核辐射测量上

核辐射测量上第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六如：GM管、电离室计数率电压坪曲线死时间校正第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六2.闪烁计数器射线→闪烁体（固闪、液闪）→产生荧光→转换成电讯号→放大→记录3.半导体探测器讯号正比于射线强度锂漂移型（Ge(Li)、Si(Li))

能量分辨率高，能谱分析第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六第一节固体闪烁计数器（一）探头一、仪器工作原理γ→1.闪烁体吸收射线，将射线能转化为光子第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六①无机晶体NaI（Tl）→γ射线ZnS（Ag）→α射线CsI（Tl）→β射线②有机闪烁体（有机晶体、塑料闪烁体）→β射线优点：可塑性，低本底，不潮解第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六NaI（Tl）晶体的工作原理碘的原子量高、易吸收γ射线（三个效应）导带满带禁带能带原理孤立能级293310＞420nm第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六井型NaI（Tl）晶体（图2-1），增加测量立体角，提高测量效率，125I≥70%理想闪烁体：①Z↑②发光效率↑③光谱匹配④τ短⑤自身透明第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六2.光导作用：减少全反射，提高测量效率PMTiciPMTici一般是硅油n大→ic大→全反射↓→E↑ic：临界角n：折射率第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六3.光电倍增管（PMT）光→电子→放大（倍增）①光阴极→产生光电子要求：ⅰ光谱匹配ⅱ光电转换效率↑②打拿极（次阴极）→电子倍增光电子在电场加速作用下，在打拿极打出更多电子，若每个打拿极倍增因子为4，12个打拿极总增益为：412≈1.7×107第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期六③阳极→收集电荷，经RC电路产生一个负脉冲，脉冲大小与电荷量相关工作条件选定：信噪比优点：①E↑②τ短缺点：对高压要求高第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期六（二）核电子仪器2.甄别器甄别阈只有大于甄别阈的脉冲才能通过甄别器，进入计数电路。作用：降噪，降本底第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六3.脉冲幅度分析器（单道）有上、下2个甄别器加一个反符合电路组成。二个甄别器阈值之差→道宽→计数窗（计数道）多道脉冲幅度分析器（256，4096道）

1234上甄别器下甄别器脉冲1和2上甄别器反符合电路输出脉冲4脉冲1,2和4下甄别器第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六二、γ射线样品测量（一）γ射线能量测量1.单能γ射线能量光电峰能量≈γ射线能量确定核素的特征（依据）△EE0光电峰第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六2.125I的γ能谱EC后核退激，Er=35.5keVK俘获后及发射IC电子后X1：31keVX2：27.5keVK俘获后X1X2e-第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六γ与x光子时而单独辐射，时而出现符合事件。故而出现2个光电峰：27.5~35.5keV58~66keV27.5~35.558~66第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六单道谱仪：设定道宽，逐步改变下甄别位置，分别测定γ谱的不同部分，最后完成全谱。3.γ射线能谱测定多道谱仪：设定道宽，同时测定能谱各部分，得到能谱第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六能量分辨率=∆E/E0137Cs光电峰NaI(Tl)分辨率≈7%~10%Ge(Li)4096道→~1%第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六（二）γ射线活度测量1.绝对测量与相对测量绝对测量---不借助于中间手段直接测得样品的活度值。Bq、dpm相对测量---测得样品的脉冲计数率，如cpmcpm=dpm×E（测量效率）第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六在相对测量中，借助于模拟源或标准源，测得测定效率E，然后间接测得样品的活度值微分测量---只记录脉冲幅度介于两个甄别阈之间的脉冲2.积分测量与微分测量积分测量---将脉冲高度高于甄别阈的脉冲全部记录下来第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期六②样品测定（计数道，125I）微分测量一般用于：①能谱测定（三）工作条件的选择1.工作电压改变（逐渐升高）工作电压，使信噪比最大（坪曲线）即为合适的电压第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期六2.甄别阈和道宽的选择计数道：含全部的光电峰。如125I原则同上第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六1.几何位置2.样品体积3.射线能量4.仪器分辨时间5.晶体尺寸（四）相对测量的影响因素第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六第三节放射性测量的统计学一、放射性衰变的统计规律λ是单个原子核在单位时间内的衰变几率，对于整个样品而言（N个原子核），λN则是单位时间内衰变的原子核数目，即活度A第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六假定λ为10-5/s，平均每个原子核在1秒内的衰变几率为10-5，若样品有106个原子核，则1秒内平均有10个原子核衰变。以此类推，只要知道N和λ，即可精确的计算出放射性核素在任何时刻的衰变数（A），进而算出n，然而事实并非如此。第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六例如用同一个放射源在相同的测量条件下测量多次，得计数率n，每次的n值并不相同，与理论计算结果也不同，这是因为尽管每个原子核具有相同的衰变几率λ，但哪个原子核先衰变，哪个后衰败，却无固定次序，纯属偶然事件，而大量的偶然事件则又服从一定的统计规律。上述测量结果虽与理论值不同，却服从一定的统计分布。第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六这种分布在统计学上称作泊松分布，且重复测量多次时的均值与理论值相近。如果进行无数次测量，则与理论值一致，如硬币投掷2面出现的概率当n较小时（n≤10），泊松分布成偏态，当n较大时（n≥16），分布趋于正态即高斯分布（正态分布，呈钟罩形），位于曲线最高处，左右对称第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六高斯分布是泊松分布的特例泊松分布高斯分布二、放射性测量的统计误差计数N=nt第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六根据泊松分布原理，N的方差 ，是多次测量的均值或占高斯分布总面积的68.3%→可信限或置信度。

68.3%第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六其物理意义为：重复监测多次，N约有68.3%的测量结果落入范围内，若只测量一次，则结果落在此范围内的概率为68.3%。故可用N代替。若误差范围取，可信限为95%；取，可信限为99.7%。计数率的标准差定为第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期六相对误差（RSD，变异系数）通常误差范围取 ，相对误差N或n对E的影响第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期六在误差运算中，若有 二数，则二数相减时，得实际测量中须考虑本底nb

对E的影响第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期六若为测量计数率（总计数率，含本底）。为本底计数率，则样本的净计数率①nc↑,E↓②nb↓,E↓③t↑,E↓(或重复测多次)例题p45第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期六三、测量误差控制当较小，E要求较高时，需较长时间的和，如14C法考古断代。在总时间t内，与应有合理分配，以使E最小。令 ,以E对求极值第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期六若粗测 ，测50min，E要求小于3%，求。则第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期六t不变，E=2.8%若按 分配时间第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期六在生物学研究中，当测到含量低的样本，如，其检测值为0.1ng或0.1ng/mL，其结果是否可信，取决于测定值是否高于检测限。四、最小可测量最小可测量→检测限→灵敏度第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期六根据标记物的比活度及仪器的测量效率，即可计算出1ng物质对应的cpm值1.简单体系第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期六一定，E视要求而定，也固定（=1min）若E=5%，nb=50cpm，则第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期六③对于样品本身含量的检测限，尚与标记物的比活度相关，比活度越高E↓设测量效率=0.4，样品检测限的活度值应为483/0.4=1208dmp若tc、tb不变，放射性检测限与①所要求的相对误差相关，E越大，检测限越低②与nb相关，nb↓,E↓第三十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期六2.药动学研究中的检测限在血药浓度检测限的计算中，假定游离125I有5%