8 核輻射測量方法

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1、核輻射探測原理及探測方法王德忠教授核科學(xué)與工程學(xué)院2009/9/241核輻射測量方法?核輻射測量任務(wù)：?測量核輻射活度的測量。?測量輻射場量的測量：輻射注量（率）。?輻射能量或能譜測量。?輻射劑量的測量。?有關(guān)時間的量：半衰期或壽命等。2009/9/242/57放射性活度及其單位?放射性活度的嚴格定義：處于特定能態(tài)的一定量放射性核素在給定時刻的活度A是dN除以dt內(nèi)，由該能態(tài)發(fā)生自發(fā)衰變或核躍遷數(shù)的期望值。A=dN/dt?單位時間間隔內(nèi)的核衰變通常稱為衰變率。因此活度也即放射性核素在某時刻的衰變率的期望值。?放射性活度國際單位為貝克勒爾簡稱Bq（貝克）1Bq

2、=1衰變/s1MBq=103kBq=106Bq?歷史上放射性活度長期用過的單位是居里（Ci）1Ci=3.7×1010Bq1Ci=103mCi=106μCi2009/9/243/57幾個與放射性活度有關(guān)的概念?發(fā)射率：是指放射性樣品在單位時間內(nèi)平均發(fā)射某種射線的粒子數(shù)。?比放射性活度（比活度）：放射性樣品中某種放射性核素的活動與樣品質(zhì)量（或體積）之比，即單位質(zhì)量（或體積）的放射性樣品內(nèi)核素的活度。其單位是kBq·g-1，MBq·g-1，Bq·l-1，kBq·l-1等。2009/9/244/57放射性樣品活度測量?一般探測裝置對放射性樣品進行活度測量時，得到的是

3、單位時間內(nèi)紀錄的脈沖數(shù)，即計數(shù)率。?主要影響因素：幾何因素；探測器的本征探測效率；吸收因素；散射因素；分辨時間；本底計數(shù)。2009/9/245/57活度的絕對測量和相對測量絕對測量：利用測量裝置直接測量放射性核素的衰變率。不必依賴于其它測量標(biāo)準的比較。這種測量又稱為直接測量。相對測量：借助于其它測量標(biāo)準來校準測量裝置，再利用這一測量裝置來測量放射性核素的衰變率。這種測量又稱為間接測量。通常的使用測量儀器多是相對測量。2009/9/246探測效率本征效率：進入探測器靈敏體積射線產(chǎn)生一個脈沖的概率。絕對效率：放射源（或樣品）產(chǎn)生的射線在探測器產(chǎn)生一個脈沖的概率。

4、樣品測量的絕對效率與探測器本征效率、放射源的特性（分布和組分）、探測器與源間幾何位置、周圍物質(zhì)的散射和吸收等因素有關(guān)。2009/9/247活度測量方法（1）核素衰變特性決定活度與射線數(shù)量之間關(guān)系(分支比)（2）測量方法的絕對效率決定測量射線數(shù)量與發(fā)出射線數(shù)量間關(guān)系（3）通過（1）和（2）間的關(guān)系，即可通過測量射線數(shù)量導(dǎo)出測量樣品的活度2009/9/248幾何因素?對于一般探測器，放射性樣品都是放在探測器外面進行測量的，因此射入探測器靈敏體積的粒子數(shù)只是發(fā)射率的一部分。一般用幾何因子fg來進行校正。?fg的定義是每秒到達探測器靈敏體積的粒子數(shù)目與樣品每秒發(fā)射的

5、粒子數(shù)目之比。?幾何因子的校正對點源易于計算，對非點源或擴散源可用數(shù)值積分方法計算。2009/9/249/57計算點源對圓盤探測器的幾何效率，如圖所示2R探測器H源?1tgR/H11Hf?2?sin?d??(1?)g?4?2R2?H2o2009/9/2410?計算圓盤形源對圓盤形探測器的幾何因子2RH2r幾何因子：2113ab23?5a35af?{1???b[??b[]}g21/225/227/229/22(1?a)8(1?a)16(1?a)64(1?a)222a?R/H2009/9/2411/57222b?r/(H)探測器的本征探測效率?本征探測效率就是進

6、入探測器靈敏體積的一個入射粒子產(chǎn)生一個脈沖的幾率。?探測器本征效率的最大值為1，其數(shù)值與探測器種類、運行狀況和幾何尺寸有關(guān)、與入射粒子的種類和能量、探測器窗厚度有關(guān)，還與電子記錄儀的工作狀況有關(guān)。?粒子以平行束入射和以錐形束入射的探測效率是有差別的。2009/9/2412/57吸收因素?放射性樣品發(fā)射的射線，在達到探測器之前，一般要經(jīng)過三種吸收層：樣品材料本身的吸收（自吸收）、樣品和探測器之間空氣層的吸收和探測器窗的吸收。2009/9/2413/57散射因素?散射對測量的影響有兩類：正向散射和反向散射。?正向散射使射向探測器靈敏區(qū)的射線偏離而不能進入靈敏區(qū)，

7、這種散射使計數(shù)率減少。?反散射使原來不該射向探測器的射線經(jīng)散射后而進入靈敏區(qū)，這種散射使計數(shù)率增加。2009/9/2414/57分辨時間?計數(shù)裝置的分辨時間是指它能夠區(qū)分連續(xù)兩個入射粒子的最小時間間隔。?顯然，在分辨時間內(nèi)進入探測器的第二個粒子就無法記錄下來。因此，計數(shù)裝置實際觀測到的計數(shù)率要比真正進入探測器內(nèi)的真計數(shù)率少。2009/9/2415/57本底計數(shù)?在放射性測量中，狹義的本底計數(shù)是指沒有被測樣品時測量裝置顯示出的計數(shù)，而把樣品中干擾放射性產(chǎn)生的計數(shù)稱為干擾計數(shù)?？偟谋镜子嫈?shù)應(yīng)是上述兩者之和。?放射性樣品的凈計數(shù)率為測得的計數(shù)率減去本底計數(shù)率。20

8、09/9/2416/57α、β放射性活度測量的小立體