放射性(xìng)核素的比活(huó)度測量

2006/10/31 13:18:00

1.物理方法——γ譜儀(yí)法
     在放射性核素比活度的測量中，廣(guǎng)
泛使用NaI（Tl）閃爍γ譜儀和Ge（Li）🚊，HpGe半導(dǎo)體(tǐ)
γ譜儀(yí)。閃爍γ譜儀(yí)裝置成本低(dī)，探測效率高，保管較為方便，不用液氮養護。但能量分辨率較差，因而難於(yú)勝任分析核素較多，譜綫較復雜的樣品。而半導體γ譜(pǔ)儀比γ閃爍譜儀(yí)
的分辨率要高(gāo)，綫性好，特別是HpGeγ譜儀(yí)克服了需要在低溫下保存的(dí)缺點，因此是迄今為(wéi)止被(bèi)認(rèn)
為是最佳γ譜儀。
（1）半導體探測器工作的基本原理
     輻(fú)射粒子射入半導體結區後
，很快損失掉(diào)能量
，使電子由(yóu)滿帶到空帶上去，於是在(zài)空帶中(zhōng)有(yǒu)了電子，在滿帶中失去電子留下(xià)空穴。在電場作用下，電子和(hé)空(kōng)穴分別向兩極漂移(yí)，於(yú)是輸出四路中形成信號。當(dāng)電場足夠強(qiáng)
時，輸出信號的幅度與(yǔ)
帶電粒子(zǐ)在結區(qū)內消耗的能(néng)量成正比。如(rú)果(guǒ)
帶電粒(lì)
子的全(quán)部能量都消耗在結區，則通(tōng)過測量信號脈衝幅度，就可以測量帶電粒子的能量(liáng)。知道探測器的探測(cè)效率就可以確(què)
定某能量(liáng)γ射綫的強度，進而(ér)可知道樣品放射性核素的的(dí)

活(huó)
度，活(huó)度除以樣品的質量，即(jí)可求得樣品放射性的比活度
。
（2）半(bàn)
導體γ譜(pǔ)儀方框(kuàng)圖 
 
     鉛(qiān)室：屏蔽工作(zuò)室內的環境γ射綫
，提高低水平放射性(xìng)樣品的精度(dù)。鉛室厚度10cm（或(huò)cm厚鉛當(dāng)
量金屬），室(shì)內表麵應有原子序數遞減(jiǎn)
的(dí)
多(duō)層內屏蔽（錫或鎘，銅
，有機玻(bō)璃）組成。
     探測器🖌：半(bàn)導體探測器，對⁶⁰Co的1332kevγ射(shè)綫(xiàn)能量分辨率和相對(duì)探測效率(shuài)
分別介於1.7kev～2.4kev和15%～40%之間。能量分辨率為探測器分辨入(rù)射(shè)粒子能量的能力，一般(bān)
用γ射綫全能峰(fēng)的半高(gāo)
寬度用(yòng)FWHM來表(biǎo)示
。相對(duì)
探測效率是指探測器相對3×3NaI（Tl）閃爍體效率的(dí)百分(fēn)數。
     前置放大器：將探測器的電荷信號復換成電(diàn)壓脈衝信號(hào)並加以放大。
     主放大器：放大器內有堆積拒絕電路
🖅，用於檢測(cè)放大器的輸出脈衝🀯，使得被ADC（脈衝幅度分(fēn)析器）復換(huàn)的(dí)隻是峰值(zhí)
不受(shòu)堆積幹(gān)擾的(dí)
信(xìn)號脈衝，從而(ér)

改(gǎi)善了高計數(shù)率下的能量分辨率。為了補償被拒絕脈衝和放大器產(chǎn)生的死時間，放大器還(huán)提供死時間邏輯輸出，以便(biàn)於在定(dìng)量(liáng)能譜分析測量(liáng)中
，進行活時間校正(zhèng)。
     能譜數據獲取與處理係統：由ADC智能獲取接口和計算機組成。探測器到ADC進行模(mó)—數轉換(huàn)，智能獲取接口對ADC的每個復(fù)換碼進行實時處理(lǐ)，顯示🀍，數據壓縮
，並每隔一定時間將已壓縮的數據由接口傳送至計算機，已進行譜顯示的更新，每個譜的長(cháng)度
，寬度，停(tíng)機方式和條件(jiàn)，起，停都由計算機獨(dú)立(lì)控製。在測量過程(chéng)中(zhōng)💗，計算機可以停(tíng)機或處理其它數據。
（3）射(shè)綫能量的確(què)定
     為了根據峰位（道址(zhǐ)）確定射綫能量。或(huò)者反過來，根據射(shè)綫能量確(què)定峰(fēng)位，都需對譜儀進(jìn)行能量(liáng)
刻度。能量(liáng)刻度就是在譜儀所確定的條件下🀈，利(lì)用已知能量的γ放射源測出相應能量的(dí)峰位(wèi)
🔦，然後作出(chū)能量和(hé)峰位的關係
。有了這樣(yàng)的關(guān)係，那麼(mó)測得的(dí)
峰位就(jiù)可找出γ射綫的能量，為了準確地進行能(néng)量刻度和確定未知能量(liáng)

，需注意(yì)以下幾(jī)個(gè)問題：①放射源的能量必須是精確已知的；②定準峰位；③考(kǎo)慮非綫性；④確保(bǎo)譜儀的穩定性(xìng)
好。每當測量條件（如高壓🚣，放大倍數等）有較大變化時，應重(zhòng)新進行(háng)刻度。
（4）核素活度的測(cè)

定
     要確(què)定核(hé)
素的活度，必須(xū)
知道探測器的探測效(xiào)率。目(mù)前體源效率方法(fǎ)主要有實驗法，相對比較(jiào)
法，點源模(mó)擬法和蒙特卡羅計算法。相(xiāng)比較而言
，實驗法顯(xiǎn)
然需(xū)要製備(bèi)許多標準源🍳，工(gōng)作(zuò)
量大🂻
，然而它的(dí)準確度普(pǔ)遍認(rèn)為較高，常用的源有¹⁵²Eu，²⁴¹Am和(hé)⁶⁰Co的混合體(tǐ)標準源。通過實驗(yàn)建立γ譜儀探測(cè)效率與放射源(yuán)能量之間的函數關係。
     測量活度的常用方法是通過測量一定時間內核素(sù)
的(dí)某一(yī)特征γ射綫全吸收峰(fēng)的(dí)淨(jìng)麵積(jī)🗬
，然(rán)後(hòu)根(gēn)據該γ射綫的發射幾率(shuài)和全吸收峰的探測(cè)效率到該核素的活度值，再除(chú)以樣品的(dí)質量
🏠，可求得核素的比(bǐ)
活度
🌲。計算公式為：
 
(Bq• kg^-1)

式中：a——全(quán)

吸收峰淨麵積（減去康普頓連續譜和(hé)鉛室中的本底）
      ε——全吸收峰效率
      F_自(zì)——相(xiāng)對於標準源的自吸收修正係數
      P——待測核(hé)素某(mǒu)
γ光子(zǐ)的發射幾(jī)率
      F——測量時間（s）
      m——樣品重量（kg）

2.放射化學方法
（1）放射化學閃爍法(fǎ)測226Ra
     通過測量²²⁶Ra衰變產(chǎn)
物²²²Rn並與標準(zhǔn)
源進行比較而實現的，首先將樣品用放射(shè)
化學方法進(jìn)行處理(lǐ)並製成透明的鐳溶(róng)液裝入擴散瓶
，然(rán)後進行排(pái)氣
🀊，封閉。測量時(shí)，將擴散(sàn)
瓶內(nèi)積(jī)累的氡全麵送到閃爍室內📛，借助(zhù)於氡及其(qí)子(zǐ)體α粒子對閃爍室(shì)壁上的 ZnS（Ag）激發閃光(guāng)，在光電(diàn)倍(bèi)增管陽極(jí)負載(zǎi)上形(xíng)
成(chéng)電壓脈(mài)
衝，用定標(biāo)器記(jì)錄下這些脈衝(chōng)數，進而可推算出(chū)樣品中的鐳(léi)含量。
（2）232Th的測(cè)定
     本方法采用743型大孔陽離子交換樹脂分(fēn)離偶氮(dàn)胂Ⅲ分光光度法。將樣品用過氧化鈉熔(róng)融，水浸取(qǔ)熔塊，過濾
。沉澱用鹽酸（4N）溶解，加入少許酒石酸，將試液通過743型大型陽離(lí)子交換樹脂，釷被定量吸附，以鹽(yán)
酸（4N）淋(lín)洗雜(zá)質，用(yòng)氯化銨溶液（20%）將樹脂轉為(wéi)銨(ǎn)型後，再用草酸銨溶液（4%）洗脫釷。在鹽酸介質中，用偶偶氮胂Ⅲ顯色，於長波660毫米處測其吸光度，從工作曲(qū)綫上(shàng)查得(dé)相(xiāng)應的釷量並計算出結果🎃。
（3）40K的測定
     采用火(huǒ)焰光度法，將(jiāng)試樣(yàng)用氫氟酸分解，製成稀(xī)硫酸試液，用火焰(yàn)光度法測定氧化鉀(jiǎ)
，然後根據公式計算⁴⁰K含量🎻。