β-γ符合法测量放射源的活度

β-γ符合法测量放射源的活度

实验目的

1. 掌握符合法分辨时间的测量方法。

2. 利用β-γ符合法测量60Co 源的活度。

3. 利用偶然符合法测量分辨时间。

实验原理

1. 符合分辨时间

任何符合电路都有一定的分辨时间，即当两个脉冲信号的起始时间相差甚微，在符合电路的分辨时间之内被当成两个完全同时发生的信号而使符合电路有输出，符合电路所能分辨的最小时间间隔τ即为符合分辨时间。

2．偶然符合法测符合分辨时间的原理

偶然符合计数率与符合分辨时间τ有一定的关系，可以利用这一关系来测定符合分辨时间。

假设有两个放射源S1和S2，同时又有两个探测器I,II ，他们分别进行独立测量。两个源之间，两个探测器之间有充分的屏蔽，使得两个探测器基本上无法同时接收另一源发出的粒子。如果符合道有输出，即为偶然符合。若二道输出均为宽τ的矩形脉冲，I 道、II 道的平均计数率分别为1n ，2n ，偶然符合计数率为122rc n n n τ=。加上本底后偶然计数率为

1212122rc

rc b b n n n n n n τ'=+=+ 。若本底符合计数率基本为一个常数，那么rc n '和12n n 为线性关系，且斜率为2τ。

图1.符合分辨原理示意图 图2. 60

Co 源的衰变纲图 3利用瞬时符合曲线法测符合分辨时间

在符合测量装置中人为地改变符合道的相对延迟时间d t ，则符合计数率rc n 将随d t 变化有一个分布，若输入是一个理想的矩形脉冲则分布曲线是一个矩形，它的半高宽即是电子学分辨时间。由于用探测器输出的信号作为输出脉冲信号，由于粒子进入探测器的时间与输出脉冲前沿之前间隔不固定，脉冲前沿存在统计性离散涨落，所以分布曲线将成一个钟罩形状，这个分布曲线即是瞬时符合曲线，它的半高半宽即为符合分辨时间。

4. β-γ符合法测量放射源的活度

60

Co 源的衰变纲图如图2所示。

若放射源的强度为A ，对于β，γ的探测效率分别为p β和p γ，则 n A p ββ=， ,n A p γγ

= 总的符合计数率为 /n A p p n n A βγβγβγ== ，

故/A n n n βγβγ= 。由于本底的存在，本底符合计数率以γ及射线进入β探测器引起计数等因素，对上面这些式子进行修正。

(1).β道的计数率： ()()()n n n b n βββββγ

=-- ，

式子中n β：β道的净计数率。()n ββ：β道实测得计数率。()n b β：β道实测的本底

计数率。()n βγ：β道实测的由γ引起的计数率。

(2).γ道的计数率： ()()n n n b γγγγ=- ，

式子中n γ：γ道的净计数率。()n γγ：γ道实测得计数率。()n b γ：γ道实测的本底计数率。

(3).偶然符合计数率 ()()2rc n n n βγτβγ= ，真正的β-γ符合计数率应该是：

()()()(),2n n n n n b n βγβγ

βγβγγγβγτβγ=--- ，

式子中(),n βγβγ为符合道实测所得的符合计数率，()n b βγ为符合道实测所得的本底符合计数率，n γγ是进入β探测器的γ与γ道记录引起γ-γ的真符合计数率。

在放射源和计数器之间放置铝片之后所测得的符合计数率为(),n βγγγ：

()()()()(),2n n n b n n n βγγγ

βγββγγγ

τβγγ??=+++??

故此得到的真符合计数率为 ()()(),2,n n n n n βγβγ

βγβγβγτγγγ=-- ， 因此放射性活度为： ()()()()()()()

(),2,n n b n n n b A n n n n βββγγβγβγβγβγγβγτγγγ---????????

=--

实验内容

1. 用示波器观察符合装置的各级信号：调节符合延迟时间，观测各级的信号。

2. 用瞬时符合曲线测量符合分辨时间。

3. 用偶然符合法测量符合分辨时间。

4. β-γ符合法测量60Co 放射源的活度。

实验仪器

60

Co 标准β源一个，

137

Cs β源一个，双踪示波器，FH0001机箱一台，FH1031A 精密

脉冲发生器一台，FH1034A 高压电源二台，FH1014A 符合电路一台，FJ-347β和γ探头各一个，FH1001A 线性放大器二个，三路定标器一台，0.1mm 厚的铝片若干块，FH1007A 定时单道分析器二台

实验步骤

1. 按照图3将仪器连接。

2. 用精密脉冲产生器的输出脉冲做为信号，调节放大器放大倍数以及成型时间，单道的阈值以及符合电路的延迟时间，使符合电路有符合输出。

3. 将一路的延迟时间固定，连续调解另一路延迟时间，从示波器上观察符合输出波形

的变化。在有符合输出的延迟内选择两三个值测量符合计数，观察符合计数有无变化。

图3. β-γ符合电路图方框图

4. 以探测器信号代替脉冲发生器信号，细测瞬时符合曲线。将一路的延迟时间固定，另一路延迟以0.1μs 为步长进行间隔调整，测量瞬时符合计数，直至整个曲线测出。

5. 将延迟时间调到符合曲线的中间值位置，测量60Co 的绝对活度： (1).放上60Co 源，测量()n ββ，()n γγ，和(),n βγβγ。

(2).在放射源和β探头之间放上铝片，测量(),n βγγγ和()()n b n ββγ+。（()*

n γγ）

(3).拿下铝片和60Co 源，测量()n b β，()n b γ和()n b βγ。

6.用137Cs 源作为偶然符合源，测量1n ，2n ，*

rc n 和12b n ，并按公式算出符合分辨时间与符合分辨曲线的时间比较。

思考题

1. 60

Co 源的绝对活度测量能否用γ-γ符合测量？它与β-γ符合测量活度有什么不

同？

2.试分析本实验中出现的γ-γ符合以及本底符合是不是偶然符合？

3.为什么137

Cs 源可以作为偶然符合？

实验数据处理

(1)示波器上调制的范围 4.34μs~5.40μs τ=0.53μs

60

描点做出瞬态符合曲线如下

由图观察可以粗略得出τ=0.55μs

60

带入公式算的放射性活度A=16007

137

代入公式得τ=0.51μs

放射性活度的γ-γ符合测量

收稿日期:2000201220;修回日期:2000205217 作者简介:彭朝华(1974— ),男(土家族),湖南张家界人,研究实习员,核物理专业　第35卷第3期原子能科学技术 Vol.35,No.3 　2001年5月Atomic Energy Science and Technology May 2001 文章编号:100026931(2001)0320258205 放射性活度的γ2 γ符合测量彭朝华,吴小光,李广生 (中国原子能科学研究院核物理研究所,北京　102413) 摘要:用4台HPG e 探测器组成的γ2γ符合测量装置,对标准源133Ba 和134Cs 的放射性活度进行了测量。实验值与标称值间的相对偏差,除1个样品为019%外,其余5个样品皆好于012%。关键词:γ2γ符合;HPG e 探测器;活度测定中图分类号:TL81712 文献标识码:A 4πβ2γ符合法是一种较好的放射性活度绝对测量方法,特别是对于简单β2γ级联衰变的核素,该方法具有很高的准确度。但面对衰变纲图复杂的情况,很难用简单表达式求出放射性核素的绝对活度,必须引入较为复杂的修正项。现普遍采用效率外推法,即通过符合吸收技术将 效率外推到百分之百时得到放射源的活度。该方法中作了一些假定,有的假定可近似满足,但有的很难实现。因此,效率外推法仍有一定的近似性,限制了测量准确度的进一步提高。为方 便、准确地测量放射性活度,本工作用标准源133Ba 和134Cs 对γ2 γ符合方法进行探讨。1　基本原理 级联发射的两个光子γ1和γ2分别被2个探测器记录,探测器对γ1、 γ2的计数率分别为n 1=A 0P 1ε11 1+α1(1)n 2=A 0P 2ε2 1 1+α2 (2) 式中:A 0为放射源活度;P 1、P 2为γ1、γ2的绝对发射率;α1、α2为γ1、γ2的内转换系数;ε1、ε2 为包括立体角和探测器本征效率在内的γ1、 γ2的探测效率。符合计数率则为n c =A 0P 1P 2ε1ε2 w (θ)(1+α1)(1+α2) (3)其中:w (θ)为γ1和γ2的方向角关联函数;θ为两个探测器之间的夹角。由式(1)、 (2)和(3)得到放射性活度的表达式为

水中总α、β放射性测量概述培训讲学

水中总α、β放射性 测量概述

水中总α、β放射性测量概述 王丽琴屈喜梅焦玲丁艳秋武权张文艺 【摘要】核能的利用在给人类带来巨大利益的同时也带来了不少潜在的核威胁。总α、β测量作为放射性分析手段中最简便的方法之一，已被广泛地用于环境监测和工业应用中。该文简单地介绍了水中总α、β放射性测量的常用方法及其各自的优缺点。 【关键词】α粒子；β射线，水污染物，放射性；放射测量术 随着我国核事业的蓬勃发展，核能在能源、工业、医学方面的利用已越来越广泛，核电站的建设速度也在不断加快。然而核能在给人类带来巨大利益的同时，也不同程度地增加了环境放射性污染和放射性工作人员以及公众接触放射性污染和受照的可能性。为评价放射性污染所造成的危害，对环境中的空气、水以及生物等进行放射性监测是最常用的手段。本文将简要地介绍水中总放射性的测量方法及其测量中面临的问题。 1理论依据及国内外发展概况 水中核素一般分为稳定核素和不稳定核素两大类。不稳定核素通过放射性衰变自发地从核内释放出α粒子、β粒子、γ光子以及其他射线，从而衰变成为另外一种元素。α、β射线可以通过直接或问接的电离作用，使人体的分子发生电离或激发，产生多种自由基和活化分子，严重的还会导致人体细胞或机体的损伤和死亡。由于α、β粒子的射程短，其对人体的伤害主要是通过吸入、食人等产生的内照射。部分核素（如镭和钚等）易在人体内沉积，对人体产生内照射，且内照射主要是由α、β粒子造成的，因此，对α、β粒子放射性的测量意义重大。 总α、β放射性测量是最简单的放射分析过程之一，它作为一项筛选技术被广泛地用于放射生物学、环境检测和工业应用等方面。其测量意义主要有：①初步判断样品的污染水平；②为是否需要对样品继续进行核素分析提供筛选指标；③在样品中核素的大概组成不明的情况下，以总α、β放射性代替单个核素的分析；④特殊情况下，以总α、β放射性测定的数据作为各部门放射性管理的依据[1]。 在过去的几十年里，公众接受的天然辐射的大小受到人们的广泛关注。世界卫生组织[2]已将饮用水中的有效剂量参考值定为100 μSv每年。这个值不包括来源于3H、40K、222Rn以及氡的衰变产物的放射性水平，只包括其他的α、β放射体的放射性核素。 我国对水中放射性的测量T作开展已久，并颁布了一系列的标准、规范来指导水中放射性水平的测量。1986年，我国对实施的《生活饮用水卫生标准》[3]进行修订，增加了总α放射性指标，并限定总α的放射性不得超过0.1 Bq/L；2006年，又进一步修改颁布新的《生活饮用水卫生标准》[4]，将总a的放射性限值调整为0.5 Bq/L。与此同时，我国还颁布了《污水综合排放标准》[5]、《生活饮用水标准检验法》[6]等标准，用于指导不同水质中放射性水平的测量。 总之，总α、β放射性测量作为较简单的放射性分析过程已被广泛地用于饮用水中放射性核素的初步筛选。由于总α、β放射性测量的不确定性，其测量方法常常是讨论和争议的热点。总α、β放射性测量的样品前处理方法主要有：溶剂萃取法、吸附沉淀法和蒸发浓缩法等。由于溶剂萃取法和吸附沉淀法操作

放射性活度测量方法

二、放射性活度测量 放射性活度是衡量放射性核素发生自发变化（核跃迁）的物理量。它的定义是：“在给定时刻处于特定能态下的一定量放射性核素的放射性活度A是dN除以dt所得的商。其中dN是在时间间隔dt内能态发生自发核跃迁数的期望值。（注定义中的“特定能态”是指该核索德基态；“自发核跃迁”是指自发核变化或同质异能跃迁。）”。 测量放射性活度的绝对方法有多种，通常使用的方法有：4πβ正比计数法、4πββs--k Υ符合法、4πXXs--kΥ符合法，液体闪烁4πββs--kΥ符合法、低水平β射线计数法和α/β量热计法等。 （一）4πβ放射性活度基准器。 4πβ放射性活度测量装置由4πβ正比计数器、放大器、定标器和高压电源组成。它是早期建立的基准装置之一。一九五九年由国家计量局委托原子能研究所筹建，一九六五年建成。在研制阶段，该装置曾为中国第一颗原子弹制造中的“燃耗值测定”提供了99Mo、95Zr、98Sr、140Ba等标准放射源。 由于放射源自吸收修正带入的误差难以克服，加之后来效率示踪法、液体闪烁法的发展，4πβ放射性活度测量装置在日常检定中已很少使用，但在放射性核素生产、医学、环境监测、仪表刻度及军事上，曾起过不可低估的历史作用。 （二）4πββs--kΥ符合法放射性活度基准装置。 凡是放射性核素在1次β衰变时同时发射1个Υ光子的情况，4πββs--kΥ符合法就能适用。将放射源放在正比计数器内，正比计数器记录β粒子。用碘化钠晶体和光电倍增管组成闪烁计数器，记录Υ射线。再用适当的电子设备（符合线路）对发生的符合事件进行记录。 设用εβ和εΥ分别表示β道和Υ道的计数效率，β道、Υ道和符合道的计数率分别为：Nβ=N0εβ NΥ=N0εΥ NC=N0εβεΥ 可得到： 活度：N0=NβNΥ 这就是理想情况下表示4πβ-Υ符合法原理的一般公式。实际上，根据这一原理，还要考虑偶然符合等修正。应用效率外推技术，则可以用于测量有复杂衰变谱的核素。 计量院于一九七二年建成4πβ-Υ符合法放射性活度基准装置。用它测量的核素及放射性活度值的准确度：24Na为±1%；56Mn为±1%；95Zr为±1.7%；99Mo为±2.5%；131I 为±3.5%；134Cs为±1%；147Pm为±2.5%；35S为±3%和198Au为±2%。测试院于一九七

放射性测量方法

放射性测量方法课后练习 xxxxxxxxxxx xxxxx 第一章放射性方法勘查的基本方法 1.何为放射性现象？放射性现象是何时何地何人首先发现的？核科学有何发 展前景？ 答：放射性现象是某些核素原子核能够自发的发生衰变放出α、β、γ等射线的现象叫放射性现象。放射性现象1896年法国物理学家贝克勒尔在对一种荧光物质硫酸钾铀研究时发现了天然放射性。核科学在以下方面有较好的发展前景如下： 首先核基础研究和支撑技术领域，如加快各种强留加速器和同步辐射加速器的发展；其次核能技术领域，发展新型核电设备，研制空间核动力系统，研制大功率激光器等；核燃料循环技术领域，建设更全面的核废料处理循环产业。提高利用率降低环境破坏和污染。最后核技术应用领域，开发新型核探测和放射源制造工艺，在环境治理上的应用。 2.请写出α衰变、β衰变、γ跃迁定义。绘出U-238放射性系列衰变图。 答：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程称为α衰变。放射性核素的原子核自发的放出β粒子或俘获一个轨道电子而变成另一个核素的原子核的过程称为β衰变。（β衰变分β-，β+，轨道电子俘获三种。）原子核由激发态跃迁到较低能态，而核的原子序数Z和质量数A均保持不变的过程，称为γ跃迁。 3.写出天然放射性系列中的主要放射性核素，分析放射性系列及其主要的辐射 体。 答：主要放射性核素：铀U，镤Pa，钍Th，锕Ac，镭Ra，钫Fr，氡Rn，砹At，钋Po，铋Bi，铅Pb，铊Tl。、铀系列的母体核素为238U，铀系列的质量数都是 4的整数倍再加2，即服从A=4n+2的规律（其中n=51~59），所以铀系也叫做4n+2系列。在整个系列中母体核素238U的半衰期最长，为4.468x10^9年，子体核素

海水中总β放射性活度的测定

海水中总β放射性活度的测定 【摘要】随着核能技术的发展利用，人们对环境介质中总放射性含量越来越关注。本文从样品处理，效率刻度，仪器稳定性测试，数据分析等方面，介绍海水中总β放射性活度的测量分析工作。 【关键词】海水；总β放射性活度；测定 在环境放射性监测中，当需要迅速检出放射性时，常采用总放射性测量。其意义在于，对大量样品进行分类或筛选，初步判断是否存在放射性污染；当样品中核素大致组成明确时，总放射性测量结果也可以反映各个核素的大致活度水平等。 本文用优级纯氯化钾制作仪器的β活度响应曲线，并通过仪器稳定性试验，进行海水中总β放射性活度的测定，通过对两个点位海水中总β放射性活度数据的分析比较，介绍海水总β放射性活度的测量工作。 1 方法原理 海水中总β放射性活度很低，用蒸发法使放射性核素浓集到固体残渣中，灼烧后制成样品源，用优级纯氯化钾作为参考源，在低本底β测量仪上测量β放射性。 2 试剂和材料 本方法实验用水均为新制备的去离子水，除非另有说明，分析试剂均为确认符合国家标准的分析试剂。 （1）氯化钾（KCl），优级纯；（2）乙醇（C2H5OH），分析纯； 3 仪器和设备 本方法所用仪器设备均为经检定或校准合格的仪器设备：（1）LB770低本底α/β流气式正比计数仪；（2）工作气体：P10 气体（10% CH4 + 90% Ar）；（3）工作用源：90Sr-90Y平面β源；（4）分析天平，感量0.1mg；（5）其他器材：电热板；烘箱；干燥器；研体；烧杯；瓷坩埚；样品盘。 4 实验部分 4.1 样品前处理 取50ml已过滤的海水置于已称重的150ml坩锅中，在75℃（水温）下缓慢蒸干，冷却后称量；将坩锅里的残渣用不锈钢勺子刮出、放到研钵中，研细；将