放射性测量的原理和方法

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1、放射性测量的原理和方法第一节放射性测量核素的测量包括放射性核素测量和稳定性核素测量。放射性测量又可分为定量测量和定位测量，前者是指测量放射性活度、能量和半衰期等。后者是把样品中的放射性形象显示出来。这种利用感光乳胶记录和检测样品中的放射性核素的分布、定位和相对定量的方法，称为放射性自显影(ARG)。稳定性核素测量是指通过相应的检测仪器分析稀有同位素或重同位素的丰度。第二节、放射性核素的定量测量一、测量原理和测量系统（一）放射性核素测量的基本原理探测放射性核素的方法和仪器有多种，但它们探测的基本原理都是基于射线与物质相互作用所产生的各种效应。1.电离效应：射

2、线穿过气体时，气体分子、原子在电场作用下被电离产生一对离子（电子和正离子），而且这些离子聚集于二极所产生的电信号（电流或电压的变化）时可测的。根据这一效应来进行测量的探测器有气体电离探测器（如电离室、正比计数管和盖格－弥勒计数器）和半导体探测器。2.荧光效应：射线投射到某些特殊物质被吸收时，其一部分能量以紫外线或可见光再放射出的现象称为放射荧光，由于这种情况下所放出的光较弱，需要通过光电倍增管放大方可测量，根据荧光探测射线的仪器总称为闪烁计数器，闪烁体为晶体的称为固体闪烁计数器，为液体的称为液体闪烁计数器。3.感光效应：射线作用于乳胶感光而产生潜影的现象，

3、实质上是射线的电离作用的结果，它是放射性最初发现的历史检出方法，现在还利用这个现象作为一项有效的测定手段。4.契伦柯夫效应：高速（大于光通过该介质的速度）的带电粒子通过物质时，可以看到发光（可见的紫外线）现象，这种现象称为契伦柯效应，利用这点，借助液体闪烁光谱仪可进行高能的32P水溶液试样放射性活度的测量。基于上述这些效应研制了一系列的射线探测仪器，可用来探测带电粒子（α、β粒子）和不带电粒子（γ光子）。（二）测量系统测量系统一般由两部分构成：（1）射线探测器：即按前述的探测原理中所产生的某一效应，将射线能量转换成可被记录的电信号（电流、电压变化所引起的电

4、压脉冲）称为探头部分，实质上它是一种能量转换器。（2）测量装置：它是记录和分析探测器输出的电信号的电子仪器，它是由若干部分所组成，以常用的定标器为例，它有电源、前置放大器、甄别器及脉冲幅度分析器、定标电路等部件。定标器基本电路示意图脉冲分析器工作原理示意图第三节气体电离探测器气体电离探测器是以气体作为带电粒子电离或激发的介质，在气体电离空间置有两个电极，外加电场并保持一定的电位差，当带电粒子穿过气体时与气体分子轨道上的电子发生碰撞，使气体分子产生电离而形成离子对，在电场中电子向正极移动，正离子向负极移动，最后到达二极而被收集起来，使电子线路上引起瞬时电压变

5、化（电压脉冲）而由后续的电子仪器记录。l在相同射线的照射下，脉冲的大小（又称脉冲的高度）使随着二极间的电压大小而改变的，它们间的变化关系如图所示。它们具有形状相似的曲线，曲线分为6个区域。气体电离探测器是早期应用最广的核辐射探测器，根据其所处的工作状态，通常可分为三类，即电离室、正比计数器和盖革计数器等。直流电场中的电子收集电荷与外加电压的关系曲线脉冲高度与极间电压的关系曲线F区为连续放电区。（一）正比计数管正比计数管是由一圆柱形金属筒外壳作为阴极，在中央安放一根金属丝作为阳极。如图所示。在管内充有甲烷或氮和碳氢化合物气体，气压和大气压一样，二极间的电压为

6、1500~5000V。正比计数管的结构示意图（二）盖格-弥勒计数管简称盖格计数管或G-M计数管，它是应用较广泛的辐射探测工具。主要用于测量β粒子，只有计数管的底窗极薄（2mg/cm2）时，才可探测α粒子。盖格计数管对γ射线的探测效率极低，只有1%~2%。1.构造和种类：根据外形可以分为圆柱形和钟罩形计数管。圆柱形计数管为圆柱形玻璃外壁，内衬一金属圆筒或涂一层导电物质（Hg或ZnCl2）作为阴极。计数管内沿轴心穿一根细钨丝作为阳极。钟罩形计数管外观象一个扣着的钟罩，供射线进入的底窗是云母片制成的，如图所示：GM计数管内充工作气体（惰性气体：氩、氖、氮）猝灭气

7、体（乙醇、二乙醚、溴、氯等）。惰性气体的作用是射线照射后引起气体的电离，产生放电；猝灭气体的作用是防止计数管在一次放电之后，发生连续放电。主要是因为猝灭气体的电离电位较低，正粒子与之相遇很容易夺走一个电子，复原成中性分子，猝灭气体分子本身成为正离子向阴极移动，到达阴极被中和时主要通过自身的解离而释放能量，极少在阴极打出继发发电子，因而抑制了连续放电。根据猝灭气体的种类，计数管又可分为有机计数管（猝灭气体为有机气体）和卤族计数管（猝灭气体为卤族元素气体）两种。2.工作原理：计数管的正负极接在稳定的高压电源上，使两极间维持一定的电位差（几百伏到1000V以上）

8、。射线离子进入计数管内，引起管内惰性气体电离，形成正负离子对。在电