＊张学东

（甘肃省核与辐射安全中心 甘肃 730020）

辐射监测设备的工作原理也是通过闪烁体或高气压电离室对射线产生的初始离子对全部收集后，最终转化为计数器所能识别的电信号，内置算法将计数转化为日常监测活动使用的空气吸收计量率。当然，这里所转化得到的最终监测结果也是服从统计涨落规律的。本文对最终得到的监测结果使用Grubbs准则剔除可疑值后，将结果进行数据处理和统计展示。进而得到我们监测点位仪器对宇宙射线响应值，也对我们使用的两款主流设备性能做直观展示，服务我们的日常工作。

1.宇宙射线监测方案

甘肃省根据自身地域特点，宇宙射线监测实施方案如下。

（1）执行标准：《环境γ辐射剂量率测量技术规范》（HJ 1157-2021）。

（2）监测设备：便携式γ剂量率仪FH40G+FHZ672E-10，高气压电离室RS131-200-ER0000，气垫船（电动），激光测距仪，GPS（带海拔高度），温湿度计。

（3）点位选择：刘家峡水库（E：103°17′27″，N：35°51′58″，海拔h：1724m）以上标注的经纬度信息满足是离水库岸边一公里的监测条件，同时考虑安全、时间和经济成本。

（4）监测计数：设备开机预热5min，离水面高度1m，10s时间间隔读取1个计数，计数量为100个。

2.Grubbs准则剔除可疑值

根据《数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理》（GB/T 4883-2008）7.2格拉布斯检验法中的计算方法。

借鉴层次分析法“九标度”取值思想[19]，考虑因素指标对评价目标的突出影响程度，确定Λ的取值原则见表2。

(1)便携式γ剂量率仪FH40G+FHZ672E-10宇宙射线响应值测量结果处理方案

当然，利用数据处理工具时，例如Excel中的相关函数处理起来，效率会更高更便捷。在有表1的基础数据之后，1～100个测值需放入同一列（本例中放入B5：B104），方便后续的数组计算。

C5:C104我们放测量值统计量，公式为：T=ABS(B5-AVERAGE($B$5:$B$104))/STDEV($B$5:$B$104)，从C5行依次向下拖至C104。

查询Grubbs检查临界值T（n，a）表，n=100，a=0.05（95%置信水平），T（100，0.05）=3.207，放入D5:D104（合并居中）。

E5:E104列写入数值比较T ≤3.207的判断语句“=IF(C5<=$D$5,1,0)”，从E5依次拖至E104。

F5:F104写入汉字转换语句，变更直观的识别剔除信息“=IF(E5=1,‘否’,‘是’)”，由F5拖至F104。

这样，凡是在剔除信息显示“是”字样的，都是需要剔除的数据。实际工作中我们发现，做1次剔除工作已能够满足统计规律，可以进行下一步宇宙射线响应值测量计算。

G5:G104写入剔除计算平均值函数“=ad(AVERAGEIF(F5:F104,‘否’,B5:B104),3,3,0)”，其中这里ad函数为VBA工程自行编写的有效位数“四舍六入五单双”数据修约规则（合并居中）。

H5:H104写入标准偏差数组计算公式“{=ad(STDEV(IF(F5:F104=‘否’,B5:B104)),2,2,0)}”（合并居中）。这里为什么要强调是数组公式的原因，是因为查询非剔除数据的标准差计算必须用数组才能实现（合并居中）。

I5:I104写入平均值乘以设备校准因子的数据处理公式“=ad(G5×H2,3,3,0)”，其中H2单元格写入设备当年溯源后的校准因子1.21（合并居中）。

J5:J104写入标准偏差修正公式“=ad(H5×H2,2,2,0)”（合并居中）。

以上我们得到该设备当次测量的宇宙射线响应值为20.6±1.6nSv/h。

(2)高气压电离室RS131-200-ER0000宇宙射线响应值测量结果处理方案

使用表1的计算模版，获得RS131-200-ER0000型号设备的宇宙射线响应值结果为55.8±2.2nGy/h（其中该设备校准因子为1.02）。

表1 FH40G+FHZ672E-10宇宙射线响应值测量结果（单位：nSv/h）

续表

3.高斯分布数据展示与设备性能评价

在做高斯分布数据处理展示时，我们用的是原始测量数据，这样后续的数据使用会更加直观可靠。

这里我们需要在表格中预先处理几个基础数据，包括组个数R5=100、组距R6=(R9-R8)/(R5-1)、上下线与中心值距离R7=4、组坐标下限R8=G5-R7×H5、组坐标上限R9=G5+R7×H5。以表1数据为例，组个数（R5=100）、组距（R6=0.105）、上下线与中心值距离（R7=4）、组坐标下限（R8=11.8）、组坐标上限（R9=22.2）。

这样我们得到正态曲线分布处理综合数据表，Excel数据区域为L5：P104。组坐标为L5=R8，L6=R8+$R$6，拖至L104即可；频数M5=COUNTIF(B$5:B$104,"<="&L5)，拖至M104；正态曲线N5=NORM.DIST(L5,$G$5,$H$5,FALSE)，拖至N104，95%置信上限O5:O104=$G$5+2*$H$5，95%置信下限P5:P104=$G$5-2*$H$5。

利用以上数据，以组坐标为横坐标，频数、正态曲线数据为纵坐标绘制展示图，如图1所示。

图1 FH40G+FHZ672E-10宇宙射线测量正态分布图

同样，利用表2数据我们可以得到RS131-200-ER0000高气压电离的宇宙射线测量正态分布图，其中95%置信上限为59.1，置信下限为50.3。如图2所示。

表2 RS131-200-ER0000宇宙射线响应值测量结果（单位：nGy/h）

图2 RS131-200-ER0000宇宙射线测量正态分布图

综上结果可以看出，所用的两种型号设备测量结果很好的满足高斯分布规律，且在95%置信水平上下限的比较中，监测结果非常集中，表现出了很好的仪器性能。所得监测结果准确可靠。

4.日常测点处宇宙射线计算

通过以上处理方法，我们得到的是单台设备在水面处的宇宙射线响应值，但实际工作中，实际陆地测点的宇宙射线响应值由于地理环境限制，无法通过监测得到。这时我们就需要将测点处的宇宙射线依据水面测得的宇宙射线响应值进行修正计算得到。依据方法《辐射环境监测技术规范》（HJ 61-2021）附录D“宇宙射线响应值修正方法”，采用以下公式：

拟以某点位红崖山水库（E:102°53′23″，N:38°23′07″，海拔高度h:1408m）为例，理论计算RS131-200-ER0000高气压电离的监测结果。通过文中修正公式可以计算得到D宇=43.42nGy/h（红崖山水库水面处宇宙射线电离成分在低大气层中产生的空气吸收剂量率），D/宇=47.63nGy/h（刘家峡水库水面处宇宙射线电离成分在低大气层中产生的空气吸收剂量率），D/c=55.8nGy/h（刘家峡水库点位实测值），得到该仪器在红崖山水库测点处的宇宙射线响应值应为Dc=50.9nGy/h。这与该设备在红崖山水库水面测点实际测值51.2±2.2nGy/h极为接近。以上Excel数据处理与标准有效结合，并在实际工作中能够得到有效应用，计算方法正确并得到有效性验证，对具体工作有很强的指导性作用。

5.结论

（1）能够很好满足高斯分布规律的辐射环境监测用设备，具有良好的设备性能，能够保障并满足日常监测活动需要，所得监测结果准确可靠。文中介绍使用的图形化处理界面可以及时了解并掌握仪器在具体工作时的状态，方便进行设备性能判断。

（2）根据HJ 1157-2021标准要求，实际测点的环境γ辐射剂量率最终修正结果需扣除仪器对宇宙射线的响应值。而本文介绍的利用Excel编写的数据处理工具，能够很好的与标准要求相契合，理论计算测点处的宇宙射线响应值修正结果可靠，方便日常宇宙射线响应值监测工作的数据处理，能够确保环境γ辐射剂量率的准确行。