工艺剂量和交付剂量

工艺剂量,即在产品中达到预期效果所需的剂量,通过辐射研究确定,这涉及确定产品/效果的剂量-效应关系,无论是保健产品的杀菌还是减少鸡肉中的沙门氏菌。一般来说,这类研究的结果是确定了两个剂量限制:较低的剂量限制设定在产品中达到所需的最小剂量,设定剂量上限以确保辐射不会对产品的功能质量产生不利影响(例如,保健产品的塑料成分可能变脆,或香料可能失去一些味道)。通常,每个产品/工艺都有一对这些限制,这些值定义了可接受的剂量窗口,这样产品的每个部分都应该在该范围内接受剂量。这些剂量限值,特别是对食品和保健产品等受管制产品,是由国家当局规定的。剂量上限与剂量下限的比值可称为剂量限制比。

在辐射过程中,伽马辐射通过几种原子相互作用与产物相互作用,如康普顿散射、光电效应和成对产生[12]。通过这些和随后的相互作用,它给产品能量,从而提供辐射剂量。随着辐射通过产品,其强度降低,导致剂量随着深度的增加而减小。这被称为深度-剂量分布。下降的速度取决于成分和产物的密度,以及伽马辐射的能量。除了剂量随深度的变化外,在横向上也有剂量的变化。这种变化取决于辐照的几何形状。这两种类型的剂量变化导致传递给产品的剂量不均匀。辐照产品中剂量的变化是不可避免的。描述这种剂量不均匀性的一种公认的方法是剂量均匀性比(DUR)的概念,即产品容器中的最大剂量与容器中的最小剂量的比值。这一比率随着产品的密度和容器尺寸大小的增加而增加。

对于辐射研究样本,这一比率应该接近统一(例如,小于1.05),其中研究的目标是将样本中的辐射效应与剂量联系起来。这通常是通过减少样本的大小来实现的。对于商业经营,出于经济原因,这是不可能实现的。一个典型的产品容器可以是60cm×50cm×150cm,一些辐照器被设计用来辐照整个产品托盘,120cm×100cm×150cm。对于如此大容器,剂量均匀性比将显著大于统一。然而,对于绝大多数的应用程序来说,幸运的是,有一个广泛的剂量窗口,是可以接受的,以达到预期的效果,而不不利影响产品质量。例如,对于许多应用,剂量限制比在1.5到3之间,有时甚至更大,这取决于产品和工艺。

因此,其指导原则是:

测量的剂量均匀性比应小于应用所规定的剂量限制比。

有不同的方法可以降低产品容器中的剂量均匀性比(即使剂量更加均匀)。通过从一侧照射产品很容易减少沿深度的变化(如图7所示)。这可以通过在辐照过程中旋转产品容器或围绕辐射源移动的产品容器来实现。所有的伽马辐照器都使用其中一种技术。横向剂量变化可以通过几种方式减少,包括将高活性的源铅笔放置在源架的外围(源增强),以及产品容器和源的相对排列(源重叠或产品重叠,稍后阐述)。不同的辐照器采用不同的方法来提高剂量的均匀性。


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