quá trình xử lý bằng bức xạ và mục đích sử dụng cuối cùng của sản phẩm. Một số các quá trình xử lý trong đó liều có thể được sử dụng được nêu dưới đây:

4.1.1  Polyme hóa các monome và ghép các monome trên các polyme;

4.1.2  Khâu mạch hoặc phân hủy các polyme;

4.1.3  Xử lý các nguyên liệu phức hợp;

4.1.4  Tiệt trùng các vật phẩm chăm sóc sức khỏe;

4.1.5  Khử trùng các sản phẩm tiêu dùng;

4.1.6  Chiếu xạ thực phẩm (kiểm soát ký sinh trùng và vi khuẩn gây bệnh, tiêu diệt sinh vật gây hại và kéo dài thời hạn sử dụng);

4.1.7  Kiểm soát các vi khuẩn gây bệnh và độc tố trong nước uống;

4.1.8  Kiểm soát các vi khuẩn gây bệnh và độc tố trong chất thải rắn hoặc lỏng;

4.1.9  Biến đổi các đặc tính của các dụng cụ bán dẫn;

4.1.10  Tạo màu cho đá quý và các vật liệu khác; và

4.1.11  Nghiên cứu các hiệu ứng bức xạ lên vật liệu.

4.2  Đo liều được sử dụng như biện pháp giám sát quá trình chiếu xạ.

CHÚ THÍCH 2: Đo liều với liên kết chuẩn phép đo và độ không đảm bảo đo đã biết là cần thiết cho các quá trình xử lý bằng bức xạ quy định như tiệt trùng các vật phẩm chăm sóc sức khỏe (xem TCVN 7393-3 (ISO 11137-1) và Tài liệu tham khảo [1-3]) và bảo quản thực phẩm (xem TCVN 12076 (ISO 14470) và Tài liệu tham khảo [4]). Đo liều có thể ít quan trọng đối với các quá trình xử lý khác, như biến đổi polyme, mà có thể được đánh giá bằng các thay đổi về đặc tính vật lý và hóa học của vật liệu chiếu xạ. Tuy nhiên, đo liều thường xuyên có thể được sử dụng để theo dõi độ tái lập của quá trình xử lý.

CHÚ THÍCH 3: Liều đã đo thường được mô tả là liều hấp thụ trong nước. Độ hấp thụ của các vật liệu trong các vật dụng y tế dùng một lần và thực phẩm là tương đương với độ hấp thụ bức xạ ion hóa của nước. Liều hấp thụ trong các vật liệu không phải là nước có thể được xác định bằng cách sử dụng các hệ số chuyển đổi^[5,6].

4.3  Quá trình chiếu xạ thường yêu cầu liều hấp thụ cực tiểu để đạt được hiệu quả mong muốn. Cũng có thể có giới hạn liều cực đại mà sản phẩm có thể chịu được trong khi vẫn đáp ứng các thông số kỹ thuật hoặc quy định kỹ thuật. Đo liều là cần thiết, vì đo liều được sử dụng để xác định cả hai giới hạn liều cực tiểu và cực đại trong quá trình nghiên cứu và phát triển và cũng được sử dụng để chứng minh sản phẩm được chiếu xạ thường xuyên nằm trong các giới hạn này.

4.4  Sự phân bố liều trong sản phẩm phụ thuộc vào đặc tính của đơn vị nạp hàng, các điều kiện chiếu xạ và các thông số vận hành.

4.5  Hệ đo liều phải được hiệu chuẩn bằng các liên kết chuẩn quốc gia và quốc tế và độ không đảm bảo đo đã biết.

4.6  Trước khi sử dụng thiết bị chiếu xạ, cần xác định đặc tính của thiết bị để xác định hiệu quả của nó trong việc lặp lại các liều phân phối đã biết mà có thể kiểm soát được. Điều này liên quan đến việc kiểm tra và hiệu chuẩn thiết bị xử lý và hệ đo liều.

4.7  Trước khi bắt đầu quá trình xử lý bằng bức xạ, thiết bị phải được đánh giá xác nhận. Điều này liên quan đến việc thực hiện các đánh giá chất lượng lắp đặt (IQ), đánh giá chất lượng vận hành (OQ) và đánh giá hiệu quả (PQ), dựa trên các thông số của quá trình đã được thiết lập để đảm bảo sản phẩm được chiếu xạ trong giới hạn quy định.

4.8  Để đảm bảo sự phân phối liều là đồng nhất và có thể lặp lại trong quá trình đã đánh giá xác nhận, việc kiểm soát quá trình xử lý thường xuyên đòi hỏi các quy trình đã được lập thành văn bản đối với các hoạt động được thực hiện trước, trong và sau chiếu xạ, chẳng hạn như để đảm bảo cấu hình nạp sản phẩm phù hợp và để giám sát các thông số vận hành quan trọng và đo liều thường xuyên.

5  Đặc tính nguồn bức xạ

5.1  Các nguồn điện tử được xem xét trong tiêu chuẩn này là hoạt động trực tiếp (làm sụt áp) hoặc hoạt động gián tiếp [tần số radio) (RF)] hoặc máy gia tốc chạy bằng năng lượng vi sóng. Các nguồn này được nêu trong Phụ lục A.

6  Hồ sơ

6.1  Hồ sơ về thiết bị chiếu xạ phải được lưu giữ phù hợp với yêu cầu của hệ thống quản lý chất lượng. Đặc biệt, tất cả các tài liệu có liên quan đến thiết bị phải được lưu giữ trong suốt quá trình hoạt động của thiết bị và các hồ sơ có liên quan đến sản phẩm phải được lưu giữ trong suốt thời hạn sử dụng của sản phẩm.

7  Lựa chọn và hiệu chuẩn hệ đo liều

7.1  Lựa chọn hệ đo liều

7.1  TCVN 12303 (ISO/ASTM 52628) quy định các yêu cầu đối với việc lựa chọn hệ đo liều, cần đặc biệt lưu ý đến các quãng chạy của điện tử đã giới hạn có thể làm tăng gradient liều thông qua độ dày của liều kế. Vấn đề này có thể được giảm thiểu bằng cách chọn các liều kế màng mỏng.

7.1.2  Khi lựa chọn hệ đo liều, cần lưu ý đến hiệu ứng của các đại lượng ảnh hưởng lên độ nhạy của liều kế (xem ISO/ASTM 52701)

7.1.3  Các hệ đo liều khác nhau có thể được chọn cho các phép đo liều khác nhau do có các yêu cầu khác nhau, ví dụ: hệ đo liều dùng để lập bản đồ liều và hệ đo liều dùng để giám sát thường xuyên.

7.2  Hiệu chuẩn hệ đo liều

7.2.1  Hệ đo liều phải được hiệu chuẩn theo TCVN 12019 (ISO/ASTM 51261) và theo quy trình hướng dẫn sử dụng, trong đó quy định chi tiết quá trình hiệu chuẩn và các yêu cầu đảm bảo chất lượng.

7.2.2  Hiệu chuẩn hệ đo liều là một phần của hệ thống quản lý phép đo.

8  Đánh giá chất lượng lắp đặt

8.1  Tiến hành đánh giá chất lượng lắp đặt (IQ) để thu được các văn bản tài liệu chứng minh rằng thiết bị chiếu xạ và các thiết bị phụ trợ đã được cung cấp và lắp đặt theo các quy định kỹ thuật.

8.2  Quy định kỹ thuật của thiết bị chiếu xạ chùm điện tử phải được lập thành văn bản theo thỏa thuận giữa bên cung cấp và người vận hành thiết bị. Thỏa thuận này phải bao gồm các chi tiết liên quan dưới đây:

8.2.1  Các quy trình vận hành đối với máy chiếu xạ và các hệ băng chuyền kết hợp.

8.2.2  Các quy trình thử nghiệm và kiểm tra đánh giá chất lượng đối với quá trình xử lý và thiết bị phụ trợ, bao gồm cả phần mềm kết hợp để chứng minh thiết bị hoạt động theo đúng quy định kỹ thuật. Phương pháp kiểm tra phải được lập thành văn bản và các kết quả phải được ghi lại.

8.2.3  Mọi thay đổi của máy chiếu xạ trong suốt quá trình lắp đặt.

8.2.4  Các đặc tính của chùm điện tử (như năng lượng điện tử, cường độ chùm trung bình, độ rộng và độ đồng đều chùm) phải được xác định và ghi lại.

8.2.5  Các quy định kỹ thuật đối với thiết bị trong quá trình sản phẩm di chuyển qua vùng chiếu xạ.

CHÚ THÍCH 4: Các phép đo liều được tiến hành trong đánh giá chất lượng lắp đặt thường giống như phép đo được tiến hành trong đánh giá chất lượng vận hành (OQ). Chi tiết về các phép đo liều này được nêu trong đánh giá chất lượng vận hành.

8.2.6  Đánh giá chất lượng lắp đặt thường liên quan đến các phép đo độ xuyên qua của chùm, độ rộng và độ đồng đều chùm có thể được sử dụng để đánh giá quá trình nhằm chứng minh các đặc tính hiệu năng của thiết bị.

8.2.7  Đường cong hiệu chuẩn của hệ đo liều thu được bằng cách chiếu xạ liều kế tại một thiết bị khác có các đặc tính vận hành tương tự có thể được sử dụng cho các phép đo liều này, nhưng để đảm bảo các phép đo liều là đáng tin cậy, đường cong hiệu chuẩn phải được kiểm tra xác nhận trong các điều kiện thực tế sử dụng.

CHÚ THÍCH 5: Hiệu chuẩn trong các điều kiện sử dụng gần đúng chỉ có thể được thực hiện sau đánh giá chất lượng lắp đặt và sau khi thiết lập các cài đặt vận hành xử lý và các quy trình kiểm soát quá trình thích hợp.

9  Đánh giá chất lượng vận hành

9.1  Đánh giá chất lượng vận hành (OQ) được thực hiện để mô tả đặc tính hiệu năng của thiết bị chiếu xạ có liên quan đến độ tái lập liều đến sản phẩm.

CHÚ THÍCH 6: Có thể phải tiến hành phép đo liều để đánh giá chất lượng vận hành sử dụng đường cong hiệu chuẩn hệ đo liều thu được bằng cách chiếu xạ tại thiết bị khác. Đường cong hiệu chuẩn này cần được kiểm tra xác nhận ngay và áp dụng các hiệu chỉnh đối với phép đo liều đánh giá chất lượng vận hành, khi cần.

CHÚ THÍCH 7: Các hệ đa chùm có thể được mô tả riêng hoặc trong thiết bị kết hợp.

9.2  Các phép đo liều đánh giá chất lượng vận hành liên quan được mô tả chi tiết trong Phụ lục B đến Phụ lục I. Các phép đo này thường bao gồm các yếu tố dưới đây:

9.2.1  Ước lượng sự phân bố liều theo độ sâu và năng lượng chùm điện tử

Sự phân bổ liều theo độ sâu được đo bằng liều kế chiếu xạ đặt thành chồng các tấm trong vật liệu đồng nhất hoặc đặt các liều kế hoặc dải liều kế ở góc thẳng với chất hấp thụ đồng nhất. Xem Phụ lục B và Phụ lục C. Năng lượng chùm điện tử có thể được xác định bằng cách sử dụng các mối quan hệ đã thiết lập giữa năng lượng chùm và các thông số phân bố liều theo độ sâu. Phương pháp được sử dụng để tính năng lượng chùm phải được quy định. Xem Phụ lục D.

9.2.2  Liều là hàm của cường độ chùm trung bình, độ rộng chùm và tốc độ băng chuyền

Liều đến sản phẩm được chiếu xạ trong thiết bị chiếu xạ chùm điện tử tỷ lệ thuận với cường độ chùm trung bình (l) và tỷ lệ nghịch với tốc độ băng chuyền (V), độ rộng chùm (W_b), đối với năng lượng chùm điện tử đã cho. Mối quan hệ này có giá trị khi sản phẩm được chuyển qua vùng bức xạ vuông góc với độ rộng chùm. Điều này được biểu thị bằng Công thức (1):

                                                                                           (1)

Trong đó:

D  là liều hấp thụ, tính bằng Gy;

l  là cường độ chùm trung bình, tính bằng A;

V  là tốc độ băng chuyền, tính bằng m.s^–1;

W_b  là độ rộng chùm, tính bằng m;

K  là độ dốc của đường thẳng mối quan hệ trong Công thức (1), tính bằng (Gy.m²)/(A.2).

Để xác định mối quan hệ theo đường thẳng này, liều phải được đo tại vị trí cụ thể và đối với một mô hình chiếu xạ cụ thể sử dụng một lượng các bộ thông số cường độ chùm, tốc độ băng chuyền và độ rộng chùm đã chọn đến toàn bộ dài vận hành của thiết bị. Xem Phụ lục E.

9.2.3  Độ rộng chùm

Độ rộng chùm được đo bằng cách đặt các dải liều kế hoặc các liều kế riêng biệt ở các khoảng đã chọn trên toàn bộ độ rộng chùm và ở các khoảng cách xác định từ cửa sổ chùm. Xem Phụ lục F

9.2.4  Độ đồng đều chùm

9.2.4.1  Đối với chùm dạng quét phải đảm bảo có đủ sự chống lấn giữa các lần quét ở tốc độ dự kiến cao nhất sản phẩm đi qua vùng chiếu xạ.

9.2.4.2  Đối với chùm dạng quét và chùm dạng xung phải đảm bảo có đủ sự chồng lấn giữa các xung của chùm theo hướng quét ở tần số quét dự kiến cao nhất và tần số xung dự kiến thấp nhất.

9.2.4.3  Đối với chùm quét và chùm xung, cần có thông tin về đường kính chùm, vì mức độ chồng lấn giữa các đường quét và các xung có thể tính được nếu biết kích thước và hình dạng của điểm chùm. Điểm chùm có thể được đo bằng cách chiếu các liều kế hoặc các tấm liều kế màng mỏng ở khoảng cách xác định từ cửa sổ chùm. Xem Phụ lục G.

9.2.5  Sự phân bố liều trong vật liệu chuẩn

Sự phân bố liều trong vật liệu chuẩn đồng nhất phải được đo bằng cách đặt các liều kế tại vị trí xác định trong vật liệu. Xem Phụ lục H.

9.2.6  Sự gián đoạn quá trình

Sự gián đoạn quá trình có thể xảy ra, ví dụ: do sự phân bố cường độ chùm bị lỗi hoặc do băng chuyền dừng lại. Ảnh hưởng của sự gián đoạn quá trình cần phải được xác định để có thể đưa ra các quyết định về khả năng bố trí sản phẩm. Xem Phụ lục I.

9.3  Các phép đo trong 9.2 phải được lặp lại đủ số lần (ba lần hoặc nhiều hơn ba lần) để ước lượng sự biến thiên của thông số vận hành dựa trên việc đánh giá thống kê các phép đo liều.

CHÚ THÍCH 8: Có thể thu được một ước lượng về sự biến thiên của thông số vận hành từ sự phân tán giữa các phép đo liều lập lại được thực hiện tại các thời điểm khác nhau, sử dụng các cài đặt thông số vận hành giống hệt nhau. Sự biến thiên liều đo được này gồm hai thành phần: độ không đảm bảo đo và sự biến thiên thông số vận hành và thường rất khó để tách riêng hai thành phần này. Do đó, sự biến thiên liều đo được thường là sự kết hợp của cả hai thành phần.

9.3.1  Dựa vào sự biến thiên đã ước lượng của các thông số vận hành, có thể xác định được sự biến thiên liều nếu các thông số đáp ứng các quy định kỹ thuật của phép đo.

CHÚ THÍCH 9: Các quy định kỹ thuật có thể được điều chỉnh khi dữ liệu từ các nghiên cứu đánh giá chất lượng vận hành lặp lại được tích lũy.

9.4  Đánh giá lại chất lượng

Các phép đo đánh giá chất lượng vận hành phải được lặp lại ở các khoảng thời gian xác định bằng quy trình đã được người sử dụng lập thành văn bản và theo các thay đổi tiếp theo mà có thể ảnh hưởng đến liều hoặc sự phân bố liều. Các khoảng thời gian này phải được chọn để đảm bảo thiết bị chiếu xạ vận hành liên tục theo đúng quy định kỹ thuật. Việc đánh giá lại chất lượng thường được tiến hành theo chu kỳ hằng năm với các lần đánh giá lại chất lượng cụ thể ở các khoảng thời gian ngắn hơn trong chu kỳ này. Nếu các phép đo đánh giá lại chất lượng cho thấy máy chiếu xạ đã thay đổi trong các phép đo đánh chất lượng vận hành trước đó thì sau đó có thể phải lặp lại đánh giá hiệu quả (PQ).

9.4.1  Xem Phụ lục K ví dụ về các thay đổi có thể dẫn đến lặp lại đánh giá chất lượng vận hành.

10  Đánh giá hiệu quả

10.1  Đánh giá hiệu quả (PQ) sử dụng sản phẩm cụ thể để chứng minh thiết bị vận hành liên tục theo các tiêu chí đã định trước để đưa ra liều quy định, từ đó thu được sản phẩm đáp ứng các yêu cầu cụ thể. Vì vậy, mục đích của đánh giá hiệu quả là thiết lập tất cả các thông số quá trình đáp ứng các yêu cầu về liều hấp thụ. Điều này được thực hiện bằng cách thiết lập sự phân bố liều trong khắp đơn vị nạp hàng đối với một cách nạp sản phẩm cụ thể. Các thông số quá trình chính bao gồm năng lượng chùm điện tử, cường độ chùm, các thông số hệ thống xử lý vật liệu (tốc độ băng chuyền hoặc thời gian chiếu xạ), độ rộng chùm, các đặc tính của đơn vị nạp hàng và điều kiện chiếu xạ.

10.2  Khi tiến hành lập bản đồ liều đánh giá hiệu quả để chứng minh sản phẩm được chiếu xạ đến các liều yêu cầu để đạt được hiệu quả mong muốn và liều cho phép cực đại. Đối với hướng dẫn về lập bản đồ liều trong sản phẩm đánh giá hiệu quả, xem TCVN 12533 (ISO/ASTM 52303).

CHÚ THÍCH 10: Không tiến hành các bước lập bản đồ liều ở liều giống như liều được dùng để chiếu xạ sản phẩm. Ví dụ, việc sử dụng liều cao hơn có thể giúp cho hệ đo liều được dùng trong dải vận hành chính xác hơn, qua đó nâng cao độ chính xác chung của lập bản đồ liều. Điều này có thể được chấp nhận nếu chứng minh được mối quan hệ tuyến tính trong 9.2.2.

10.3  Trong một số trường hợp lập bản đồ liều đánh giá chất lượng vận hành có thể được dùng như lập bản đồ liều đánh giá hiệu quả. Ví dụ, trường hợp xử lý chiếu xạ các khe rộng có chiều dài không xác định hoặc trong trường hợp không có nhiều hơn một đơn vị nạp hàng được chiếu xạ trong thiết bị tại một thời điểm nhất định. Trong hầu hết các trường hợp khác như tiệt trùng vật dụng y tế, cần tiến hành lập bản đồ liều trong sản phẩm đánh giá hiệu quả cụ thể.

10.4  Cách nạp hàng để chiếu xạ sản phẩm phải được thiết lập cho từng loại sản phẩm. Quy định kỹ thuật bao gồm:

10.4.1  Kích thước và mật độ khối lượng của đơn vị nạp hàng;

10.4.2  Thành phần của sản phẩm và tất cả các mức bao gói;

10.4.3  Hướng của sản phẩm trong bao gói, và

10.4.4  Hướng của sản phẩm với hệ thống xử lý vật liệu và hướng của chùm điện tử.

10.5  Các liều kế phải được đặt trong toàn bộ thể tích của đơn vị nạp hàng [xem TCVN 12533 (ISO/ASTM 52303)]. Chọn các cách bố trí mà có thể xác định hầu hết các vị trí cực trị liều. Các liều kế được đặt tập trung tại các vùng dự kiến nhận được liều cực đại và cực tiểu nhiều hơn số liều kế được đặt tại các vùng có thể nhận liều trung gian. Ngoài ra, đặt các liều kế tại vị trí giám sát được sử dụng trong quá trình chiếu xạ thường xuyên.

10.6  Liều kế được sử dụng để lập bản đồ liều phải phát hiện các liều và gradient liều có thể xuất hiện trong các sản phẩm chiếu xạ. Các liều kế màng mỏng dạng tấm hoặc dạng dải có thể hữu ích cho việc thu thập thông tin này.

CHÚ THÍCH 11: Chiếu xạ sản phẩm phức hợp, ví dụ: chiếu xạ nhiều vật dụng y tế, thường tạo thành các gradient liều khi liều có thể thay đổi theo hệ số từ 10 hoặc lớn hơn 10 trong khoảng cách milimet, chẳng hạn như đối với lập bản đồ liều các thành phần kim loại nhỏ. Cần sử dụng các hệ liều kế có thể đo liều chính xác trong các điều kiện này. Điều này có thể liên quan đến việc sử dụng các liều kế màng mỏng được phân tích trên các thiết bị đo có độ phân giải không gian cao.

10.7  Một số liều kế có bao gói bảo vệ. Để lập bản đồ liều, có thể cần sử dụng các liều kế không có bao gói bảo vệ để đặt các liều kế gần với bề mặt sản phẩm.

10.7.1  Sử dụng các liều kế không có bao gói bảo vệ có thể dẫn đến việc chiếu xạ các liều kế trong các điều kiện khác với các điều kiện hiệu chuẩn. Đối với các trường hợp như vậy, cần kiểm tra tính hợp lệ của đường cong hiệu chuẩn.

10.7.2  Có thể tiến hành kiểm tra xác nhận đường cong hiệu chuẩn bằng cách chiếu xạ đồng thời các liều kế không được bao gói như vậy và các liều kế chuẩn tham chiếu khi lập bản đồ liều, cần đảm bảo rằng hai liều kế nhận được cùng một liều khi sử dụng các phantom chiếu xạ thích hợp.

10.7.3  Áp dụng hệ số hiệu chính đối với các kết quả bản đồ liều được xác định từ việc phân tích các liều kế dùng để lập bản đồ liều đã chiếu xạ và liều kế chuẩn tham chiếu.

10.8  Trong quá trình lập bản đồ liều đánh giá hiệu quả, xác định các vị trí và độ lớn của liều cực tiểu và liều cực đại, cũng như liều ở vị trí giám sát thường xuyên.

10.9  Cần tính tỷ số giữa liều cực đại và liều cực tiểu (tỷ số đồng đều liều, DUR). Nếu vị trí giám sát thường xuyên được sử dụng để giám sát quá trình thì tỷ số giữa liều cực đại và cực tiểu và liều ở vị trí giám sát cần được tính và được lưu lại. Tỷ số này được sử dụng trong kiểm soát quá trình (xem 11.1.3).

10.10  Các phép đo lập bản đồ liều đánh giá hiệu quả phải được lặp lại với một lượng vừa đủ các đơn vị nạp hàng để cho phép đánh giá thống kê và mô tả đặc tính của dữ liệu phân bố liều.

CHÚ THÍCH 12: “Một lượng đủ các đơn vị nạp hàng” thường tối thiểu là ba đơn vị. Tuy nhiên, để thu được mức độ tin cậy cao hơn trong kết quả đo thì cần sử dụng số phép đo lớn hơn.

10.11  Đối với các đơn vị nạp hàng không đầy hoàn toàn, thực hiện đánh giá hiệu năng giống như đối với các đơn vị nạp hàng đầy.

10.11.1  Trong một số trường hợp, các thay đổi về sự phân bổ liều do nạp không đầy có thể được giảm thiểu bằng cách làm đầy đơn vị nạp hàng bằng sản phẩm mô phỏng.

CHÚ THÍCH 13: Nếu sản phẩm mô phỏng được sử dụng thì các quy trình phải được thực hiện để tách sản phẩm này ra khỏi sản phẩm sau khi chiếu xạ.

10.12  Đối với các máy chiếu xạ được sử dụng ở chế độ chiếu xạ vật liệu dòng chảy rời, việc lập bản đồ như mô tả ở trên có thể không khả thi. Trong trường hợp này, các cực trị liều hấp thụ có thể được ước lượng bằng cách dùng một lượng các liều kế thích hợp và cho sản phẩm đi qua vùng chiếu xạ. Phải sử dụng đủ số liều kế để thu được kết quả có ý nghĩa thống kê. Việc tính toán các cực trị liều hấp thụ có thể là một lựa chọn thích hợp^[7,8].

CHÚ THÍCH 14: Trong trường hợp các liều yêu cầu không đáp ứng được các giá trị của các thông số vận hành được sử dụng trong nghiên cứu bản đồ liều, thì các thông số này có thể được thu nhỏ để đạt được nếu yêu cầu với điều kiện chứng minh được mối quan hệ tuyến tính trong 9.2.2. có thể có trường hợp các giá trị của các thông số vận hành trong lập bản đồ liều được chọn cố ý để phù hợp với một hệ đo liều cụ thể.

10.13  Cần lặp lại quá trình lập bản đồ liều đánh giá hiệu quả nếu sản phẩm bị thay đổi, mà có ảnh hưởng đáng kể đến liều hoặc sự phân bố liều hoặc nếu các phép đo đánh giá chất lượng lắp đặt cho thấy thiết bị chiếu xạ bị thay đổi. Lý do để đưa ra các quyết định phải được lập thành văn bản.

10.14  Lập bản đồ liều khi chiếu xạ ở nhiệt độ cao hoặc thấp

10.14.1  Một số ứng dụng đòi hỏi chiếu xạ ở nhiệt độ khác với nhiệt độ hiệu chuẩn liều kế, như chiếu xạ thực phẩm đông lạnh hoặc chiếu xạ các sản phẩm dược phẩm trong nitơ lỏng để giảm các ảnh hưởng bất lợi của bức xạ lên sản phẩm.

10.14.2  Đối với các ứng dụng này, lập bản đồ liều hấp thụ có thể được thực hiện với sản phẩm mô phỏng hoặc sản phẩm thực ở nhiệt độ mà kết quả đo liều không bị ảnh hưởng.

CHÚ THÍCH 15: Điều này đòi hỏi không có thay đổi bất kỳ thông số nào (ngoài nhiệt độ) mà có thể ảnh hưởng đến liều hấp thụ trong quá trình xử lý sản phẩm nóng hoặc lạnh.

10.14.3  Trong quá trình xử lý thường xuyên trong đó sản phẩm được giữ ở nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn trong suốt quá trình chiếu xạ, các liều kế chỉ được đặt ở vị trí giám sát thường xuyên sao cho cách ly khỏi các ảnh hưởng của nhiệt độ sản phẩm.

10.14.4  Có thể thực hiện lập bản đồ liều của sản phẩm ở nhiệt độ sản phẩm thực tế, sử dụng hệ do liều được hiệu chính ở nhiệt độ xử lý đã định.

10.15  Tỷ số đồng đều liều không được chấp nhận

10.15.1  Nếu lập bản đồ liều cho thấy liều cực tiểu hoặc cực đại hoặc cả hai liều trong quá trình xử lý là không thể chấp nhận được thì có thể thay đổi các thông số quá trình để giảm tỷ số đồng đều liều đến mức chấp nhận được. Ngoài ra, có thể cần phải thay đổi cấu hình sản phẩm trong đơn vị nạp hàng hoặc hình dạng, kích thước hoặc dạng dòng chảy của đơn vị nạp hàng.

10.15.2  Thay đổi các đặc tính của chùm, ví dụ bằng cách tối ưu hóa năng lượng chùm điện tử, có thể thay đổi các cực trị liều. Các phương pháp khác để thay đổi các cực trị tiểu có thể được sử dụng, như sử dụng bộ tiêu âm, chất tán xạ và phản xạ.

10.15.3  Chiếu xạ từ hai mặt thường được sử dụng để đạt được sự phân bổ liều chấp nhận được. Đối với chiếu xạ hai mặt, độ lớn và vị trí của các cực trị liều thường khác với độ lớn và vị trí của các cực trị liều khi chiếu xạ một mặt. Các thay đổi nhỏ về mật độ hoặc độ dày của sản phẩm trong đơn vị nạp hàng hoặc các thay đổi trong năng lượng chùm điện tử có thể gây ra các thay đổi lớn về liều hấp thụ và sự phân bố của liều trong sản phẩm khi chiếu xạ hai mặt so với khi chiếu xạ một mặt.

10.15.4  Chiếu xạ từ nhiều hơn hai mặt có thể được sử dụng để giảm tỷ số đồng đều liều.

10.15.5  Đối với một số trường hợp, có thể cần thiết kế lại đơn vị nạp hàng để đạt được tỷ số đồng nhất liều chấp nhận được.

11  Kiểm soát quá trình thường xuyên

11.1  Đối với quá trình xử lý sản phẩm thường xuyên, chọn các thông số quá trình đã được thiết lập trong đánh giá hiệu năng. Cường độ chùm trung bình l và tốc độ băng chuyền V có thể cài đặt theo cách sao cho tỷ số l/V có giá trị giống như trong đánh giá hiệu quả và trong quá trình xử lý sản phẩm thường xuyên.

CHÚ THÍCH 16: Ví dụ, nếu cường độ chùm điện tử dưới 20 % thì tốc độ băng chuyền phải giảm số phần trăm như vậy để nhận được liều hấp thụ giống nhau.

11.1.1  Các thông số vận hành (năng lượng chùm, cường độ chùm, độ rộng chùm và tốc độ băng chuyền) phải được giám sát và ghi lại liên tục trong suốt quá trình. Các khoảng thời gian đo phải được chọn để đảm bảo thiết bị chiếu xạ vận hành liên tục theo đúng quy định kỹ thuật.

11.1.2  Liều tại vị trí giám sát thường xuyên phải được người vận hành thiết bị đo ở các khoảng thời gian quy định. Các khoảng thời gian phải được chọn để kiểm tra xác nhận máy chiếu xạ vận hành trong giới hạn quy định, do đó đảm bảo đạt được các quy định kỹ thuật của sản phẩm.

CHÚ THÍCH 18: Thực hành thông thường là đặt các liều kế ở mức tối thiểu – khi bắt đầu và kết thúc một chu trình chiếu xạ. Việc đặt liều kế thường xuyên hơn trong chu trình chiếu xạ có thể làm giảm nguy cơ thải bỏ sản phẩm nếu có một số lỗi vận hành.

CHÚ THÍCH 19: Một số quá trình, như biến đổi các đặc tính của vật liệu có thể không yêu cầu đo liều.

11.1.3  Giới hạn cho phép đối với sự biến thiên của các thông số vận hành được giám sát (11.1.2) và liều thường xuyên đo được (11.1.3) phải được thiết lập.

11.2  Các quy trình phải được thực hiện theo các mô tả trong trường hợp các thông số vận hành được giám sát hoặc liều thường đo vượt quá các quy định kỹ thuật.

11.3  Đối với một số máy chiếu xạ vật liệu dòng chảy rời (ví dụ: như chiếu xạ chất lỏng hoặc ngũ cốc dạng rời), trong quá trình xử lý thường xuyên, không thể đặt các liều kế tại vị trí có liều cực tiểu và cực đại hoặc tại vị trí giám sát thường xuyên đã định. Trong các trường hợp này, thêm một số liều kế vào dòng sản phẩm ở đoạn đầu, giữa và gần cuối của chu trình chiếu xạ. Mỗi một bộ phép đo liều hấp thụ cần vài liều kế để đảm bảo nằm trong mức độ tin cậy nhất định, mà liều hấp thụ cực tiểu (và liều hấp thụ cực đại, nếu một giới hạn đã quy định) được phân phối. Quy trình này đòi hỏi tốc độ dòng chảy và dạng dòng liều kế phải giống như tốc độ và dạng dòng sản phẩm.

CHÚ THÍCH 20: Trong trường hợp không thực hiện được đo liều khi xử lý thường xuyên vật liệu dạng rời, cần dựa vào việc kiểm soát thông số vận hành hoặc phân tích điểm cuối sản phẩm. Đối với một số quá trình, có thể xác định liều trung bình, liều cực đại và cực tiểu trong các thí nghiệm dùng mẫu vật liệu chiếu xạ hoặc các sản phẩm thay thế. Tính toán các cực trị liều cũng có thể được chấp nhận. Tính ổn định của sự phân bố liều có thể được đảm bảo bằng cách giám sát tất cả các thông số vận hành tới hạn và thực hiện lặp lại quy trình đánh giá hiệu quả ở các khoảng thời gian thích hợp.

11.4  Dụng cụ chỉ thị nhạy bức xạ

Dụng cụ chỉ thị nhạy bức xạ có thể được sử dụng để kiểm soát chất lượng và dùng cho các mục đích đánh giá, kiểm kê. Đối với các quá trình chiếu xạ nhiều lần, một dụng cụ chỉ thị có thể được dán trước mỗi lần đi qua trên mặt đối diện với chùm điện tử để nhận biết số lần đơn vị nạp hàng đi qua. Tuy nhiên, sử dụng dụng cụ chỉ thị nhạy bức xạ không thể thay cho đo liều. Đối với thông tin về việc sử dụng các dụng cụ chỉ thị nhạy bức xạ, xem TCVN 8230 (ISO/ASTM 51539).

11.5  Sự gián đoạn quá trình

Nếu có sự gián đoạn quá trình theo kế hoạch hoặc không theo kế hoạch, ví dụ: do mất điện, mà ảnh hưởng đến quá trình (ví dụ: độ đồng đều liều) và sản phẩm (ví dụ: ảnh hưởng của thời gian dừng) thì phải đánh giá.

12  Chứng nhận

12.1  Lập hồ sơ

12.1.1  Lập hồ sơ về thiết bị: Ghi lại hoặc tra cứu việc hiệu chuẩn và bảo trì thiết bị và dụng cụ để kiểm soát hoặc đo liều phân phối trong sản phẩm.

12.1.2  Thông số quá trình: Ghi lại các giá trị về thông số quá trình (xem 11.1) có ảnh hưởng đến liều hấp thụ cùng với đầy đủ thông tin về việc nhận biết các thông số này đối với các chu trình chiếu xạ cụ thể.

12.1.3  Dữ liệu đo liều: Ghi lại và lập hồ sơ tài liệu tất cả các kết quả đo liều trong đánh giá chất lượng lắp đặt, đánh giá chất lượng vận hành, đánh giá hiệu quả và quá trình xử lý sản phẩm thường xuyên. Bao gồm: thời gian, ngày tháng, loại sản phẩm, cách nạp sản phẩm và liều hấp thụ của tất cả các sản phẩm được xử lý.

12.1.4  Độ không đảm bảo đo trong đo liều: Bao gồm các ước lượng độ không đảm bảo đo của liều hấp thụ (xem Điều 13) trong các hồ sơ và báo cáo, khi thích hợp.

12.1.5  Nhật ký thiết bị: Ghi lại ngày, tháng lô sản phẩm được xử lý, thời gian bắt đầu và kết thúc chu trình chiếu xạ. Ghi tên người vận hành thiết bị, cũng như bất cứ điều kiện đặc biệt nào của máy chiếu xạ hoặc thiết bị mà có ảnh hưởng đến liều hấp thụ trong sản phẩm.

12.1.6  Nhận dạng sản phẩm: Đảm bảo rằng mỗi lô sản phẩm được chiếu xạ có dấu hiệu để phân biệt với tất cả các lô sản phẩm khác trong cơ sở chiếu xạ. Các dấu hiệu này sẽ được sử dụng trên tất cả các tài liệu liên quan đến lô sản phẩm.

12.2  Xem xét lại và cấp chứng chỉ

12.2.1  Trước khi đưa sản phẩm chiếu xạ ra bên ngoài để sử dụng, phải xem xét lại ghi lại các kết quả đo liều và các giá trị thông số vận hành để chứng minh sự phù hợp với các quy định kỹ thuật.

12.2.2  Phê duyệt và chứng nhận liều hấp thụ trong sản phẩm cho mỗi chu trình chiếu xạ, theo chương trình bảo đảm chất lượng thiết bị đã thiết lập. Chứng chỉ phải do người có thẩm quyền cấp, như đã được ghi trong chương trình bảo đảm chất lượng.

12.2.3  Kiểm tra tất cả các hồ sơ ở các khoảng thời gian quy định để đảm bảo rằng hồ sơ là chính xác và đầy đủ. Nếu có thiếu sót thì phải có hành động khắc phục.

12.3  Thời gian lưu hồ sơ

12.3.1  Sắp xếp tất cả tài liệu gắn với mỗi chu trình chiếu xạ ví dụ: bản sao vận đơn, chứng chỉ chiếu xạ, hồ sơ kiểm soát quá trình chiếu xạ. Lưu giữ hồ sơ trong khoảng thời gian quy định theo chương trình đảm bảo chất lượng và phải có sẵn hồ sơ cho việc kiểm tra khi có yêu cầu.

13  Độ không đảm bảo đo

13.1  Tất cả các phép đo liều cần kèm theo ước lượng độ không đảm bảo đo (JCGM 100). Các quy trình thích hợp được nêu trong TCVN 12021 (ISO/ASTM 51707) và TCVN 12019 (ISO/ASTM 51261).

13.1.1  Tất cả các thành phần của độ không đảm bảo đo cần bao gồm trong đánh giá, gồm cả độ không đảm bảo đo sinh ra khi hiệu chuẩn, sự biến thiên liều kế, độ tái lập của thiết bị và hiệu ứng của các đại lượng ảnh hưởng. Phép phân tích định lượng đầy đủ các thành phần của độ không đảm bảo được xem là bảng thành phần của độ không đảm bảo đo và thường được thể hiện ở dạng bảng. Thông thường, bảng thành phần của độ không đảm bảo đo sẽ xác định được tất cả các thành phần quan trọng của độ không đảm bảo đo, cùng với các phương pháp ước lượng, phân bố thống kê và độ lớn của chúng.

 

Phụ lục A

(Tham khảo)

Các loại thiết bị chiếu xạ chùm điện tử

A.1  Thiết kế thiết bị chiếu xạ chùm điện tử

A.1.1  Việc thiết kế thiết bị chiếu xạ ảnh hưởng đến sự phân phối liều hấp thụ trong sản phẩm. Do vậy, khi thiết kế cần xem xét đến việc thực hiện các phép đo liều hấp thụ cần thiết trong đánh giá chất lượng lắp đặt, đánh giá chất lượng vận hành, đánh giá hiệu quả và giám sát thường xuyên^[1].

A.1.2  Thiết bị chiếu xạ chùm điện tử bao gồm hệ thống máy gia tốc chùm điện tử; hệ thống xử lý sản phẩm; hệ thống che chắn an toàn bức xạ cho nhân viên, vùng nạp hàng, dỡ hàng và khu vực bảo quản; thiết bị phụ trợ để cấp điện, làm mát, thông gió, v.v…; phòng kiểm soát thiết bị, phòng thử nghiệm đo liều, phòng thử nghiệm sản phẩm và phòng cho nhân viên. Hệ thống máy gia tốc chùm điện tử bao gồm nguồn bức xạ, thiết bị để phân tán chùm điện tử trên sản phẩm, hệ thống kiểm soát và các thiết bị liên quan^[1].

A.1.3  Loại máy gia tốc:

A.1.3.1  Các máy gia tốc điện tử công nghiệp thường được sử dụng có thể được phân loại là máy gia tốc hoạt động trực tiếp hoặc máy gia tốc hoạt động gián tiếp. Các máy gia tốc hoạt động trực tiếp (còn gọi là máy gia tốc sụt áp) có thể phân phối các chùm thường lên tới 5 MeV. Máy gia tốc hoạt động gián tiếp, như các máy gia tốc nguồn tần số vô tuyến hoặc vi sóng được nâng đến năng lượng cao hơn.

A.1.4  Các đặc tính của máy gia tốc nguồn vi sóng^[9-15]

A.1.4.1  Các điện tử được đưa vào bộ phận gia tốc (còn được gọi là “ống dẫn sóng gia tốc”) từ một bộ phun. Các điện tử được gia tốc đến năng lượng cuối cùng trong bộ phận gia tốc. Năng lượng gia tốc chùm được cung cấp từ máy phát cao tần vi sóng dạng xung. Tần số cộng hưởng của bộ phận gia tốc thường trong dải từ 1300 MHz đến 3000 MHz. Năng lượng vi sóng thường được cung cấp bởi một bộ khuếch đại klystron.

A.1.4.2  Bộ phận gia tốc là một ống dẫn vi sóng năng lượng cao có các khoang cộng hưởng trong đó tốc độ pha của vi sóng nhỏ hơn tốc độ ánh sáng.

A.1.4.3  Năng lượng chùm điện tử phụ thuộc vào mức năng lượng vi sóng và cường độ chùm điện tử được đưa vào.

A.1.4.4  Chùm điện tử thường dạng xung.

CHÚ THÍCH A.1: Đối với các máy gia tốc xung sử dụng chùm dạng quét, mối quan hệ giữa tần số xung, tần số quét của chùm và tốc độ bảng chuyền có thể ảnh hưởng đến sự phân bố liều được phân phối. Sự phối hợp không đúng các thông số này có thể gây ra biến thiên liều không chấp nhận được (xem 9.2.4 và Phụ lục G).

A.1.5  Các đặc tính của máy gia tốc nguồn tần số vô tuyến^{[16, 17]}

A.1.5.1  Các điện tử được đưa vào máy gia tốc từ bộ phun. Các điện tử được gia tốc đến năng lượng cuối cùng sau khi đi qua bộ phận gia tốc. Năng lượng để gia tốc chùm được cung cấp bởi một máy phát tần số vô tuyến (rf) dạng sóng liên tục hoặc dạng xung (cw) sử dụng một ống chân không loại ống ba cực (triôt) hoặc ống bốn cực (tetrôt).

A.1.5.2  Bộ phận gia tốc thường là một khoang cộng hưởng nhưng có thể sử dụng nhiều hơn một khoang để đạt được năng lượng điện tử cao hơn. Các điện tử cũng có thể đạt được năng lượng cao hơn bằng cách đi qua lại liên tục trong cùng một khoang. Tần số cộng hưởng thường trong dải từ 100 MHz đến 200 MHz.

A.1.5.3  Năng lượng chùm điện tử phụ thuộc vào cường độ này của điện trường rf, mức năng lượng điện trường và cường độ chùm điện tử được đưa vào. Năng lượng điện tử thường được tạo ra bởi các máy gia tốc nguồn điện trường nằm trong dài từ 1 MeV đến 10 MeV.

A.1.6  Đặc tính của các máy gia tốc sụt áp^{[14, 15]}

A.1.6.1  Các điện tử được đưa vào máy gia tốc từ bộ phun. Các điện tử được gia tốc đến năng lượng cuối cùng thông qua hiệu điện thế (điện áp). Bộ phun được đặt trong một thiết bị đầu cuối được giữ ở hiệu điện thế âm tương ứng với năng lượng điện tử cuối cùng. Các điện tử được gia tốc đến điện áp đất.

A.1.6.2  Chùm điện tử có thể có dạng dòng một chiều (dc) không đổi hoặc dòng dạng xung.

A.1.6.3  Năng lượng của các điện tử chủ yếu được kiểm soát bởi điện áp trên thiết bị đầu cuối được tạo ra bởi các máy phát cao áp một chiều hoặc dạng xung để tạo thành các vùng điện trường mạnh. Năng lượng điện tử được tạo ra bởi các máy gia tốc sụt áp dùng cho quá trình chiếu xạ hiện nay thường là 5 MeV và thấp hơn, mặc dù các máy gia tốc tĩnh điện có thể tạo ra năng lượng lên đến 25 MeV.

A.1.6.4  Bộ phun, thiết bị đầu cuối điện áp cao và thiết bị nạp điện đầu cuối được đặt trong bình áp suất lớn, chứa đầy khí hoặc chất lỏng cách điện để ngăn sự cố về điện. Các hệ thống mạnh nhất sử dụng các mạch chính lưu nhiều tầng để chuyển đổi dòng xoay chiều điện áp thấp (ac) thành suất dòng một chiều điện áp cao (dc).

A.1.7  Xử lý vật liệu

A.1.7.1  Sự phân bố liều hấp thụ trong sản phẩm có thể bị ảnh hưởng bởi hệ thống xử lý vật liệu. Ví dụ về các hệ thống thường được sử dụng là:

A.1.7.2  Băng chuyền hoặc giá treo

Vật liệu được đặt trên giá treo hoặc băng chuyền đi qua chùm điện tử. Tốc độ của băng chuyền hoặc giá treo được kiểm soát kết hợp với cường độ chùm điện tử và độ rộng chùm sao cho đạt được liều yêu cầu. Liều cũng phụ thuộc vào số lượng sản phẩm đi qua chùm.

A.1.7.3  Hệ cấp liệu dạng quay cuộn (Roll-to-roll)

Hệ cấp liệu dạng quay cuộn (cũng được gọi là dạng quay ống) được sử dụng cho các loại ống, dây, cáp điện và các sản phẩm dạng tấm liền. Tốc độ của hệ cấp liệu được kiểm soát kết hợp với cường độ chùm điện tử và độ rộng chùm sao cho đạt được liều yêu cầu. Liều cũng tùy thuộc vào cách thức sản phẩm được sắp xếp trong quá trình chiếu xạ và số lần sản phẩm đi qua chùm.

A.1.7.4  Hệ vật liệu dòng chảy rời:

Để chiếu xạ chất lỏng hoặc vật liệu dạng hạt như ngũ cốc hoặc các viên chất dẻo có thể sử dụng hệ vận chuyển dòng chảy rời đi qua vùng chiếu xạ. Vì vận tốc dòng các phần riêng lẻ của sản phẩm không thể được kiểm soát nên tốc độ trung bình của sản phẩm kết hợp với các đặc tính chùm và các thông số phân tán chùm sẽ xác định liều hấp thụ trung bình.

A.1.7.5  Quá trình chiếu xạ tĩnh

Đối với các quá trình chiếu xạ ở liều cao, vật liệu có thể được đặt dưới chùm và không di chuyển. Làm mát có thể được yêu cầu để loại bỏ nhiệt được tích lũy bởi sản phẩm trong quá trình xử lý. Thời gian chiếu xạ được kiểm soát kết hợp với cường độ chùm điện tử, độ dài và độ rộng chùm để đạt được liều yêu cầu.

A.1.7.6  Đối với các thiết bị sử dụng băng chuyền di chuyển liên tục (ví dụ: hệ cấp liệu dạng cuộn quay và hệ dòng chảy rời để vận chuyển sản phẩm đi qua vùng chiếu xạ), băng chuyền hoặc tốc độ sản phẩm xác định thời gian chiếu xạ. Do đó, khi các thông số vận hành khác được giữ cố định, tốc độ băng chuyền sẽ xác định liều hấp thụ trong sản phẩm.

CHÚ THÍCH A.2: tốc độ băng chuyền và cường độ chùm có thể cùng được điều chỉnh sao cho sự biến thiên một trong các đại lượng này làm thay đổi tương ứng đại lượng kia để duy trì giá trị liều hấp thụ không đổi.

A.1.7.7  Đối với các thiết bị chiếu xạ sản phẩm trong khi sản phẩm đứng yên trong vùng chiếu xạ, thì thời gian chiếu xạ sẽ xác định liều hấp thụ trong sản phẩm khi các thông số vận hành khác được giữ không đổi.

A.1.8  Các điều kiện ảnh hưởng đến liều hấp thụ

Liều hấp thụ trong đơn vị nạp hàng phụ thuộc một phần vào các thông số vận hành: đặc tính chùm, các thông số phân tán chùm, xử lý vật liệu và mối quan hệ bên trong giữa chúng. Liều hấp thụ cũng phụ thuộc vào đặc tính đơn vị nạp hàng và điều kiện chiếu xạ. Các thông số vận hành này được kiểm soát bởi các máy gia tốc khác nhau và các thông số thiết bị khác.

A.1.9  Đặc tính chùm

A.1.9.1  Hai đặc tính chính của chùm mà ảnh hưởng đến liều hấp thụ là phổ năng lượng điện tử và cường độ chùm trung bình. Phổ năng lượng điện tử ảnh hưởng đến sự phân bố liều theo độ sâu trong sản phẩm (xem Phụ lục B). Ngoài một số thông số vận hành khác, cường độ chùm trung bình cũng ảnh hưởng đến suất liều trung bình.

A.1.9.2  Các đặc tính quan trọng của chùm bao gồm:

(1) Năng lượng chùm điện tử;

(2) Cường độ chùm trung bình;

(3) Cường độ chùm tại đỉnh (đối với máy gia tốc xung);

(4) Năng lượng chùm trung bình;

(5) Năng lượng chùm tại đỉnh (đối với máy gia tốc xung);

(6) Chu kỳ làm việc (đối với máy gia tốc xung);

(7) Tốc độ xung (hoặc lặp lại hoặc đại diện);

(8) Độ rộng xung (đối với máy gia tốc xung) và

(9) Kích thước chùm.

CHÚ THÍCH A.3: Phổ năng lượng điện tử của chùm điện tử tới có thể được đặc trưng bởi năng lượng chùm điện tử trung bình (E_a) và năng lượng chùm điện tử có thể xảy ra nhất (E_p) (xem Phụ lục C). Một nam châm phân tích năng lượng có thể được sử dụng để phân tích chi tiết phổ năng lượng.

CHÚ THÍCH A.4: Phổ năng lượng của chùm được phân phối đến sản phẩm có thể bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi một nam châm điện uốn cong chùm ở một góc xác định khi một dòng điện cụ thể được cung cấp cho nam châm điện. Các điện tử nằm ngoài dải năng lượng có thể chấp nhận được hấp thụ bởi các ống chuẩn trực trong hệ thống uốn.

A.1.10  Sự phân tán chùm

A.1.10.1  Sự phân tán điểm chùm điện tử để thu được chùm điện tử có độ rộng đủ để bao phủ toàn bộ vùng xử lý sản phẩm có thể đạt được bằng các kỹ thuật khác nhau. Các kỹ thuật này bao gồm phương pháp quét điện tử một chùm hẹp hoặc sử dụng các phần tử đặt cách xa tiêu điểm hoặc các lá tán xạ.

A.1.10.2  Các phép đo quan trọng sự phân tán chùm bao gồm

(1) Độ rộng chùm;

(2) Độ dài chùm;

(3) Sự biến thiên liều dọc theo độ rộng và độ dài chùm; và

(4) Chùm trung tâm đối với vùng chiếu xạ.

CHÚ THÍCH A.5: Ngoài một số thông số vận hành khác thì độ rộng chùm có ảnh hưởng đến suất liều. Đối với một máy gia tốc xung, việc quét một chùm hẹp có thể tạo thành liều dạng xung tại các điểm dọc theo độ rộng chùm. Điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của các liều kế khi chúng nhạy với các biến thiên về liều (xem Phụ lục B).

A.1.11  Mô tả thiết bị: Việc mô tả các thiết bị chùm điện tử cần bao gồm các điều dưới đây:

A.1.11.1  Quy định kỹ thuật và đặc tính của máy gia tốc;

A.1.11.2  Mô tả về cấu trúc và cách vận hành của tất cả thiết bị xử lý vật liệu kết hợp;

A.1.11.3  Mô tả hệ thống kiểm soát quá trình và hệ thống che chắn an toàn cho nhân viên;

A.1.11.4  Mô tả vị trí của máy chiếu xạ trong khu vực vận hành;

A.1.11.5  Mô tả các biện pháp để tách riêng sản phẩm chưa chiếu xạ và đã chiếu xạ, nếu cần;

A.1.11.6  Mô tả vật liệu và kích thước vật chứa chiếu xạ được sử dụng để chứa đựng sản phẩm trong quá trình chiếu, nếu sử dụng;

A.1.11.7  Quy trình vận hành máy chiếu xạ.

A.1.12  Sự tăng nhiệt độ

A.1.12.1  Chiếu xạ làm cho nhiệt độ của vật liệu được xử lý tăng lên. Trong các quá trình chiếu xạ ở liều cao bằng chùm điện tử năng lượng cao, sự tăng nhiệt độ có thể phải được kiểm soát bằng cách làm mát vật liệu trong quá trình chiếu xạ liên tục hoặc bằng cách chiếu xạ nhiều lần kết hợp với làm mát giữa mỗi lần chiếu.

A.1.12.2  Bỏ qua các thay đổi năng lượng từ các phản ứng hóa học và mọi sự đối lưu, dẫn điện hoặc làm lạnh bằng bức xạ, thì sự gia tăng nhiệt độ đoạn nhiệt trong sản phẩm chiếu xạ ΔT được tính bằng Công thức (A.1):

Trong đó:

D_a  là liều trung bình trong vật liệu đã chiếu xạ, tính bằng Gy;

c  là nhiệt dung riêng của vật liệu, tính bằng J/(kg.K)

Hầu hết các chất dẻo và kim loại đều có nhiệt dung riêng thấp hơn so với nước, do đó sự tăng nhiệt độ của chất dẻo và kim loại sẽ lớn hơn so với nước khi nhận được cùng một liều chiếu.

 

Phụ lục B

(Tham khảo)

Sự phân bố liều theo độ sâu của chùm điện tử

B.1  Phạm vi áp dụng

B.1.1  Phụ lục này mô tả sự phân bố liều theo độ sâu trong các vật liệu đồng nhất đối với các năng lượng chùm điện tử khác nhau.

B.2  Sự phân bố liều theo độ sâu

B.2.1  Sự phân bố liều theo độ sâu nêu trong phụ lục này, được tính cho các chùm điện tử năng lượng thấp, trừ khi có ghi chú. Sự phân bố liều được xác định bằng thực nghiệm có thể khác với sự phân bố liều được tính toán, vì chùm điện tử có thể không phải là chùm đơn năng. Ngoài ra, các chùm điện tử dạng quét có thể có phổ năng lượng khác nhau theo hướng quét.

B.2.2  Chiếu xạ chùm điện tử các vật liệu đồng nhất tạo ra sự phân bố liều theo độ sâu có xu hướng tăng cùng với độ sâu tăng dần trong vật liệu đến điểm giữa quãng chạy của điện tử và sau đó hạ nhanh xuống các giá trị thấp. Hình dạng của sự phân bố liều theo độ sâu được xác định bằng các va chạm của các điện tử sơ cấp và thứ cấp cùng với các điện tử nguyên tử và hạt nhân trong vật liệu hấp thụ. Vì vậy, hình dạng của sự phân bố liều phụ thuộc vào thành phần nguyên tử của vật liệu^[18-21]. Điều này được minh họa trong Hình B. 1 và B.2 biểu diễn sự phân bố liều theo độ sâu lý thuyết đối với polyetylen (PE), polystyren (PS), polyvinylclorua (PVC), polytetrafloetylen (PTFE), polyetylen therapthalat (PET), cacbon (C), nhôm (AI)), sắt (Fe) và Tantan (Ta) có các điện tử đơn năng ở năng lượng 5 MeV^{[19, 21]}.

B.2.3  Độ xuyên sâu (quãng chạy của điện tử) gần như tỷ lệ thuận với năng lượng chùm điện tử tới. Điều này được thể hiện trong Hình B.3 đến Hình B.5 biểu diễn sự phân bố liều theo độ sâu được tính theo chương trình mô phỏng Monte Carlo đối với polystyren được chiếu xạ bằng các điện tử đơn năng ở năng lượng từ 300 keV đến 12 MeV. Các trục thẳng đứng trong Hình B.1 đến Hình B.6 cho thấy sự tích tụ năng lượng trên mỗi điện tử tới tính theo đơn vị MeV trên đơn vị độ dày tính bằng g/cm². Đây là các đơn vị được sử dụng trong hồ sơ dữ liệu đầu ra của chương trình Monte Carlo^[19]. Khi đã biết cường độ chùm điện tử và tốc độ xuyên qua bề mặt của quá trình chiếu xạ, các đơn vị vật lý này có thể được chuyển đổi thành các đơn vị liều hấp thụ thực tế (Gy). Để biết chi tiết, xem Phụ lục 4.8 của TCVN 12534 (ASTM E2232). Độ dày tương đương của cửa sổ chùm và khoảng trống ở giữa cũng được biểu diễn trên các hệ tọa độ độ sâu. Các ảnh hưởng của cửa sổ và khoảng trống là quan trọng khi năng lượng dưới 1 MeV, nhưng không đáng kể khi năng lượng tăng lên.

CHÚ THÍCH B.1: Tính sự phân bố liều theo độ sâu đối với các điện tử đơn năng tới thông thường trên các tấm phẳng của vật liệu đồng nhất trong Hình B.1 đến Hình B.6 sử dụng Mã vận chuyển Monte Carlo ITS 3^[19]. Các chương trình đơn giản hơn khác cũng có thể được sử dụng cho mục đích này^{[22, 23]}. Việc sử dụng và chọn các mô hình toán học để tính liều hấp thụ trong các ứng dụng xử lý bằng bức xạ được nêu trong TCVN 12534 (ASTM E2232).

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ được giả định là titan (mật độ 0.018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m. Phương pháp Monte Carlo tính được điểm dữ liệu thứ nhất của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong cửa sổ titan và điểm dữ liệu thứ hai của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong khoảng không khí. Các điểm dữ liệu thứ ba tương ứng với sự tích tụ năng lượng lại bề mật vật liệu chiếu xạ.

Hình B.1 – Sự phân bố liều theo độ sâu tính được trong các polyme đồng nhất khác nhau đối với điện tử (đơn năng) tới thông thường có năng lượng 5,0 MeV sử dụng Chương trình IST3^[19,21]

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ được giả định là titan (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m. Phương pháp Monte Carlo tính được điểm dữ liệu thứ nhất của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong cửa sổ titan và điểm dữ liệu thứ hai của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong khoảng trống. Các điểm dữ liệu thứ ba tương ứng với sự tích tụ năng lượng lại bề mật vật liệu chiếu xạ.

Hình B.2 – Sự phân bố liều theo độ sâu tính được trong các vật liệu đồng nhất khác nhau đối với điện tử (đơn hàng) tới thông thường ở năng lượng 5,0 MeV sử dụng Chương trình IST3^[19,21]

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ được giả định là titan (mật độ 0.018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m. Phương pháp Monte Carlo tính được điểm dữ liệu thứ nhất của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong cửa sổ titan và điểm dữ liệu thứ hai của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong khoảng trống. Các điểm dữ liệu thứ ba tương ứng với sự tích tụ năng lượng lại bề mật vật liệu chiếu xạ.

Hình B.3 – Sự phân bố liều theo độ sâu tính được trong polystyren đối với điện tử đơn năng tới thông thường ở năng lượng từ 300 keV đến 1000 keV sử dụng Chương trình IST3^[19,20]

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ được giả định là titan (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m. Phương pháp Monte Carlo tính được điểm dữ liệu thứ nhất của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong cửa sổ titan và điểm dữ liệu thứ hai của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong khoảng trống. Các điểm dữ liệu thứ ba tương ứng với sự tích tụ năng lượng lại bề mật vật liệu chiếu xạ.

Hình B.4 – Sự phân bố liều theo độ sâu tính được trong polystyren đối với điện tử đơn năng tới thông thường ở năng lượng từ 300 keV đến 1000 keV sử dụng Chương trình IST3^[19,21]

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ được giả định là titan (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m. Phương pháp Monte Carlo tính được điểm dữ liệu thứ nhất của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong cửa sổ titan và điểm dữ liệu thứ hai của từng đồ thị biểu diễn sự tích tụ năng lượng trong khoảng trống. Các điểm dữ liệu thứ ba tương ứng với sự tích tụ năng lượng lại bề mật vật liệu chiếu xạ.

Hình B.5 – Sự phân bố liều theo độ sâu tính được trong polystyren đối với điện tử đơn năng tới thông thường ở năng lượng từ 5,0 MeV đến 12 MeV sử dụng Chương trình IST3^[19,20]

B.2.4  Bức xạ tia X (bức xạ hãm) được tạo thành khi các điện tử bị giảm tốc trong vật liệu. Bức xạ này góp phần vào sự phân bố liều theo độ sâu. Hình B.6 minh họa tia X nối tiếp vào đuôi của đồ thị được tính bằng chương trình Monte Carlo^[24]. Đối với các điện tử có năng lượng dưới 10 MeV là điện tử tới vật liệu có số nguyên tử thấp, ví dụ: các hợp chất hữu cơ, thì ảnh hưởng này thường không đáng kể. Trong các trường hợp như vậy R_ex và Rp về cơ bản là giống nhau và Rp thường được sử dụng để biểu thị cả hai đại lượng.

B.2.5  Độ dày tối đa của vật liệu đồng nhất có thể được chiếu xạ ở năng lượng điện tử nhất định phụ thuộc vào giá trị tỷ số đồng đều liều chấp nhận được trong vật liệu. Đối với việc chiếu xạ điện tử từ một mặt của vật liệu, độ dày tối ưu R_opt sẽ cho liều đi ra bằng liều đi vào, với điều kiện vật liệu lót có thành phần tương tự (xem B.2.8). Đối với việc chiếu xạ từ mặt đối diện, độ dày tối đa có thể lớn hơn hai lần độ dày tối ưu R_opt đối với cùng một tỷ số đồng đều liều vì đuôi của các đồ thị liều theo độ sâu chồng lấn nhau (tham khảo Hình 29 đến Hình 31 của Tài liệu tham khảo [4] để biết thêm thông tin).

CHÚ THÍCH B2: Nếu độ dày vật liệu gấp đôi độ dày tối ưu. R_opt, khi chiếu xạ một mặt, thì tổng liều ở giữa vật liệu khi chiếu xạ hai mặt sẽ gần gấp đôi liều đi vào (xem Hình 6.7).

CHÚ THÍCH B.3: Nếu độ dày vật liệu gấp đôi độ sâu một nửa giá trị, R₅₀ (Nếu đi ra bằng một nửa liều cực đại khi chiếu xạ một mặt), khi đó tổng liều ở giữa vật liệu khi chiếu hai mặt sẽ xấp xỉ bằng liều cực đại khi chiếu xạ một mặt (xem Hình B.7).

CHÚ THÍCH B.4: Nếu độ dày vật liệu gấp hai lần độ sâu nửa đầu vào, R_50c (liều đi ra bằng một nửa liều đi vào khi chiếu xạ một mặt), thì tổng liều ở giữa khí chiếu xạ hai mặt sẽ là gần bằng liều đi vào (xem Hình B.7). Đối với độ dày lớn hơn hai lần R_50e, tỷ số đồng đều liều sẽ tăng đáng kể khi tăng độ dày vì vậy liều trung tâm sẽ bị giảm dần.

CHÚ THÍCH 1: Đường nền tia X và các định nghĩa về quãng chạy của điện tử R_ex và Rp sử dụng tiếp tuyến đi qua điểm uốn được minh họa.

Hình B.6 – Sự phân bổ liều theo độ sâu tính được trong nhôm (AI) và tantan (Ta) đối với các điện tử đơn năng tới thông thường ở năng lượng 25 MeV sử dụng chương trình IST3^{[19, 24]}

Hình B.7 – Sự chồng lấn của phân bổ liều theo độ sâu đối với nhôm được chiếu xạ bằng điện tử đơn năng ở năng lượng 5 MeV từ hai mặt có độ dày khác nhau và từ một mặt sử dụng dữ liệu thực nghiệm nêu trong Tài liệu tham khảo [18] và [25] (xem chú thích B.2 đến B.4)

B.2.6  Sự tương quan giữa năng lượng chùm điện tử tới và các thông số quãng chạy khác nhau, như độ dày tối ưu R_opt, độ sâu một nửa giá trị R₅₀, độ sâu một nửa đầu vào R_50e, và quãng chạy của chùm điện tử thực tế Rp được biểu diễn trong Hình B.8 và Hình B.9^[20]. Các giá trị này thu được từ các đồ thị sự phân bố liều theo độ sâu đối với polystyren được biểu diễn trong Hình B.3 đến Hình B.5. Sự phụ thuộc của các thông số độ dày này vào năng lượng gần như tuyến tính từ 1 MeV đến 12 MeV.

CHÚ THÍCH 1: Mối quan hệ gần tương đương có thể dự kiến đối với nước

Hình B.8 – Tương quan tính được giữa năng lượng chùm điện tử tới và độ dày tối ưu R_opt. độ sâu một nửa giá trị R₅₀, độ sâu một nửa đầu vào R_50e và quãng chạy của chùm điện tử thực tế Rp đối với polystyren sử dụng dữ liệu từ Hình B.3 và Hình B.4 (xem Bảng D.1)

Hình B.9 – Tương quan tính được giữa năng lượng chùm điện tử tới và độ dày tối ưu R_opt, độ sâu một nửa giá trị R₅₀, độ sâu một nửa đầu vào R_50e và quãng chạy thực tế của chùm điện tử Rp đối với polystyren sử dụng dữ liệu từ Hình B.3 và Hình B.4 (xem Bảng D.1)

B.2.7  Hình B.10 cho thấy sự phân bố liều theo độ sâu đo được đối với hai chùm điện tử có năng lượng 10 MeV danh nghĩa tới polystyren đồng nhất^{[26, 27]}. Các đồ thị này do các nhà sản xuất máy gia tốc và người vận hành thiết bị chùm điện tử cung cấp. Các thông số quan trọng ảnh hưởng đến các đồ thị được nêu trong Bảng B.1. Có sự khác biệt rõ giữa các đồ thị đo được này và đồ thị ở năng lượng 10 MeV theo lý thuyết được biểu diễn trong Hình B.5. Điều này cho thấy cần cẩn thận khi so sánh các đồ thị lý thuyết với đồ thị đo được. Đặc tính của các đồ thị đo được bị ảnh hưởng bởi, ví dụ: độ chính xác của hệ thống đo liều được sử dụng, phổ năng lượng của chùm điện tử và độ chính xác của năng lượng chùm điện tử danh nghĩa đã đánh giá. Phổ năng lượng điện tử rộng của các máy gia tốc tuyến tính điển hình gây ra liều đỉnh và liều một nửa giá trị xuất hiện ở độ sâu giảm nhẹ so với chùm điện tử đơn năng. Tuy nhiên, các giá trị quãng chạy của chùm điện tử thực tế hoặc ngoại suy ít bị ảnh hưởng bởi phổ năng lượng rộng hơn. Xem Báo cáo số 35 của ICRU.

ĐỒ THỊ SỰ PHÂN BỐ LIỀU THEO ĐỘ SÂU ĐO ĐƯỢC

Năng lượng 10 MeV danh nghĩa đối với polystyren

□ Ví dụ về sự phân bố liều theo độ sâu sử dụng máy gia tốc tuyến tính IMPELA 10 MeV

♦ Ví dụ về sự phân bố liều theo độ sâu đối với các điện tử có năng lượng 10 MeV danh nghĩa tới polystyren sử dụng máy gia tốc tuyến tính CIRCE tại Hiệp hội Công nghiệp Protein (SPI), Berric, Pháp

CHÚ THÍCH 1: Xem Bảng B.1 về các thông số chính.

Hình B.10 – Sự phân bố liều theo độ sâu đo được đối với chùm điện tử 10 MeV danh nghĩa tới polystyren trong hai thiết bị chùm điện tử

Bảng B.1 – Các thông số chính đối với đồ thị sự phân bố liều theo độ sâu đo được biểu diễn trong Hình B.10

	MeV Industrie CIRCEA	AECL ImpelaB
Năng lượng chùm danh nghĩa (MeV)	10	10
Phổ năng lượng	Chưa biết	Chưa biết
Vật liệu của cửa sổ	Ti	Ti
Độ dày cửa sổ (m)	1,0 x 10-4	1,3 x 10–4
Khoảng trống từ cửa sổ đến dụng cụ đo năng lượng (m)	0,463	1,02
A Được thiết lập tại Hiệp hội Công nghiệp Protein, Berric, Pháp[26]. B Được thiết lập tại Cơ quan năng lượng điện tử, Cranbury, NJ[27].

B.2.8  Nếu độ dày của vật liệu nhỏ hơn quãng chạy tối đa của các điện tử thì liều gần bề mặt đi ra sẽ bị ảnh hưởng bởi thành phần của vật liệu lót. Điều này là do sự tán xạ ngược của các điện tử khỏi vật liệu lót. Ảnh hưởng này có thể được đo hoặc có thể được đánh giá bằng chương trình EDMULT^{[22, 23]} hoặc chương trình Monte Carlo^{[19, 28, 29]}.

B.2.8.1  Với các vật liệu lót có số nguyên tử hiệu dụng cao hơn so với số nguyên tử hiệu dụng của vật liệu chiếu xạ, liều đi ra sẽ cao hơn liều xác định được từ đồ thị sự phân bố liều theo độ sâu trong chất hấp thụ dày. Điều này được minh họa trong Hình B.11 biểu diễn sự phân bố liều theo độ sâu đo được đối với các điện tử có năng lượng 400 keV trong các chồng liều kế màng mỏng xenlulose axetat được lót bằng gỗ, nhôm và sắt^[30]. Các số nguyên tử hiệu dụng của gỗ (xenlulose), nhôm và sắt tương ứng là 6, 7, 13 và 26.

Hình B.11 – Sự phân bổ liều theo độ sâu trong các chồng liều kế màng mỏng xenlulose axetat được lót bằng gỗ, nhôm và sắt đối với các điện tử tới có năng lượng 400 keV^[30]

B.2.8.2  Với vật liệu lót có số nguyên tử hiệu dụng thấp hơn so với số nguyên tử hiệu dụng của vật liệu chiếu xạ, liều đi ra sẽ thấp hơn liều được cho bởi đồ thị phân bố liều theo độ sâu trong các chất hấp thụ dày^[31].

B.2.9  Nếu góc tới của chùm điện tử không phải là đường vuông góc (vuông góc) với bề mặt của vật liệu thì hình dạng của đồ thị phân bố liều theo độ sâu phải được thay đổi. Điều này được thể hiện trong Hình B.12 biểu diễn các đồ thị phân bố liều theo độ sâu đo được đối với các điện tử có năng lượng 2 MeV tới các chất hấp thụ polystyren ở các góc 0°, 15°, 30°, 45°, 60° và 75° theo hướng vuông góc. Với mỗi góc tới, sự phân bố liều theo độ sâu được đo theo hướng vuông góc với bề mặt đi vào của vật liệu^[31].

Hình B.12 – Sự phân bố liều theo độ sâu đối với các điện tử có năng lượng 2 MeV tới chất hấp thụ polystyren ở các góc khác nhau từ hướng vuông góc^[31]

B.2.10  Với các vật liệu không đồng nhất, như các vật dụng y tế hoặc các bộ phận đúc, sự phân bố liều sẽ bị ảnh hưởng bởi hình dạng và hướng của các vật thể và bởi các khoảng trống giữa chúng. Do đó, các mối quan hệ được nêu ở trên đối với các vật liệu đồng nhất không được áp dụng trong các trường hợp như vậy và phải đo sự phân bố liều sử dụng các quy trình được mô tả trong Điều 10 của tiêu chuẩn này.

 

Phụ lục C

(Tham khảo)

Phép đo sự phân bố liều theo độ sâu

C.1  Các lưu ý chung

C.1.1  Phụ lục này mô tả các thiết bị và các quy trình đo sự phân bố liều theo độ sâu trong các vật liệu đồng nhất đối với các năng lượng điện tử khác nhau.

C.1.2  Hai kiểu dụng cụ đo khác nhau, thường là kiểu xếp chồng và nêm, kết hợp với hệ đo liều màng mỏng, có thể được sử dụng để đo sự phân bố liều theo độ sâu trong vật liệu chuẩn đồng nhất. Chi tiết về cấu tạo của các dụng cụ và các phương pháp nạp các liều kế được trình bày dưới đây.

C.1.3  Nhôm cũng như các vật liệu có mật độ thấp khác như polyetylen, polystyren, than chì, polymetylemethacrylat (PMMA) và nylon có thể được dùng làm vật liệu chuẩn. Các đặc tính liên quan của một số vật liệu này được nêu trong Bảng C.1.

CHÚ THÍCH C.1: Độ tinh khiết và mật độ của vật liệu đồng nhất trong đó sự phân bố liều theo độ sâu được đo có thể ảnh hưởng đến sự phân bố liều theo độ sâu đo được. Điều này phải được tính đến khi sử dụng các quãng chạy của điện tử đo được trong các công thức tính năng lượng (xem Phụ lục D).

C.2  Xếp chồng

C.2.1  Đối với năng lượng điện tử ở một vài MeV, các phép đo sự phân bố liều theo độ sâu với một chồng các tấm polystyren mỏng thường được sử dụng để xác định năng lượng chùm điện tử. Đối với các năng lượng này, các liều kế có thể là một phần đáng kể của tổng độ dày chất hấp thụ. Do đó, có thể thuận tiện khi chọn các vật liệu có thành phần tương tự với các liều kế để giảm thiếu ảnh hưởng của chúng đến sự phân bổ liều theo độ sâu.

C.2.2  Trong dải năng lượng trên một vài MeV, các vật liệu hấp thụ bằng nhôm có thể được sử dụng để xác định năng lượng chùm điện tử, như được mô tả trong Phụ lục D. Trong dải năng lượng này, độ dày của các liều kế có thể nhỏ hơn nhiều so với nhôm, vì vậy thành phần của chúng có thể khác nhau không đáng kể.

C.2.3  Một chồng các tấm vật liệu chuẩn thích hợp cần được xếp xen kẽ với các liều kế màng mỏng (hoặc một chồng các liều kế màng mỏng) (xem Hình C.1).

CHÚ THÍCH 1: Độ dày tấm t ≤ R_p/12 và chiều cao chồng T ≥ 1,5 R_p, trong đó R_p là quãng chạy của chùm điện tử thực tế dự kiến trong vật liệu xếp chồng, cần đặt ít nhất hai liều kế màng mỏng lên tấm trên cùng (xem hình vẽ) và ở giữa các tấm dọc theo tâm của chồng.

Hình C.1 – Dụng cụ đo kiểu xếp chồng

C.2.4  Độ dày tấm danh nghĩa phải bằng 1/12 quãng chạy của chùm điện tử thực tế R_p dự kiến hoặc ít nhất phải đảm bảo đủ số điểm dữ liệu để thiết lập sự phân bố liều theo độ sâu. Các kích thước bên của chồng phải ít nhất bằng 3 R_p để tránh ảnh hưởng của các hiệu ứng cạnh lên sự phân bố liều. Tổng độ dày của chồng phải ít nhất bằng 1,5 Rp. Độ dày các chồng bao gồm độ dày các liều kế màng mỏng xếp xen kẽ nhau.

C.2.5  Các liều kế mỏng, như các liều kế màng mỏng nhuộm màu [xem TCVN 7910 (ISO/ASTM 51275)] là phù hợp nhất cho phép đo. Phải đặt ít nhất hai liều kế lên bề mặt của tấm trên cùng và đặt ít nhất hai liều kế khác giữa các tấm còn lại. Các liều kế cần được đặt gần nhau dọc theo giữa chồng cách xa cạnh của chồng.

C.3  Nêm

C.3.1  Nêm phải được làm bằng vật liệu dẫn điện để tránh ảnh hưởng có thể có do sự tích lũy điện tích lên sự phân bố liều theo độ sâu đo được^{[32, 33]}. Các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất cho dụng cụ đo nêm là nhôm và than chì vì chúng sẵn có. Dụng cụ này có thể được tạo thành bằng cách xếp chồng hai nêm lại với nhau để tạo thành một khối hình chữ nhật (xem Hình C.2).

C.3.2  Nêm phải dày ít nhất bằng 3 Rp để tránh ảnh hưởng của các hiệu ứng cạnh lên dải liều kế có độ dày tối thiểu ít nhất là 1,5 lần so với quãng chạy của chùm điện tử thực tế R_p dự kiến. Ngoài ra, chiều rộng của nêm phải mở rộng ít nhất bằng Rp vượt quá sự nhô ra của dải liều kế, như trong Hình C.2, để cho các điều kiện tán xạ thích hợp đối với liều kế. Góc của nêm không được lớn hơn 30°.

CHÚ THÍCH C.2: Một mảng các liều kế riêng lẻ có thể được sử dụng thay cho dải liều kế liên tục.

CHÚ THÍCH 1: Chiều cao T ≥ 1,5 R_p, trong đó R_p là quãng chạy của chùm điện tử thực tế dự kiến trong vật liệu nêm (ví dụ: nhôm). θ không lớn hơn 30°. Dải liều kế màng mỏng được đặt dọc theo bề mặt nghiêng giữa hai nêm.

Hình C.2 – Dụng cụ đo kiểu nêm

C.3.3  Dải liều kế phải được đặt dọc theo tâm của bề mặt nghiêng giữa hai nêm. Việc đặt dải liều kế này cần bao phủ toàn bộ chiều dài bề mặt nghiêng với một đoạn ngắn nhỏ ra ở bề mặt điện tử đi vào. Cần đánh một dấu hẹp trên dải liều kế tại điểm mà dải kiều kế đi vào phần nghiêng của nêm. Dấu này cũng có thể được đặt ở vị trí đã biết khác trên dải liều kế để kiểm tra tính nhất quán: liều bề mặt phải không đổi trước khi dải liều kế đi vào phần nghiêng của nêm.

C.4  Quy trình đo sự phân bố liều theo độ sâu

C.4.1  Các lưu ý chung

Dụng cụ đo phải được đặt ở giữa băng chuyền. Nếu sử dụng vật chứa, như khay hoặc hộp để giữ dụng cụ đo này, thì vật chứa phải được đặt cách xa cạnh hoặc thành của vật chứa. Nếu có thể, nên sử dụng khay phẳng không có cạnh để tránh các ảnh hưởng của sự tán xạ của các điện tử từ các cạnh của vật chứa trong dụng cụ đo trong khi chiếu xạ. Dụng cụ phải được đặt đủ xa cửa sổ thoát chùm sao cho chùm điện tử tới thiết bị gần như chùm song song rộng. Tuy nhiên, với chùm năng lượng thấp, khoảng cách có thể cần phải được giới hạn để tránh hao hụt năng lượng quá mức trong khoảng trống. Tốt hơn là, khoảng cách phải tương tự như khoảng cách đối với sản phẩm điển hình trong quá trình xử lý thường xuyên.

CHÚ THÍCH C.3: Ảnh hưởng của độ dày cửa sổ thoát và khoảng trống trở nên rõ hơn khi năng lượng điện tử giảm đi. Đối với năng lượng điện tử lớn hơn một vài MeV, các ảnh hưởng này có thể không đáng kể.

C.4.2  Dụng cụ đo phải được chiếu xạ bằng cách di chuyển băng chuyền ở tốc độ không đổi qua vùng bức xạ. Độ rộng quét phải lớn hơn thiết bị để đảm bảo rằng liều bề mặt là đồng nhất. Độ rộng quét cường độ chùm và tốc độ băng chuyền cần được chọn sao cho liều hấp thụ nằm trong dải có ích của hệ đo liều.

CHÚ THÍCH C.4: Các liều hấp thụ cực đại trong dụng cụ đo cần được giới hạn để giảm thiểu các ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhạy của liều kế.

CHÚ THÍCH C.5: Góc tới của chùm điện tử phải vuông góc với bề mặt của dụng cụ, nếu không đồ thị phân bố liều theo độ sâu trong dụng cụ sẽ bị ảnh hưởng bởi góc tới của chùm điện tử (xem B.2.9).

C.4.3  Xếp chồng

C.4.3.1  Đo giá trị liều trung bình đối với mỗi bộ các liều kế tại bề mặt chồng và giữa các tấm của chồng.

C.4.3.2  Sự phân bố liều theo độ sâu được dựng thành đồ thị là hàm của khoảng cách từ bề mặt chồng. Để xác định khoảng cách này, độ dày của mỗi tấm phải được đo và mật độ của nó là đã biết.

CHÚ THÍCH C.6: Ngoài ra, sự phân bổ liều theo độ sâu có thể được dựng thành đồ thị là hàm của độ sâu chuẩn hóa (xem 3.1.22 định nghĩa về độ sâu chuẩn hóa). R_p trong Công thức D.9 và Công thức D.13 phải được thay thế bằng z_P = ρ x R_p.

CHÚ THÍCH C.7: độ dày của các liều kế màng mỏng được đặt xen kẽ có thể ảnh hưởng đến phép đo. Các hiệu chính đối với ảnh hưởng này có thể được ước lượng bằng cách bổ sung độ sâu chuẩn hóa của các liều kế màng mỏng vào độ sâu chuẩn hóa của vật liệu chồng.

C.4.4  Nêm

C.4.4.1  Nêm phải được đặt trên băng chuyền sao cho dải liều kế hoặc mảng các liều kế màng mỏng song song với hướng di chuyển của sản phẩm (vuông góc với hướng quét).

C.4.4.2  Đo các giá trị liều dọc theo toàn bộ chiều dài của dải liều kế. Độ sâu có thể tính được bằng cách nhân khoảng cách dọc theo dải liều kế từ lối vào của nêm (được xác định bằng dấu trên màng mỏng) với sin của góc θ, góc giữa bề mặt tới của nêm và mặt phẳng của liều kế màng mỏng (xem Hình C.2).

C.4.5  Tính năng lượng chùm điện tử

C.4.5.1  Từ sự phân bố liều theo độ sâu, xác định quãng chạy của chùm điện tử thực tế R_p, quãng chạy của chùm điện tử ngoại suy R_ex và độ sâu một nửa giá trị R₅₀ đối với vật liệu chuẩn của dụng cụ đo năng lượng. Tùy thuộc vào vật liệu chuẩn được sử dụng, năng lượng điện tử được tính theo các hướng dẫn được nêu trong Phụ lục D.

CHÚ THÍCH C.8: Thực hành chung sử dụng quãng chạy của chùm điện tử thực tế R_p dùng cho mục đích xác định năng lượng chùm điện tử.

 

Phụ lục D

(Tham khảo)

Tính năng lượng chùm điện tử dựa vào sự phân bố liều theo độ sâu đo được

D.1  Yêu cầu chung

D.1.1  Mức độ các điện tử đâm xuyên vào một vật liệu nhất định gần như tương ứng với năng lượng ban đầu của chúng. Mối quan hệ này có thể được sử dụng để xác định năng lượng của chùm điện tử.

D.1.2  Phụ lục này mô tả các phương pháp sử dụng các phép đo sự phân bổ liều theo độ sâu trong các vật liệu đồng nhất để xác định năng lượng chùm điện tử. Lưu ý trong phụ lục này, có thể có sự khác nhau về năng lượng được xác định thông qua việc sử dụng các công thức tính khác nhau đã nêu. Các công thức tính và kỹ thuật đo năng lượng này có thể được sử dụng để đảm bảo chất lượng và kiểm soát năng lượng chùm điện tử, với điều kiện công thức tính và kỹ thuật tương tự được sử dụng một cách nhất quán. Bằng cách này, có thể xác định được hằng số năng lượng chùm điện tử tại thiết bị chiếu xạ theo thời gian.

D.1.3  Các công thức tính năng lượng dựa trên các phép đo quãng chạy của điện tử được nêu trong Báo cáo số 35 của ICRU. Các công thức này có được từ các phép đo trên các máy gia tốc điện tử dùng trong y tế được sử dụng trong điều trị ung thư. Các công thức khác được nêu trong Phụ lục này dựa trên các công thức tính Monte Carlo. Người sử dụng cần xác định phương pháp được sử dụng để tính năng lượng chùm điện tử và dải năng lượng áp dụng của nó.

D.2  Các mối tương quan về năng lượng và quãng chạy

D.2.1  Các công thức tính năng lượng được nêu trong phụ lục này cho thấy các độ chính xác khác nhau. Điều này là do sự khác biệt trong phổ năng lượng của các chùm đo được so với phổ thu được dựa trên các phương trình (trong một số trường hợp, các phương trình này dựa trên các điện tử đơn năng, như đã lưu ý). Ngoài ra, các chùm dạng quét không phải là đơn năng tạo ra phổ năng lượng khác nhau trên độ rộng chùm.

D.2.2  Các mối tương quan đối với nước và nhôm thu được từ thực nghiệm

D.2.2.1  Đối với nước, mối tương quan thu được từ thực nghiệm (xem Báo cáo số 35 của ICRU) giữa năng lượng chùm điện tử có thể xảy ra nhất E_p và năng lượng chùm điện tử trung bình E_a tại bề mặt chùm đi vào của nước và các thông số quãng chạy R_p và R₅₀ (xem Hình 4) là:

E_p (MeV) = 0,22 + 1,98R_p + 0,0025 (D.1)

1 MeV < E_p < 50 MeV

E_a (MeV) = 2,33 R₅₀                                                                    (D.2)

5 MeV < E_a < 35 MeV

Trong đó Rp và R₅₀ tương ứng là quãng chạy thực tế và độ sâu một nửa giá trị của chùm điện tử, trong nước [tính bằng centimet (cm)]. Nếu vật liệu trong đó các thông số quãng chạy được đo gần như tương đương với nước (số nguyên tử hiệu dụng và trọng lượng nguyên tử gần giống như nước) thì khi đó quãng chạy thực tế và độ sâu một nửa giá trị của chùm điện tử có thể được điều chỉnh theo Công thức (D.3):

Trong đó:

ρ  là mật độ;

r₀  là quãng chạy gần đúng giảm dần liên tục CSDA.

w và m là các chỉ số liên quan đến nước và vật liệu đang sử dụng (xem Bảng C.1 và Báo cáo số 35 và 37 của ICRU). Việc điều chỉnh này không thích hợp với các vật liệu khác, như nhôm có số nguyên tử và trọng lượng nguyên tử lớn hơn đáng kể so với nước.

D.2.2.2  Đối với nhôm, các mối tương quan thu được từ thực nghiệm (xem Báo cáo số 35 của ICRU và Tài liệu tham khảo [34]) giữa năng lượng điện tử có thể xảy ra nhất E_p và năng lượng trung bình E_a tại bề mặt chùm đi vào nhôm và các thông số R_p và R₅₀ (xem Hình 3) là:

E_p (MeV) = 0,20 + 5,09 R_p                                                          (D.4)

5 MeV < E_p < 25 MeV

E_a = 6,2 R₅₀                                                                               (D.5)

10 MeV < E_a < 25 MeV

Trong đó R_p là quãng chạy thực tế và R₅₀ là độ sâu một nửa giá trị tương ứng của chùm điện tử, trong nhôm [tính bằng centimet (cm)].

D.2.3  Mối tương quan thu được từ công thức Monte Carlo đối với polystyren

D.2.3.1  Nếu chùm điện tử là chùm đơn năng thì năng lượng có thể xảy ra nhất và năng lượng trung bình tại bề mặt của vật liệu hấp thụ có thể được coi là giống nhau. Giá trị năng lượng E này có thể tương quan với độ dày tối ưu R_opt và độ sâu một nửa giá trị R₅₀, độ sâu một nửa đầu vào R_50e và quãng chạy thực tế R_p của chùm điện tử (xem Hình 4). Đối với polystyren, các mối tương quan này thu được từ sự phân bố liều theo độ sâu Monte-Carlo được nêu trong Phụ lục B, B.2 và được cho bởi các công thức tính đối với năng lượng điện tử từ 0,3 MeV đến 12 MeV^[20] dưới đây:

0,3 MeV < E < 2,0 MeV

E = 2,347 Ropt + 0,420	(D.6)
E = 2,421 R50 + 0,278	(D.7)
E = 2,198 R50e + 0,295	(D.8)
E = 1,972 Rp + 0,245	(D.9)
2,0 MeV< E < 12 MeV
E = 2,415 Ropt + 0,343	(D.10)
E = 2,160 R50 + 0,475	(D.11)
E = 2,101 R50e + 0,332	(D.12)
E= 1,876 Rp + 0,298	(D.13)

Các giá trị quãng chạy đưa ra là độ sâu chuẩn hóa (tính bằng g/cm²) và E tính bằng MeV. Các giá trị độ dày tối ưu R_opt, độ sâu một nửa giá trị R₅₀, độ sâu một nửa đấu vào R_50e và quãng chạy thực tế R_p của chùm điện tử trong polystyren đối với các năng lượng điện tử E khác nhau thu được từ sự phân bố liều theo độ sâu Monte Carlo1201. Các giá trị này được liệt kê trong Bảng D.1.

Bảng D.1 – Độ sâu một nửa giá trị R₅₀, độ sâu một nửa đầu vào R_50e, độ dày tối ưu R_opt và quãng chạy thực tế R_p của chùm điện tử, trong polystyren đối với các năng lượng điện tử đơn năng ở năng lượng E từ 0,3 MeV đến 12 MeV thu được từ các toán tính Monte Carlo^[20]

E (MeV)	R50 (g/cm2)	R50e (g/cm2)	Ropt (g/cm2)	Rp (g/cm2)	Tỷ số Rp/R50
0,3	0,0254	0,0254	0,0000	0,0451	1,7774
0,4	0,0554	0,0554	0,0000	0,0851	1,5360
0,5	0,0923	0,0924	0,0231	0,1310	1,4203
0,6	0,1290	0,1326	0,0754	0,1747	1,3544
0,7	0,1679	0,1762	0,1192	0,2240	1,3339
0,8	0,2085	0,2218	0,1632	0,2746	1,3171
0,9	0,2501	0,2687	0,2072	0,3258	1,3030
1	0,2888	0,3121	0,2491	0,3717	1,2873
1,5	0,5043	0,5477	0,4565	0,6357	1,2605
2	0,7217	0,7890	0,6738	0,9011	1,2485
2,5	0,9454	1,0282	0,8833	1,1692	1,2367
3	1,1708	1,2672	1,0920	1,4373	1,2276
3,5	1,4004	1,5079	1,3026	1,7069	1,2189
4	1,6283	1,7483	1,5125	1,9766	1,2139
4,5	1,8573	1,9871	1,7211	2,2445	1,2085
5	2,0914	2,2270	1,9333	2,5091	1,1997
6	2,5549	2,7070	2,3496	3,0494	1,1936
7	3,0215	3,1847	2,7677	3,5817	1,1854
8	3,4843	3,6579	3,1759	4,1123	1,1803
9	3,9505	4,1333	3,5915	4,6427	1,1752
10	4,4146	4,6057	3,9967	5,1744	1,1721
11	4,8835	5,0782	4,4008	5,7041	1,1680
12	5,3445	5,5470	4,7964	6,2336	1,1663

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ được giả định là titan (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m.

D.2.3.2  Công thức tính từ D.6 đến D.13 là ít chính xác hơn đối với các vật liệu có thành phần hóa học khác với polystyren. Khi năng lượng giảm, cửa sổ chùm và khoảng trống trở nên quan trọng hơn (xem Hình B.3) và các ảnh hưởng của chúng lên sự phân bố liều theo độ sâu trong vật liệu đã chiếu xạ cần được tính đến.

CHÚ THÍCH D.1: Khi sử dụng giá trị quãng chạy của chùm điện tử thực tế R_p, Công thức D.1 là phù hợp trong khoảng 2 % cũng với Công thức D.13 dùng cho năng lượng cao hơn từ 2,0 MeV đến 12 MeV, với điều kiện sử dụng Công thức D.3 để chuyển đổi các quãng chạy trong polystyren thành các giá trị trong nước tương đương. Tuy nhiên, sai lệch tăng khi năng lượng giảm, ở năng tượng 1,0 MeV, Công thức D.1 cho các giá trị năng lượng thấp hơn 4 % so với Công thức D.13. Khi sử dụng độ sâu một nửa giá trị R₅₀, Công thức D.2 là phù hợp trong khoảng 2 % cùng với Công thức D.11 dùng cho năng lượng cao hơn từ 8,0 MeV đến 12 MeV, nhưng sự sai lệch tăng khi năng lượng giảm, ở năng lượng 5 MeV, Công thức D.2 cho giá trị năng lượng thấp hơn 6 % so với Công thức D.11. Công thức D.1 và Công thức D.2 được xác định từ thực nghiệm bằng cách sử dụng đồ thị phân bố liều theo độ sâu đo được trong nước. Tính hiệu lực của phương pháp Monte Carlo đối với năng lượng điện tử dưới 2,0 MeV đã được chứng minh bằng dữ liệu nêu trong Tài liệu tham khảo [18]. Việc so sánh các phương trình Monte Carlo và ICRU chỉ ra rằng không nên sử dụng Công thức D.1 cho chùm điện tử ở năng lượng nhỏ hơn 2,0 MeV và không nên sử dụng Công thức D.2 ở năng lượng nhỏ hơn 8,0 MeV. Các công thức tính Monte Carlo dùng cho polystyren đưa ra phương pháp chính xác để đo năng lượng chùm điện tử dưới 2,0 MeV. Việc xác định năng lượng chùm điện tử từ đồ thị sự phân bố liều theo độ sâu đo được bằng cách sử dụng Công thức D.6 đến Công thức D.13 có thể gây sai lệch năng lượng thực tế nếu chùm điện tử có sự phân tán năng lượng rộng. Độ chính xác của các giá trị năng lượng từ các công thức này bị ảnh hưởng bởi sự khác nhau trong phổ năng lượng chùm điện tử trong chùm đã đo và các chùm đơn năng được sử dụng để đưa ra các phương trình Monte Carto^{[20, 35, 36]}.

D.2.4  Mối tương quan thu được từ phương pháp Monte Carlo đối với nhôm

D.2.4.1  Sự phân bố liều theo độ sâu trong nhôm có mật độ 2,7 g/cm³ được tính cho các mức năng lượng từ 2,5 MeV đến 25 MeV. Các tính toán mô phỏng cấu hình khối nhôm chuyển động trong khoảng trống, cách cửa sổ titan dày 50 cm là 15 cm. Các kết quả sự phân bổ liều được ghi lại ở ba chiều và cần tính đến các ảnh hưởng phân tán trong cửa sổ titan.

D.2.4.2  Các giá trị của độ sâu một nửa giá trị R₅₀, quãng chạy của chùm điện tử thực tế R_p và quãng chạy của chùm điện tử ngoại suy R_ex trong nhôm đối với các năng lượng chùm điện tử có năng lượng E khác nhau thu được từ dữ liệu Monte Carlo nêu trong Tài liệu tham khảo [25]. Các giá trị này được liệt kê trong Bảng D.2.

D.2.4.3  Giá trị năng lượng điện tử tới E (MeV) có thể tương quan với giá trị quãng chạy R_p và R₅₀ đối với nhôm (tính bằng cm) được nêu trong Bảng D.2 bằng phương trình bậc hai như sau (đối với năng lượng điện tử từ 2,5 MeV và 25 MeV):

E = 0,423 + 4,69 x Rp + 0,0532 x	(D.14)
E = 0,394 + 4,77 x Rex + 0,0287 x	(D.15)
E = 0,734 + 5,78 x R50 + 0,0504 x	(D.16)

Bảng D.2 – Độ sâu một nửa giá trị R₅₀, quãng chạy của chùm điện tử thực tế R_p và quãng chạy của chùm điện tử ngoại suy R_ex trong nhôm đối với các năng lượng điện tử đơn năng ở năng lượng E từ 2,5 MeV đến 25 MeV thu được từ các tính toán Monte Carlo

E (MeV)	R50 (cm)	Rp (cm)	Rex (cm)	Tỷ Số Rp/R50
2,5	0,3046	0,4386	0,4404	1,4398
3	0,3906	0,5440	0,5446	1,3928
4	0,5622	0,7541	0,7526	1,3414
5	0,7333	0,9633	0,9601	1,3137
6	0,9038	1,1714	1,1671	1,2961
7	1,0739	1,3787	1,3736	1,2838
7,5	1,1588	1,4819	1,4767	1,2789
8	1,2435	1,5849	1,5796	1,2746
9	1,4126	1,7903	1,7851	1,2674
10	1,5812	1,9947	1,9901	1,2615
12	1,9170	2,4009	2,3986	1,2525
15	2,4171	3,0036	3,0077	1,2427
20	3,2415	3,9913	4,0134	1,2313
25	4,0548	4,9591	5,0077	1,2230

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ được giả định là titan (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 5 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m.

D.2.4.4  Mật độ của các hợp kim nhôm khác nhau có thể khác nhau. Việc hiệu chỉnh sẽ được áp dụng sao cho R_p, R_ex, R₅₀ trong các công thức trên được thay thế bằng các giá trị đo tương ứng nhân với hệ số mật độ. Công thức dưới đây chỉ áp dụng cho các sai khác nhỏ về mật độ:

R = R_measure x ρ_alloy/2,7 g.cm^-3                                                                   (D.17)

CHÚ THÍCH D.2: Khi sử dụng giá trị quãng chạy thực tế R_p, Công thức D.4 là phù hợp trong khoảng 2 % cùng với Công thức D.14 dùng cho năng lượng từ 2.5 MeV đến 25 MeV. Khi sử dụng độ sâu một nửa giá trị R₅₀, Công thức D.5 là phù hợp trong khoảng 2 % cùng với Công thức D.16 dùng cho năng lượng từ 10 MeV đến 25 MeV, nhưng sai lệch tăng khi năng lượng giảm, ở năng lượng 7,5 MeV, Công thức D.5 cho các giá trị năng lượng khoảng 4 % thấp hơn so với Công thức D.16, trong khi tại năng lượng 5,0 MeV thì Công thức D.5 cho giá trị năng lượng thấp hơn 9 % so với Công thức D.16.

D.2.4.5  Tỷ số R_p/R₅₀ trong nhôm được nêu trong Bảng D.2 phụ thuộc vào năng lượng điện tử E. Trong tình huống thực tế, nếu giá trị đo được của tỷ số này lớn hơn giá trị tính được trong Bảng D.2 thì chùm có thể không phải là chùm đơn năng. Phổ năng lượng rộng làm giảm R₅₀ nhiều hơn R_p, do đó, tỷ số này cho thấy sự phân tán năng lượng trong chùm (xem Báo cáo số 35 của ICRU).

 

Phụ lục E

(Tham khảo)

Liều hấp thụ là hàm của cường độ chùm, độ rộng chùm và tốc độ băng chuyền

E.1  Liều hấp thụ trong sản phẩm phụ thuộc vào cường độ chùm trung bình, độ rộng chùm, tốc độ băng chuyền về năng lượng chùm. Phép đo liều là hàm của các thông số này có ích cho việc hiệu chuẩn thiết bị chiếu xạ chùm điện tử. Không có mối quan hệ đơn giản giữa liều và năng lượng chùm điện tử, phép đo liều là hàm của ba thông số khác nhau do đó cần thực hiện phép đo cho từng mức năng lượng vận hành. Mối quan hệ được biểu thị như sau:

Trong đó:

D  là liều hấp thụ, tính bằng Gy;

l  là cường độ chùm trung bình, tính bằng ampe (A);

V  là tốc độ băng chuyền, tính bằng (m.s^-1);

W_b  là độ rộng chùm, tính bằng m;

K  là độ dốc của đường thẳng mối quan hệ trong Công thức E.1, tính bằng (Gy.m²)/(A.s);

D là liều tại điểm đo, có thể là liều bề mặt ở tâm chùm hoặc liều được đo tại vị trí giám sát thường xuyên. Giá trị của K sẽ phụ thuộc vào điểm đo.

l  là cường độ chùm trung bình được theo dõi bằng thiết bị.

V  là tốc độ của sản phẩm đi qua vùng chiếu xạ.

W_b  là độ rộng của chùm tại một phần quy định của liều ở giữa chùm, xem Phụ lục F.

Xem Hình E.1 ví dụ về phép đo liều D = f (l, V, w_b).

Hình E.1 – Ví dụ về liều là hàm của cường độ chùm trung bình (l), tốc độ băng chuyền (V) và độ rộng chùm (W_b)

E.2  Liều cũng phụ thuộc vào độ dày cửa sổ thoát chùm, khoảng cách giữa cửa sổ chùm và điểm đo.

E.3  Mối quan hệ trong Công thức E.1 cần được thiết lập bằng phép đo liều với các tổ hợp khác nhau của các thông số l, V và W_b. Có thể thấy rằng mối quan hệ này là đường thẳng đi qua gốc tọa độ – nằm trong độ không đảm bảo đo – chứng minh rằng thiết bị vận hành như đã định và tại năng lượng chùm đã cho, liều có thể được chọn bằng cách lựa chọn đúng các thông số này.

E.4  Cần đo liều đủ số lần (ba lần hoặc nhiều hơn) đối với các giá trị giống nhau của các thông số chính để xác định độ tái lập của phép đo và tính ổn định của các thông số vận hành.

E.5  Thông tin về tính biến thiên của máy σ_mach có thể thu được từ các giá trị còn lại đối với đường thẳng thích hợp với phương trình D = f (l/(V x W_b)

E.6  Việc đánh giá tốc độ xử lý nguyên liệu có thể dựa vào Công thức E.1, xem Phụ lục J.

 

Phụ lục F

(Tham khảo)

Phép đo độ rộng chùm và độ đồng đều liều dọc theo hướng quét

F.1  Phạm vi áp dụng

F.1.1  Có nhiều phương pháp khác nhau dùng để xác định độ rộng chùm và độ đồng đều liều dọc theo hướng quét. Phụ lục này mô tả các phương pháp sử dụng đo liều để đo độ phân tán và độ đồng đều liều đối với thiết bị sử dụng băng chuyền hoặc hệ thống giá treo. Hình 2 cho thấy độ dài chùm và độ rộng chùm đối với chùm dạng quét sử dụng hệ băng chuyền. Hình 3 là ví dụ về sự phân bố liều được đo dọc theo hướng quét.

F.1.2  Sự phân bố liều dọc theo hướng quét được đo bằng cách đặt các dải liều kế màng mỏng hoặc các màng của liều kế đơn lẻ dọc theo hướng quét. Sử dụng các màng liều kế đơn lẻ, có thể đặt nhiều liều kế hơn trong các vùng gradient liều cao được dự kiến (như tại các vị trí cực trị) và ít liều kế hơn khi sự phân bố liều được dự kiến là đồng đều.

F.1.3  Độ rộng chùm được đo ở một khoảng cách xác định từ cửa sổ chùm.

F.1.4  Độ rộng chùm được xác định tại một phần quy định của liều tại tâm chùm dạng quét (xem Hình 3).

F.1.5  Độ rộng chùm phải được đo đủ số lần để xác định độ tái lập của độ rộng chùm đo được.

F.2  Quy trình đo

F.2.1  Một mảng các liều kế hoặc dải dài liều kế màng mỏng được gắn trên một vật cố định có vật liệu lót đồng nhất (sử dụng các liều kế riêng rẽ sẽ giới hạn độ phân giải không gian của phép đo).

CHÚ THÍCH F.1: Độ dày của vật liệu lót phải đủ lớn để ngăn các điện tử bị tán xạ ảnh hưởng đến kết quả do.

F.2.2  Khi có thể đặt các liều kế vượt quá độ rộng chùm dự kiến để xác định giới hạn của toàn bộ độ rộng chùm. Các vật cố định cần được gắn lặp lại vào băng chuyền hoặc giá treo tại khoảng cách xác định từ cửa sổ thoát chùm.

F.2.3  Nên sử dụng vật liệu lót như polystyren hoặc polyetylen. Không sử dụng kim loại có nhiệt dung riêng thấp vì liều hấp thụ làm nhiệt độ tăng quá mức.

F.2.4  Vật cố định liều kế được chiếu xạ bằng cách cho đi qua chùm điện tử sử dụng một bộ thông số vận hành đã biết. Đường trung tâm của mảng liều kế phải tương ứng với đường trung tâm dự kiến của độ rộng chùm. Độ rộng tổng của mảng liều kế phải đủ lớn để bù cho bất kỳ sự khác biệt nào có thể từ trung tâm. Độ đồng đều liều có thể bị ảnh hưởng bởi sự tương tác giữa các thông số sau:

F.2.4.1  Độ rộng chùm;

F.2.4.2  Tần số quét;

F.2.4.3  Kích thước và hình dạng điểm chùm;

F.2.4.4  Độ rộng xung (đối với máy gia tốc xung);

F.2.4.5  Tốc độ lặp xung (đối với máy gia tốc xung);

F.2.4.6  Tốc độ băng chuyền; và

F.2.4.7  Khoảng cách của vật cố định liều kế từ cửa sổ thoát chùm và từ băng chuyền hoặc giá treo.

F.2.4.8  Ảnh hưởng của các thông số này được xem xét chi tiết hơn trong Phụ lục G.

F.2.5  Các giá trị liều được dựng thành đồ thị là hàm của liều tại vị trí đo. Vị trí phải được tham chiếu đến dòng sản phẩm thông thường đối với các thông số vận hành được sử dụng, như tâm của dòng sản phẩm.

F.2.6  Xác định độ rộng chùm và độ biến thiên của liều đo được theo hướng quét. Độ rộng chùm là khoảng cách giữa các điểm dọc theo trường phân bố liều ở mức phân đoạn đã xác định từ vùng liều cực đại trong trường phân bố (xem Hình 3). Mức phân đoạn cần được quy định.

F.2.7  Độ rộng chùm đo được phải bao chùm toàn bộ độ rộng đơn vị nạp hàng dự kiến.

 

Phụ lục G

(Tham khảo)

Sự phân bố liều đối với chùm quét hoặc chùm xung

G.1  Đối với chùm điện tử dạng quét cần đảm bảo rằng sản phẩm đi qua vùng chiếu xạ được chiếu xạ đồng đều. Do đó, phải đảm bảo rằng hướng quét không đi qua bất kỳ khu vực nào không được chiếu xạ. Hình G.1 cho thấy các hướng quét khác nhau (cường độ từ trường quét so với thời gian) kiểu A là phổ biến nhất.

CHÚ THÍCH 1: Bao gồm các kiểu quét phức tạp, để tạo ra sự phân bố liều tối ưu tại bề mặt sản phẩm. (A) Hình răng cưa tuyến tính, (B) Hình răng cưa tuyến tính đối với chùm dạng quét theo một hướng, có “tia quét ngược” nhanh theo hướng khác, (C) chùm quét theo hình sin làm tăng liều tại các cạnh quét, và (D) hàm số quét nhiều nấc đôi khi được sử dụng với các chùm dạng xung, tần số xung và tần số quét được đồng bộ hóa và mỗi nấc có thể được điều chỉnh để thu được sự phân bố liều tối ưu. (Nguồn: Báo cáo số 80 của ICRU)

Hình G.1 – Các đặc tính quét khác nhau được sử dụng cho các chùm điện tử

G.2  Phải đảm bảo rằng sản phẩm không di chuyển quá xa trong suốt thời gian của một chu kỳ quét khi chùm không chồng lấn lên bề mặt sản phẩm trong một chu kỳ quét đến chu kỳ quét tiếp theo.

G.3  Đối với chùm dạng xung và chùm dạng quét, phải đảm bảo rằng một xung chùm chồng lấn với xung chùm tiếp theo.

G.4  Điều quan trọng là phải biết hình dạng và kích thước của điểm chùm. Kích thước thường được biểu thị bằng độ rộng của toàn độ rộng ở nửa cực đại (FWHM) và thường có thể giả định rằng điểm chùm là đối xứng theo chiều quay. Trong trường hợp đối xứng quay không tồn tại, có thể cần phân tích thêm.

G.5  Tiến hành đo kích thước và hình dạng điểm chùm bằng cách chiếu một tấm liều kế màng mỏng mà không cần quét chùm và không di chuyển băng chuyền.

CHÚ THÍCH G.1: Phải cẩn thận khi thực hiện phép đo này, vì nguy cơ cửa sổ chùm gây tổn thương khi máy quét không hoạt động.

G.6  Cần biết các thông số dưới đây:

Độ rộng điểm chùm (FWHM):	d	(đo được)
Độ rộng quét = Độ rộng chùm:	Wb	(đo được)
Tần số quét:	fscan	(thông số đã chọn)
Tần số xung:	fpulse	(thông số đã chọn)

Từ f_pulse tính được t_pulse, khoảng thời gian giữa các xung.

Từ f_scan tính được t_scan, thời gian đối với một chu kỳ quét.

G.6.1  Công thức tính đối với Kiểu quét A được đưa ra dưới đây. Giả định rằng các yêu cầu dưới đây phải đáp ứng:

(1) Khoảng cách giữa hai tâm điểm chùm phải không được vượt quá đường kính điểm chùm (FWHM).

(2) Khoảng cách giữa các tâm điểm cuối của hai lần quét liên tiếp không được vượt quá đường kính điểm chùm (FWHM). Có thể tính được tần số xung cực tiểu f_pulse (tính bằng min) thỏa mãn yêu cầu (1). Từ Hình G.2 có thể đưa ra mối quan hệ sau đây:

được viết lại thành:

và

           

(3) Có thể tính được tốc độ băng chuyền cực đại (tương ứng với liều cực tiểu) đáp ứng yêu cầu (2):

Hình G.2 – Ví dụ về chùm dạng quét và chùm dạng xung có thông số cần cho các công thức tính điểm chùm đã nêu

 

Phụ lục H

(Tham khảo)

Sự phân bố liều trong vật liệu chuẩn

H.1  Mục đích của phép đo sự phân bố liều trong vật liệu chuẩn là để thu được phép đo độ tái lập sự phân phối liều bằng thiết bị chiếu xạ điện tử. Các phép đo sự phân bố liều trong các vật liệu chuẩn thường không được sử dụng để xác định các điều kiện chiếu xạ đối với các sản phẩm thực tế.

H.2  Đối với chiếu xạ chùm điện tử trong dải năng lượng của tiêu chuẩn này thì nên sử dụng vật liệu polyme đồng nhất làm vật liệu chuẩn, như bọt polystyren giãn nở hoặc bọt nhựa polyetylen giãn nó (Ethafoam). Mật độ riêng của vật liệu chuẩn cần được chọn giống với hầu hết các sản phẩm được xử lý tại thiết bị chiếu xạ. Đối với quá trình tiệt trùng vật dụng y tế, cần sử dụng vật liệu chuẩn có mật độ riêng khoảng 0,1 g.cm^–3. Vật liệu chuẩn có thể được làm từ nhiều lớp, độ dày của các lớp phải được chọn để phù hợp với độ phân giải đo được yêu cầu.

H.3  Không chiếu xạ vật liệu chuẩn theo cách tạo ra sự phân bổ liều đồng nhất trong vật liệu chuẩn vật liệu chuẩn tốt nhất cần được chiếu xạ sao cho chùm được dừng lại hoàn toàn để có thể đo được quãng chạy của các điện tử đã được gia tốc và độ rộng của vật liệu chuẩn phải luôn rộng hơn độ rộng của chùm, khi đo.

H.4  Chỉ nên chiếu xạ một mặt. Chiếu một mặt được ưu tiên cho việc lập bản đồ liều đánh giá chất lượng vận hành của vật liệu chuẩn để thu được nhiều thông tin nhất về sự phù hợp và sự ổn định trong quá trình vận hành thiết bị chiếu xạ. Đối với các thiết bị đa chùm, cần đo sự phân bố liều cho từng chùm riêng lẻ.

H.5  Các liều kế riêng lẻ cần được đặt trong một mảng liều kế để bao phủ toàn bộ mặt cắt ngang của vật liệu chuẩn. Có thể đặt nhiều liều kế hơn trong các vùng có gradient liều cao được dự kiến. Ngoài ra, có thể sử dụng các tấm liều kế hoặc các dải liều kế. Có thể thu được sự phân bố liều ở dạng đồ thị đồng liều từ các phép đo các liều kế đã được chiếu xạ, xem Hình H.1.

H.6  Phép đo liều bổ sung có thể được thực hiện tại các cạnh của vật liệu chuẩn (đôi khi được gọi là phép đo “hiệu ứng cạnh”). Kết quả từ các liều kế này có thể được sử dụng để dự đoán các khu vực đặc biệt cần thiết cho lập bản đồ liều đánh giá hiệu quả.

Hình H.1 – Ví dụ về đồ thị độ đồng đều liều thu được bằng cách chiếu xạ bọt nhựa polystyren giãn nở (có mật độ riêng khoảng 0,1 g/cm³) tại máy gia tốc điện tử có năng lượng 10 MeV

 

Phụ lục I

(Tham khảo)

Sự gián đoạn quá trình

I.1  Cần đánh giá ảnh hưởng của sự gián đoạn quá trình chiếu xạ đối với sản phẩm.

I.2  Quá trình chiếu xạ có thể bị gián đoạn vì một số lý do, lỗi của máy gia tốc điện tử hoặc trong hệ băng chuyền. Các lỗi trong các hệ thống phụ trợ (ví dụ: hệ thống làm mát hoặc thông gió) cũng có thể dẫn đến sự gián đoạn quá trình chiếu xạ.

CHÚ THÍCH I.1: Cần đánh giá các loại ảnh hưởng khác nhau hoặc các nguyên nhân gây gián đoạn quá trình đến liều được phân phối để xác định đúng các hành động về quy trình cần thiết để xử lý các nguyên nhân gây gián đoạn khác nhau. Mức độ kiểm soát quá trình liên quan đến việc dừng quá trình có ảnh hưởng đến các hoạt động gián đoạn quá trình. Một số thiết kế và kiểm soát hoạt động của thiết bị có thể cần loại bỏ hoặc xử lý lại tất cả các sản phẩm có khả năng bị ảnh hưởng trong khi các hệ thống xử lý khác có thể chứng minh rằng sự gián đoạn quá trình không ảnh hưởng đến nguyên nhân gây ra sự gián đoạn. Các ảnh hưởng tiềm ẩn có thể xảy ra do sự gián đoạn quá trình và độ dài thời gian dừng liên quan đến sự gián đoạn có thể phải được khảo sát.

I.3  Các biến thiên liều do sự gián đoạn quá trình có thể được đo bằng cách chiếu xạ một mảng các liều kế hoặc một dải liều kế màng mỏng được đặt trên vật liệu chuẩn theo hướng chuyển động của sản phẩm và làm gián đoạn quá trình chiếu xạ theo cách thủ công bằng cách khởi động lại.

I.3.1  Thử nghiệm sự gián đoạn quá trình cần được tiến hành trong các điều kiện có thể dự kiến có ảnh hưởng cực đại đến liều trong sản phẩm. Điều này có thể bao gồm việc thử nghiệm ở, ví dụ: tốc độ băng chuyền tối đa, khối lượng đơn vị nạp hàng tối đa hoặc thử nghiệm đối với sự gián đoạn nhiều lần.

I.3.2  Các liều kế cần được đặt trên bề mặt vật liệu chuẩn đối diện với chùm ở khoảng cách tối thiểu từ cửa sổ đến sản phẩm thường được sử dụng để xử lý, mà ảnh hưởng đến liều được dự kiến là rõ nhất.

I.3.3  Các liều kế đã chiếu xạ được đo và liều được dựng thành đồ thị là hàm của độ dài sản phẩm. Việc phân tích các kết quả đo liều cần liên quan đến việc so sánh dựa vào các giới hạn biến thiên của quá trình xử lý không bị gián đoạn thông thường. Các kết quả sự đồng đều liều thu được trong lập bản đồ liều đánh giá chất lượng vận hành có thể hữu ích cho mục đích đánh giá. Điều A.4.3 của TCVN 12533 (ISO/ASTM 52303) mô tả phương pháp thống kê có thể được sử dụng trong việc xác định chênh lệch tối thiểu có thể phát hiện được.

I.3.4  Nếu liều trong sản phẩm nằm ngoài giới hạn liều quy định đối với quá trình xử lý do sự gián đoạn quá trình và khởi động lại tiếp sau đó thì các quy trình phải được thiết lập để mô tả các hoạt động sau sự gián đoạn quá trình đối với việc nhận biết và phân biệt sản phẩm bị ảnh hưởng.

 

Phụ lục J

(Tham khảo)

Tốc độ xử lý vật liệu

J.1  Phụ lục này mô tả các phương pháp tính tốc độ.

J.1.1  Tốc độ xử lý được nêu trong phụ lục này là thích hợp nhất đối với các vật liệu đồng nhất, mặc dù chúng có thể được sử dụng để đánh giá tốc độ xử lý đối với các sản phẩm không đồng nhất, với điều kiện liều được quy định tại các bề mặt thông thường cho chùm điện tử tới.

J.2  Tốc độ xử lý tuyến tính

J.2.1  Tốc độ xử lý tuyến tính là tốc độ băng chuyền V mà tại đó liều bề mặt quy định D có thể được phân phối tới sản phẩm.

J.2.2  Tốc độ xử lý tuyến tính V có thể tính được từ Công thức E.1:

V = (K x l)/(D x W_b) (tính bằng m.s^-1)                                                       (J. 1)

J.3  Tốc độ xử lý bề mặt

J.3.1  Tốc độ xử lý bề mặt là diện tích bề mặt sản phẩm có thể được chiếu xạ trên một đơn vị thời gian để phân phối liều quy định.

J.3.2  Tốc độ xử lý bề mặt có thể được tính bằng cách nhân tốc độ xử lý tuyến tính với độ rộng chùm:

Tốc độ xử lý bề mặt = V x W_b = (K x l)/D (tính bằng (m².s^-1)                                 (J.2)

J.3.3  Tốc độ xử lý bề mặt còn gọi là diện tích tối đa của sản phẩm có thể được chiếu xạ. Diện tích thực tế được chiếu xạ tại một liều đã cho trên một đơn vị thời gian sẽ giảm xuống nếu độ rộng đơn vị nạp hàng nhỏ hơn độ rộng chùm.

CHÚ THÍCH J.1: Sự tích tụ năng lượng điện tử tại bề mặt chùm đi vào là gần như như độc lập với năng lượng điện tử trên 2 MeV. Ví dụ: với polystyren và các vật liệu hydrocacbon có thành phần nguyên tử tương tự khác, giá trị liều bề mặt là khoảng 0,17 MeV.m²/kg hoặc 1,7 MeV.m²/kg. Do đó, giá trị bề mặt của K là khoảng 170 kGy.m²/(A.s) hoặc 10 kGy.m²/(mA.min). Giá trị còn lại liều bề mặt sẽ là khoảng 10 kGy đối với cường độ chùm 1 mA và tốc độ xử lý bề mặt là 1 m²/min. Hình J.1. Hình J.2 và Bảng J.1 cho thấy sự tích tự năng lượng tại bề mặt chùm đi vào của bộ hấp thụ potystyren là hàm của năng lượng điện tử tới.

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ chùm được giả định là titan (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m, sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m.

Hình J.1 – Sự tích tụ năng lượng điện tử tại bề mặt chùm đi vào của bộ hấp thụ polystyren là hàm của năng lượng điện tử tới từ 0,3 MeV đến 12 MeV tương ứng với dữ liệu tính được theo phương pháp Monte Carlo nêu trong Hình B.3 đến Hình B.5

CHÚ THÍCH 1: Cửa sổ chùm được giả định là titan (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 4 x 10^-5 m sau đó là không khí (mật độ 0,018 g/cm²) độ dày 0,15 m.

Hình J.2 – Sự tích tụ năng lượng điện tử tại bề mặt chùm đi vào của bộ hấp thụ polystyren là hàm của năng lượng điện tử tới từ 0,3 MeV đến 2,0 MeV tương ứng với dữ liệu tính được theo phương pháp Monte Carlo nêu trong Hình B.3 và Hình B.4

Bảng J.1 – Sự tích tụ năng lượng điện tử tại bề mặt chùm đi vào của bộ hấp thụ polystyren là hàm của năng lượng điện tử tới từ 0,3 MeV đến 2,0 MeV tương ứng với dữ liệu tính được theo phương pháp Monte Carlo nêu trong Hình B.3 đến Hình B.5

Năng lượng chùm MeV	Năng lượng tích tụ MeV.cm2/g	Năng lượng chùm MeV	Năng lượng tích tụ MeV.cm2/g
0,3	4,627	3,5	1,776
0,4	4,640	4	1,763
0,5	4,144	4,5	1,762
0,6	3,591	5	1,761
0,7	3,174	6	1,763
0,8	2,852	7	1,767
0,9	2,612	8	1,777
1	2,432	9	1,777
1,5	2,009	10	1,786
2	1,866	11	1,790
2,5	1,813	12	1,793
3	1,789

CHÚ THÍCH 1: Các mối quan hệ tương đương gần nhất có thể được dự kiến đối với nước.

J.4  Tốc độ xử lý khối lượng

J.4.1  Tốc độ xử lý khối lượng là khối lượng sản phẩm có thể được chiếu xạ trên một đơn vị thời gian để phân phối liều quy định.

J.4.2  Tốc độ xử lý khối lượng có thể được tính bằng cách nhân tốc độ xử lý bề mặt với mật độ riêng ρ (tính bằng kg.m^–3) của sản phẩm và độ dày T (tính bằng m) của sản phẩm đã ước lượng được từ sự phân bố liều theo độ sâu đo được (Phụ lục B). Liều là liều trung bình xuyên qua độ dày của sản phẩm.

Tốc độ xử lý khối lượng = V x W_b x T x ρ

                                    = T x ρ x (K x l)/D (tính bằng kg.s^–1)                    (J.3)

J.4.3  Tốc độ xử lý khối lượng còn gọi là khối lượng tối đa có thể chiếu xạ ở liều đã cho. Khối lượng thực tế được chiếu xạ tại một liều đã cho trên một đơn vị thời gian sẽ giảm nếu độ rộng sản phẩm nhỏ hơn độ rộng của chùm, hoặc nếu độ dày sản phẩm nhỏ hơn độ xuyên sâu của chùm điện tử.

J.4.4  Ước lượng lý thuyết về tốc độ xử lý khối lượng tối đa có thể thu được từ công suất P của máy gia tốc chùm điện tử chia cho liều D:

Tốc độ xử lý khối lượng (tối đa) = P/D (tính bằng kg.s^-1)                                     (J.4)

Công suất P (tính bằng W) là tích của cường độ chùm trung bình l (tính bằng A) và gia tốc điện áp trung bình E (tính bằng V). Đơn vị liều D là Gy = J.kg^–1 = W.s.kg^–1

J.4.5  Cường độ chùm được giám sát bằng dụng cụ của thiết bị máy gia tốc điện tử trong thực tế luôn thấp hơn cường độ chùm thực tế đến sản phẩm. Điều này có thể được biểu thị bằng hiệu quả sử dụng cường độ f_i, thường ở mức từ 60 % đến 80 %. Công thức J.4 sau đó thay đổi thành:

Tốc độ xử lý khối lượng (tối đa) = (P x f_i)/D (tinh bằng kg.s^-1) (J.5)

 

Phụ lục K

(Tham khảo)

Bảng B trong TCVN 7393-1 (ISO 11137-1)

Bảng K.1 – Hướng dẫn đánh giá lại chất lượng sau các thay đổi đối với máy chiếu xạ chùm điện tử

Sự thay đổi nguồn chiếu xạ	Đánh giá chất lượng lắp đặt	Đánh giá chất lượng vận hành
	Thử nghiệm lắp đặt và tài liệu về thiết bị	Thử nghiệm thiết bị	Hiệu chuẩn thiết bị	Lập biểu đồ liều máy chiếu xạ	Liểu lập bản đồ liều
Máy gia tốc cơ học sắp thẳng hàng	✓			✓	Quét thống nhất theo hướng quét của chùm và khả năng xuyên sâu của liều theo hướng di chuyển của chùm
Hệ thống nam châm định hướng hoặc hội tụ	✓			✓	Quét thống nhất theo hướng quét của chùm và khả nâng xuyên sâu của liều theo hướng di chuyển của chùm
Hệ thống nam châm lái hướng	✓		✓	✓	Quét thống nhất theo hướng quét của chùm và khả năng xuyên sâu của liều theo hướng di chuyển của chùm
Hệ thống theo dõi dòng chùm	✓		✓	✓	Quét thống nhất theo hướng di chuyển của sản phẩm
Hệ thống nam châm quét	✓		✓	✓	Quét thống nhất theo hướng quét của chùm
Hệ thống theo dõi và/hoặc kiểm soát tốc độ băng tải chạy vòng	✓		✓	✓	Quét thống nhất theo hướng di chuyển của sản phẩm Thử nghiệm sự gián đoạn quá trình
Dây curoa của động cơ và bánh răng của hệ băng chuyền	✓	✓			Quét thống nhất theo hướng di chuyển của sản phẩm Thử nghiệm sự gián đoạn quá trình
CHÚ THÍCH: Các kết quả lập bản đồ liều OQ có thể dẫn tới sự lặp lại của PQ.

Phạm vi đánh giá chất lượng vận hành lặp lại theo các thay đổi có thể ảnh hưởng đến liều hoặc sự phân bố liều sẽ phụ thuộc vào loại và mức độ thay đổi trong thiết bị chiếu xạ (xem Bảng K.1). Ví dụ: việc tăng tối đa kích thước được thiết kế của đơn vị nạp hàng sẽ cần đánh giá lại chất lượng toàn bộ, trong khi việc thay thế một phần băng chuyền có thể chỉ yêu cầu xác thực về tính năng làm việc phù hợp của băng chuyền bao gồm hướng đã định (đối với việc quét qua) của sản phẩm khi di chuyển qua chùm.

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Cleland, M. R., O’Neill. M. T., and Thompson, C. C., “Sterilization with Accelerated Electrons,” Sterilization Technology, Van Nostrand Reinhold, New York, 1993, pp. 218-253.

[2] Mehta, K., Kovacs, A., and Miller, A., “Dosimetry for Quality Assurance m Electron Beam Sterilization of Medical Devices,” Med. Device Technol., 4, 1993, pp. 24-29.

[3] Mehta, K., “Process Qualification for Electron-Beam Sterilization,” Medical Device and Diagnostic Industry, June, 1992, pp. 122-134.

[4] Dosimetryfor Food Irradiation, !AEA, Vienna, 2002, Techn. Reports Series No. 409.

[5Ị Mcl.aughlin, W. L., Boyd, A. W., Chadwick, K. H.. McDonald, J. C., and Miller, A., Dosimetry for Radiation Processing, Taylor and Francis, New York, NY, 1989.

[6] Attix, F., H .. Introduction of Radiological Physics and Radiation Dosimetry, A Wiley-Science Publication, John Wiley and Sons, 1986.

[7] Saylor, M. C., “Development in Radiation Equipment Including the Application of Machine- Generated X-Rays to Medical Product Sterilization,” Sterilization of Medical Products, Vol 5. Polyscience Publications Inc., Morin Heights, Canada, 1991, pp. 327-344.

[8] McLaughlin, w. L., Jarrett, Sr., R. D., and Olejnik, T. A., Chapter 8, “Dosimetry,” Preservation of Food by Ionizing Radiation, Vol I, CRC Press, Boca Raton, FL, 1983.

[9] Ehlermann, D. A. E., “Dose Distribution and Methods for its Determination in Bulk Particulate Food Materials,” Health Impact, Identification, and Dosimetry of Irradiated Food, Bogl, K. W., Regulla, D. F., and Seuss, M. J., Eds., A World Health Organization Report, Institut fi.ir Strahlenhygiene des Bundesgesundheitsamtes, M imchen, Germany, 1988, pp. 415-419.

[10] Lapostolle, Pierre M., and Septier, Albert L., eds., Linear Accelerators, N01th Holland Publishing Co. (Amsterdam), 1970.

[11] Mckeown, J., “Radiation Processing Using Electron Linacs,” IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol NS-32,1985, pp. 3292-3296.

[12] McKeown, J., and Sherman, N. K., “Linac Based Irradiators,” Radiation Physics and Chemistry, Vol 25, 1985, pp. 103-109.

[13] McKeown, J., Labrie, J.-P., and Funk, L. W., “An Intense Radiation Source,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Vol B10/11,1985, pp. 846-850.

[14] Sadat, T., “Progress Report on Linear Accelerators,” Radiation Physics and Chemistry, Vol 35, 1990, pp. 616-619.

[15] Scharf, Waldemar, Particle Accelerators and Their Uses, Harwood Academic Publishers, (New York), 1986.

[16] Abramyan, E. A., Industrial Electron Accelerators and Applications, Hemisphere Publishing Corporation (Washington), 1988.

[17] Aus lender, V. L., and Meshkov, I. N ., “Powerful Single-Cavity RF Accelerators and Their Use in the Industrial Radiation Chemical Processing Lines,” Radiation Physics and Chemistry, Vol. 35 (4- 6), 1990, pp. 627-631.

[18] Jongen, Y., Abs, M., Genin, F., Nguyen, A., Capdevila, J. M., and Defrise, D., “The Rhodotron, a New 10 MeV, 100 kW, CW Metric Wave Electron Accelerator,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 879,1993, pp. 865-870.

[19] Andreo, P., Ito, R., and Tabata, T., “Tables of Charge- and EnergyDeposition Distributions in Elemental Materials Irradiated by PlaneParallel Electron Beams with Energies Between 0.1 and 100 MeV,” Technical Report No. 1, ISSN 0917-8015, Research Institute for Advanced Science and Technology, University of Osaka Prefecture, Japan, 1992.

[20] CCC-467/ITS Code Package, Integrated TIGER Series of Coupled Electron/Photon Monte Carlo Transport Codes. These codes are available from the Radiation Safety Information Computational Center (RSICC), P.O. Box 2008, Oak Ridge, TN 37831-6362 and also from NEA, France.

[21] Galloway, R. A .. Lisanti, T. F., and Cleland, M. R .. RDI-IBA Technical Information Series, TIS 1548, “Electron Beam Energy Determination by Comparing Calculated and Measured Dose Distributions in Polystyrene Slab Absorber,” RDI-IBA Technology Group, 151 Heartland Boulevard, Edgewood. NY 11717, 2003.

[22] Cleland, M., Galloway, R., Genin, F. and Lindholm, M., “The use of dose and charge distributions in electron beam processing,” Radiation Physics and Chemistry, Vol 63, I 985, 2002, pp. 729-833.

[23] Tabata, T., Ito, R., Kuriyama, I., and Moriuchi, Y., “Simple Method of Evaluating Absorbed Dose in Electron Beam Processing,” Radiation Physics and Chemistry, Vol 33 (5), 1989, pp.411-416.

[24] Tabata, T., Ito, R., and Tsukui, S., “Semiempirical Algorithms for Dose Evaluation in Electron Beam Processing,” Radiation Physics and Chemistry, Vol 35 (4-6), 1990, pp. 821-825.

[25] Vargas-Aburto, C., and Uribe, R., “Monte Carlo Simulation of 25 MeV electrons on aluminum and tantalum,” Technical Report. PEBT-03-01, 2003.

[26] Meissner, J., “Monte Carlo Simulation for the Measurement of Electron Energy by Dosimetry,” private communication, I 999.

[27] Morrisseau, D., Ross, A., and Sadat, T., MeV Industrie, S.A., private communication, 1993.

[28] McKeown, J., AECL Accelerators, private communication, 1993.

[29] Seltzer, S. M., and Berger, M. J., “Energy Deposition by Electron, Bremsstrahlung and Co-60 Beams in Multi-Layer Media,” International Journal of Applied Radiation and Isotopes, Vol 38, 1987, pp. 349-364.

[30] CCC-33 I/EGS4 Code, Monte Carlo Simulation of the Coupled Transport of Electrons and Photons. This code is available from the Radiation Safety Information Computational Center (RSICC), P.O. Box 2008, Oak Ridge, TN 37831-6362.

[31] McLaughlin, W. L., Hjortenberg, p. E., and Batsberg Pederson, W., “Low Energy Scanned Electron-Beam Dose Distributions in Thin Layers,” International Journal of Applied Radiation and Isotopes, Vol 26, 1975, pp. 95-106.

[32] Rosenstein, M., Eisen, H., and Silverman, J., “Electron Depth-Dose Distribution Measurements in Finite Polystyrene Slabs,” Journal of Applied Physics, Vol 43, 1972, pp. 3191-3202.

[33] Mehta, K., et al, “Dose Distribution in electron-irradiated PMMA: effect of dose and geometry,” Radiation Physics Chemistry, Vol 55, 1999, pp. 773-779.

[34] Mehta, K., et al, “Behavior of non-conducting plastics under e-beam irradiation,” Radiation Physics Chemistry, Vol 63, 2002, pp. 745-749.

[35] Miller, A., Private communication, Risoe National Laboratory, DK-4000 Roskilde, Denmark.

[36] Lisanti, T. F., RDI-IBA Technical Information Series, TIS 1552, “Calculating Electron Range Values Mathematically,” RDI IBATechnology Group, 151 Heartland Boulevard, Edgewood, NY 117 I 7, 2003.