γ谱快速测定土壤中226ra的含量

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1、γ谱快速测定土壤中226Ra的含量摘要：根据226Ra及其子体的累积规律，推导出226Ra活度的计算公式，研究了该公式在高纯锗γ谱仪对土壤样品测量分析中的应用效果，并与传统γ能谱法的结果进行比对。研究结果表明，该方法能够快速测定土壤中226Ra的含量，适用于时间要求较紧的测量工作。　　关键词：γ能谱法；高纯锗γ谱仪；快速测定；土壤镭含量　　：X837：A：1009-8631（2013）01-0032-02　　引言　　在铀矿开采及选冶活动后，产生大量的放射性污染物[1]。这些污染物中含有238U、232Th和226Ra等一些长寿命的放射性核素。在放射性污染源项调查和辐射环境评价中都

2、需要监测土壤中这些主要放射性核素含量[2]。采用化学方法测镭不仅繁杂而且流程长。而使用多道（HPGe）γ谱分析方法方便、准确、可靠，无需消耗样品[3]。　　用γ能谱法对一些寿命长、本身γ辐射能量及发射率都低的核素进行测量时，通常是通过测量其子体核素发射的特征γ射线来达到测量目的。例如利用234Th能量为63.3keV或92.6keV的特征γ射线来测定238U。但这种方法的前提条件是在待测母体核素与子体须达到放射性平衡。232Th也是一个γ辐射发射率很低，而且γ辐射能量也很低的天然放射性核素，对其运用γ能谱法测定时，也是在放射性平衡的前提下，通过测量钍系子体的特征γ射线来测定母体2

3、32Th的活度。综上所述传统γ能谱法在对样品中部分放射性核素测定时，须考虑待测核素与子系是否达到放射性平衡。根据母体与子体核素的衰变动力学关系，通过测量子体核素初始与末尾时刻的活度就可以求解母核活度。由于无需等待平衡，该方法节约时间。　　1铀镭系中226Ra及其子体　　226Ra是天然放射性系列铀镭系中的核素。226Ra有一条能量为186.2keV特征γ射线，理论上可以用其来直接测定226Ra。但是其发射率低，而且对于同轴型HPGeγ谱仪来说，这一能区（60～190keV）是探测效率变化最大的区域，也易受其他核素（235U发出的185.7keV）的干扰，因此一般不选择这条γ射线峰

4、来测定226Ra。　　测量226Ra通常选择其子体214Pb和214Bi的特征γ射线峰。226Ra和其母体230Th的半衰期都较长，在测量时间内可认为226Ra活度基本没有变化。考察226Ra的子体，214Bi之后的核素都不发射能够满足γ谱分析的γ射线。226Ra到214Bi的衰变子系中存在两个不发射γ射线的核素222Rn和218Po。222Rn是半衰期为3.823d的惰性气体，而226Ra的半衰期远大于它，在0.1%精度下，226Ra与222Rn达到放射性平衡需要40d左右。218Po的半衰期只有几分钟，222Rn到214Bi的子系核素中，半衰期最长的214Pb只有26.8mi

5、n且远小于222Rn的半衰期，即222Rn到214Bi子系达到放射性平衡只需4h。在实际γ谱测量中，一般认为226Ra到214Bi衰变子系达到放射性平衡的时间为3～4周，只是精度要求低于0.1%[4][5]。传统γ谱分析226Ra就是待226Ra到214Bi衰变子系达到平衡后，通过测量214Pb和214Bi的特征γ射线峰来测定226Ra。整个测量工作大部分时间都耗费在等待226Ra及其子体达到放射性平衡。有学者提出在不平衡条件下测量一些短寿命天然放射系核素及相关公。在不平衡条件下测量226Ra，将会大大减少测量工作的时间。　　2镭活度计算公式推导　　设有衰变链A→B，核素A和B起

6、始时刻的原子核数分别为NA0和NB0；A和B的衰变常数为λA和λB；t时刻核素A和B原子核数分别为NA和NB。根据衰变链中放射性核素的累积规律则NA和NB满足下列方程[5]：　　（1）　　由t=0时NB=NB0和（1）式可解得：　　（2）　　由（2）式可得：　　（3）　　核素A、B活度分别为AA=λANA、AB=λBNB，代入（3）式可得：　　（4）　　其中AB0为零时刻核素B的活度，AB为t时刻核素B的活度。由上述可知，通过测得初始和末尾时刻子体的活度以及t就可求解母体核素的活度。由于226Ra的半衰期远大于222Rn的半衰期和测量时间，即λA<<λB，λAt≈0则

7、（4）可简化为：　　（5）　　由于谱数据收集是一个时间段，一般计算时得出的是时间段内平均活度，设平均活度对应的时刻为t0，谱数据收集始末时刻为t1和t2，则有：　　（6）　　由（5）和（6）式求得：　　（7）　　两个不同时间段内收集谱数据得到子体平均活度分别为AB0和AB，两个时间段的始末时刻分别为t1、t2和t3、t4，由摘要：根据226Ra及其子体的累积规律，推导出226Ra活度的计算公式，研究了该公式在高纯锗γ谱仪对土壤样品测量分析中的应用效果，并与传统γ能谱法的结果进行比