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低水平放射性测量

归档日期:07-18       文本归类:低空目标      文章编辑:爱尚语录

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  低水平放射性测量通常指单位质量或单位体积的(如每千克或每升)物质中放射性核素的活度低于几百贝可〔勒尔〕。

  目前对“低水平放射性”还没有统一的、严格的数值定义。通常指单位质量或单位体积的(如每千克或每升)物质中放射性核素的活度低于几百贝可〔勒尔〕。

  低水平放射性测量往往需要采用专门的测量装置和方法。比较、评价和选择低水平测量装置和方法的主要技术指标有两个:即优值和最小可探测限。

  1.优值 是测量样品和本底所用的总时间的倒数。要求测量的相对标准误差一定时,测量样品和本底所用的总时间越短(即样品的净计数率越高,本底计数率越低),优值就越大,测量装置和方法就越好。当样品的净计数率远小于本底计数率时,优值与样品净计数率的二次方成正比,与本底计数率成反比。因此,在选择测量装置和方法时要求使样品净计数率的平方与本底计数率之比为最大。

  2.最小可探测限 是用于表示某一个测量装置或方法可探测的最小放射性活度或比活度(见放射性)的一个量。一般用于表示最小可探测限的量有三个:①最小显著可测出的活度,又称作临界水平或判断限;②最小可探测的真实活度,又称作探测限;③定量测定限。

  降低最小可探测限方法 主要是增加样品的净计数率和减少本底计数率。增加样品净计数率一般采用下面几个方法:①提高样品中待测放射性核素的比活度或浓度,并减少自吸收;②增加被测量样品的量;③提高探测器的固有探测效率;④增加探测器的探测面积;⑤增加被测量样品对探测器所张的立体角

  低水平放射性测量装置的最小可探测限取决于本底计数(由除了要测量的放射性核素以外的其他任何因素造成的计数)。本底计数通常有两个来源。一个是样品中干扰放射性核素。包括原有的和在样品处理过程中加进去的。有时,样品中需要测量的放射性核素不止一种,那么测量其中一种放射性核素时,其他放射性核素对它可能有干扰。另一个是样品以外产生本底计数的各种因素。一般来说有四种:①宇宙线;②探测器和屏蔽材料中的放射性;③周围环境中的放射性;④电子学设备的噪声,假脉冲和电磁干扰等。减少本底包括减少样品中的干扰的放射性核素和样品以外测量装置的本底。前者主要通过用放射化学方法分离,纯化被测量的样品和用符合、反符合,脉冲幅度甄别,脉冲形状(上升时间)甄别等物理方法来实现。后者主要通过下面五种方法来实现:①采用含放射性杂质少的探测器元件和屏蔽材料。例如半导体、塑料、有机玻璃、石英、银、不锈钢和“老铅”、电解铜、三次蒸馏的汞、去钾提纯的 Nal等。②采用屏蔽层。一般用10厘米厚的铅或20厘米厚的钢做主屏蔽体就能屏蔽掉绝大部分宇宙射线的电子-光子成分和周围环境中的γ辐射。在主屏蔽体内还须用含放射性杂质极少的材料做内衬。对于中子的屏蔽通常是用含硼或含锂的石蜡或塑料。③采用符合、反符合技术。④采用脉冲幅度甄别和脉冲形状甄别技术。⑤挑选电子元件,精心设计、焊接电路,良好的接地和电磁屏蔽以减少电子设备的噪声、假脉冲和电磁干扰。

  目前用得较多的是 ZnS(Ag)闪烁计数器、流气式正比计数器核乳胶、金硅面垒型半导体探测器、屏栅电离室和液体闪烁α谱仪。ZnS(Ag)闪烁计数器和流气式正比计数器的探测面积可以做得较大,但能量分辨率差。核乳胶的探测灵敏度较高,但操作较麻烦,能量分辨率差。金硅面型垒半导体探测器本底较低,能量分辨率好,但面积较小。屏栅电离室的探测面积可以做得很大,能量分辨率也较好,但装置较复杂,操作较麻烦。液体闪烁α谱仪可以直接分析测量液体样品,本底也较低,但能量分辨较差。

  通常用来分析测量低水平β放射性活度的探测器是带反符合屏蔽的流气式盖革-弥勒计数器或正比计数器、薄塑料闪烁计数器、硅半导体探测器、液体闪烁计数器和符合型β闪烁谱仪。正比计数器的面积可以做得很大。塑料和半导体探测器本身放射性杂质较少,本底较低。但半导体探测器的面积较小。液体闪烁计数器特别适用于测量发射低能β射线.低本底γ射线谱仪 用得较多的探测器是Nal(Tl)闪烁探测器、大同轴Ge(Li)探测器和大同轴高纯锗探测器。前者探测效率较高,能量分辨较差;后者探测效率较低,能量分辨好,目前体积可达200厘米3以上。用Nal(Tl)晶体和塑料闪烁探测器进行反符合屏蔽后,不仅可以减少本底而且还可以减少康普顿散射。减少康普顿散射的效果可以用康普顿减少因数或峰康比来量度。康普顿减少因数定义为不加反符合屏蔽和加反符合屏蔽后康普顿端或康普顿区计数的比值。

  4.低本底X 射线谱仪 用于低水平X 射线测量的探测器主要有正比计数器、Si(Li)、高纯锗和薄 Nal(Tl)探测器。

  在环境科学、地球化学、考古学等许多领域都会用到。例如在环境保护工作中需要测量空气、水、生物等样品中放射性核素的浓度。在地球化学研究中需要测量陨石在宇宙中生成的放射性核素。在考古学中需要测量14C等微量放射性核素。

  O.Deschger and M. Wahlen,Low Level Counting Technigues,Annual Review of Nucleαr Science,Vol. 25, p. 423,1975.

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