源活度测量

α、β源活度的测量李小乐目录1.概述2.α放射源活度的测量3.β放射源活度的测量4.液体闪烁计数器测源活度放射性活度的测量及标定，在核物理及核技术应用中有着很重要的地位。它涉及面广，活度范围很大，所以测量方法也需因地制宜。概述11.源活度及其单位2.绝对测量和相对测量放射性活度：是放射性核素在单位时间内原子核衰变数目的量度。放射性活度的单位：贝可、居里绝对测量：用测量装置直接测量放射性核素的衰变数，不必依赖于其它标准样品或标准仪器的比较（注：需对影响测量结果的许多因素作修正）相对测量：用一个活度已知的标准源与待测样品在相同条件下测量，根据它们测量的量值之比值和标准源活度值即可算出待测源的活度原理：假定放射源各向同性地发射出粒子，而测量仪器的效率是已知的，则通过记录一定立体角内的粒子记数率便能推算出源的活度。2一、薄源活度的绝对测量——小立体角法设放射源活度为A,每衰变放出一个α粒子,测到的计数率为n,本底计数率为nb,则净计数率为：为探测器对源所张的相对立体角，又称几何因子，记为。4obnnnA/4gf点源的立体角及几何因子为：22222(1/)1(1/)42ghhrfhhr（8.1）（8.5）实际情况中，源面积总有大小。一般源的半径和源到准直孔距离相比不能忽略，这时的几何因子可用下面的公式来计算：211(,)sin/4gfSddR注：应用净记数率公式计算α源活度时要注意测到的记数率n必须对分辨时间τ进行修正。应用（8.1）式来计算源活度时需注意到必须对分辨时间进行修正，所以设装置的分辨时间为，测到的记数率为，则真正进入计数管的粒子数应为：n'1nnn分辨时间修正因子：f1'nfnn则放射源活度为：bgnnAffn（8.7）2二、厚样品的放射性比活度测量mt以点为顶点在圆锥内发射的粒子占点发射的粒子总数的份额为：OO()1(1)42xWR比放射性（）：即每克样品的放射性活度。mA于是，深度为的薄层中发射的粒子中，能射出样品表面的粒子数就为：xdx1()()(1)2mmxdIxASdxWASdxR上式对整个样品厚度的积分，便得到每秒内能射出样品表面的粒子总数的：I11()(1)22mmmtIdIxAStR当样品厚度时，从表面出射的粒子数达到饱和。饱和出射率为：mtR14smIASR（8.12）选择一种比放射性已知的样品作为标准，它与待测样品有相同的S和R，则：00mmAIAI其中及分别为待测样品及标准样品的粒子表面出射率。I0ImAMA再由样品的质量M可得总的放射性活度A：3一、小立体角法测β放射源活度原理：对小立体角装置的基本要求是能最大限度地消除、减少影响测量准确度的因素。缺点：小立体角法方法简单，但修正因子多，误差较大。定义小立体角装置的总探测效率，它是测到的计数率与源衰变率之比。0bnnnAA（其中，A为源的活度，为净计数率，为计数率，为本底计数率）0nnbn与探测效率有关的诸因子装置的总绝对效率可以写成许多因子的乘积：gmbainffffff几何因子分辨时间修正因子坪修正因子反射修正因子吸收修正因子计数管的本征效率计数修正因子几何因子分辨时间修正因子坪斜修正因子：mf造成坪斜的原因：工作电压的增高，计数管内的假计数亦增加。反射修正因子：bf01bnfnc饱和反散射系数：饱和时的反散射修正因子饱和厚度：刚达到饱和时的承托膜厚度吸收修正因子：af包括：自吸收、空气吸收、窗吸收、源保护膜吸收、源与计数管间吸收片的吸收01mttamtnfetn112nfnn计数修正：0n（其中：为质量吸收系数；为总吸收厚度。）mtt计数管的本征效率：G-M计数管的本证效率可认为是100%3二、4π计数法原理：把放射源移到计数管内部，使计数管对源所张的立体角接近于4π，减少散射、吸收及几何位置等的影响。源承托膜吸收修正源自吸收修正承托膜吸收掉的粒子数：12'nnnnn膜吸收修正因子：af12122'annnfnnn方法：A：外推法B：子体标记法bmannAffff求出修正因子后，便可算出活度：3三、符合法测源的活度000()()()cnvdvnvdvnvdv000()()()()()()()cvvdvvvdvnnnvvvdv当两个探测器中有一个探测器对放射源各点的探测效率都相等时：0000()cnnvdvAn（即为放射源活度。）0A（8.34）其他需要修正的符合测量中的各修正因子a.本底修正：0'cccnnn00'bbcccbnnnnnnnnn（，即包含真符合计数率和偶然符合计数率。）b.分辨时间修正：021()cRcRnnnnnnc.内转换电子修正：00001/(1)1cecnnAnd.β探测器对γ射线灵敏度的修正：00011/()11ccnnAne.β探测器对γ灵敏度和内转换电子的综合修正：00011/[1()]1ccecnnAn当时，将使修正项作用趋于零，从而回到了简单的（8-34）式。这说明了符合装置（课本第222页图8.13示）比采用小立体角形式的符合装置准确度高得多的原因。14f.对死时间的修正：100()()[1()]11[1()](2)(1)1bbRccecRcDnnnnnnAnnnnt使分辨时间和死时间尽可能小；减少本底，同时提高β探测效率使之接近于1，此式即可非常接近和返回到（8.34）式符合法测源活度的几个问题1放射源活度与分辨时间2符合法的相对标准偏差3复杂衰变纲图下的符合方法4效率外推法（符合吸收法）4一、液体闪烁计数器的基本原理及测量装置原理：闪烁体吸收射线能量原子、分子电离激发受激原子、分子退激发射荧光光子光子在光电倍增管的光阴极激出光电子光电子经倍增产生电子流电子流在阳极负载上产生电信号电信号由电子仪器记录分析选择合适的液体闪烁剂，优良的光电倍增管，采取双管符合技术，好的制样技术等都很重要。4二、液体闪烁计数器的绝对测量1.积分外推法2.零概率修正设为信号脉冲幅度，为微分脉冲幅度谱。当甄别阈为时，测到的微分计数为：V0V()nVmaxmax00000()()()()VVVVNVnVdVnVdVnVdV0max0(0,)()VNVnVdV带电粒子在闪烁体中损耗能量，在光阴极上产生个光电子的几率服从泊松分布：n(,)/!nmPnmmen可以认为，打拿极的次极发射也相当好地服从泊松分布。因此，在阳极上没有信号输出的几率（零概率）为：[1(0,1)](0,)kmPkPme产生的平均光子数，可以写成：()mE()'()mEEFE'()[1(0,1)](0,)kEFEPkPme用来表示闪烁体和光电倍增管的总转换效率，则便表示光电倍增管阳极产生一个电脉冲所需要的平均能量亦即探测阈。于是在测到的衰变率与真正的衰变率之间有如下关系：'[1(0,1)]kP1/fmax()00()(1)EFEEfAASEedE为测得的衰变率，为真正的衰变率。为射线的分布函数，。当源及闪烁液给定后，、、可视为常数。于是有：0AA()SEmax0()1ESEdEE()FE()SEmax()00(1())EFEEfAASEedE可见，当时。即外推到探测阈为零时即得真正的衰变率。0f0AA4三、淬灭及其校正淬灭：就是一种或几种过程使闪烁脉冲幅度变小a.射线在使闪烁溶液溶剂分子激发之前就失去能量b.温度变化引起闪烁体发光衰减时间变化。c.颜色淬灭d.由于温度或其它因素的变化，使测量杯表面沾有尘污或蒸汽冷凝，也会使光的传递受到影响。1.造成淬灭的原因：2.淬灭的修正方法：a.外推法0qcnne当将不同淬灭剂浓度与相应计数率在半对数纸上作图，外推到淬灭剂浓度为零时，即可获得无淬灭时的计数率。ncb.β内标准法21nnA11021nAnAnn探测效率：待测样品的活度为：c.道比法d.外标准道比法淬灭使得β谱向低能方向移动。因此，在两个测量道内的计数率之比也变化。道比法利用变化来校准淬灭。此法把内标准法与道比法的优点结合起来。事先用不同淬灭程度的闪烁液做好相对效率与外道比关系校准曲线，再用内标准法求出某一淬灭程度时的绝对效率。4四、双核素体系的测定111222ccHHccHHnAAnAA1212121212121212(/)(/)(/)(/)HHcccHHccHHHccnnAnnA和分别为区间和区间里测到的总计数率，则有：1n2n12DD23DD测量区间连续：对两核素淬灭程度相近的样品比较合适。测量区间不连续：欢迎提问原子核科学技术研究所李小乐