低本底α、β测量仪规范

JJG853—20131低本底α、β测量仪检定规程1范围本规程适用于采用固体闪烁探测器和半导体探测器的低本底α、β测量仪的首次检定、后续检定和使用中检查,不适用于流气正比计数器以及液体闪烁计数器等类型测量仪器的检定。2引用文件本规程引用下列文件:JJF1035—2006电离辐射计量术语及定义GB/T11682—2008低本底α和/或β测量仪ISO9697:2008水质无盐水中总β活度测量厚源法(Waterquality-Measure-mentofgrossbetaactivityinnon-salinewater-Thicksourcemethod)ISO18589-6:2009环境中放射性活度测量土壤第6部分:总α与总β的活度测量(Measurementofradioactivityintheenvironment-Soil-Part6:Measurementofgrossalphaandgrossbetaactivities)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3术语和计量单位3.1术语3.1.1仪器本底instrumentalbackground仪器正常工作状态下,测量无放射性污染的空样品盘时的示值。3.1.2表面发射率surfaceemissionrate放射源在2π球面度内的发射率。3.1.3标准平面源referenceplanesources性质和活度在某一确定的时间内都是已知的,并能用作参考的固态平面放射源。3.1.4探测效率detectionefficiency在一定探测条件下,探测器测得的计数率与被测源发射率的比值。3.1.5串道比interfereratio(crosstalk)仪器测量单一α或β标准源时,在β道或α道的计数与α和β道的总计数之比。3.2计量单位3.2.1[源]表面发射率每分钟2π球面度,符号:(min·2πsr)-1。3.2.2单位面积平均本底计数率每平方厘米分钟,符号:cm-2·min-1。JJG853—201324概述低本底α、β测量仪主要由探测器单元、信号处理单元和屏蔽单元等组成。测量时,探测器记录入射的α、β粒子,计数率与样品中核素活度成正比。探测器单元由主探测器、反符合探测器等构成,置于屏蔽单元内。信号处理单元由计算机和测量主机构成。屏蔽单元一般由铅和钢等材料制成。低本底α、β测量仪主要应用于水质监测、食品卫生、环境放射性评价与辐射防护等领域。5计量性能要求5.1仪器本底5.1.1单位面积的α粒子计数率≤0.017cm-2·min-1。5.1.2单位面积的β粒子计数率≤0.5cm-2·min-1。5.2探测效率5.2.1对于α≥65%。5.2.2对于β≥35%。5.3重复性5.3.1对于α≤2.5%。5.3.2对于β≤3.5%。5.4串道比5.4.1α射线对β道≤3%。5.4.2β射线对α道≤1%。6通用技术要求6.1外观和标识6.1.1仪器外观不应有影响其计量性能的外观缺陷。6.1.2仪器应标明制造厂商或商标、规格型号、出厂编号和计量器具制造许可证编号等信息,其标识应牢固、清晰。7计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检查。7.1检定条件7.1.1计量标准7.1.1.1α标准平面源α标准平面源的技术指标见表1。JJG853—20133表1α标准平面源的技术指标核素规格表面发射率表面发射率扩展不确定度241Am、239Pu或210Po外径:ϕ20mm~ϕ35mm,活性区:ϕ18mm~ϕ25mm,厚度:1mm(2.0E+04~1.2E+05)(min·2πsr)-1不大于3.0%(k=2)7.1.1.2β标准平面源β标准平面源的技术指标见表2。表2β标准平面源的技术指标核素规格表面发射率表面发射率扩展不确定度90Sr/90Y外径:ϕ20mm~ϕ35mm,活性区:ϕ18mm~ϕ25mm,厚度:1mm(2.0E+04~1.2E+05)(min·2πsr)-1不大于3.0%(k=2)7.1.2环境条件7.1.2.1温度:(16~28)℃7.1.2.2相对湿度:≤85%7.1.2.3环境γ辐射空气比释动能率:≤0.25μGy/h7.1.2.4无影响正常工作的机械振动和电磁干扰。7.2检定项目检定项目见表3。表3检定项目一览表检定项目首次检定后续检定使用中检查外观和标识+++仪器本底+++探测效率+++重复性+++串道比++-注:“+”为应检定的项目,“-”为可不检定的项目。7.3检定方法7.3.1外观和标识目测被检仪器外观,应符合6.1。7.3.2仪器本底被检低本底α、β测量仪开机预热至少30min。将无放射性核素污染的样品盘放入JJG853—20134测量室进行本底测量。测量时间一般不少于24h,或α的累计计数不小于25,β的累计计数不小于100,按式(1)计算被检仪器的本底。(1)Bα(β)=(1)式中:Bα(β)—单位面积α(或β)本底计数率,min-1;N0α(β)—α(或β)本底总计数;T0α(β)—α(或β)本底累计测量时间,min;S—有效探测面积,cm2。7.3.3探测效率将α(或β)标准平面源置于样品盘中心,使源表面尽量接近但不超过样品盘的上沿,固定平面源。设置仪器的测量次数及单次测量时间,使得用于计算探测效率的累计总计数不小于40000,按式(2)计算被检仪器的探测效率。εα(β)=(-)/Aα(β)×100%(2)式中:εα(β)—仪器α(或β)探测效率;Nα(β)—α(或β)累计计数;Tα(β)—测量α(或β)源的累计时间,min;Aα(β)—α(或β)标准平面源在检定时的表面发射率,(min·2πsr)-1。探测效率检定结果应给出扩展不确定度。7.3.4重复性重复性测量条件下,用被检仪器测量α(或β)标准平面源,设置单次测量时间使得单次测量计数约为4000左右,重复测量不少于10次,按式(3)计算相对实验标准差。1XV=1X式中:V—重复性;2i (X-X)2ii=1n-1×100%(3)Xi—第i次的测量计数,i=1,2,3...,n(n≥10);X—n次测量计数的平均值。7.3.5串道比根据探测效率测量数据,按式(4)计算α射线对β道的串道比,按式(5)计算β射线对α道的串道比。χα→β=(4)JJG853—20135(5)χβ→α=(5)式中:χα→β—α射线对β道的串道比;Nα→β—测量α标准平面源时,β道的计数;Nα—测量α标准平面源时,α道的计数;χβ→α—β射线对α道的串道比;Nβ→α—测量β标准平面源时,α道的计数;Nβ—测量β标准平面源时,β道的计数。7.4检定结果的处理检定合格的低本底α、β测量仪发给检定证书,检定证书应注明检定条件和检定结果;检定不合格的低本底α、β测量仪发给检定结果通知书,并注明不合格项目。7.5检定周期低本底α、β测量仪检定周期一般不超过24个月。JJG853—20136附录A检定记录格式式样低本底α、β测量仪检定记录仪器名称型号/规格出厂编号生产厂家检定日期证书编号检定依据的技术文件检定环境条件温度:℃相对湿度:%环境γ辐射空气比释动能率:μGy/h计量标准证书编号有效期标准源核素表面发射率(min·2πsr)-1参考时间α标准平面源β标准平面源检定项目检定结果合格判定外观和标识合格□不合格□仪器本底 测量时间min总计数有效探测面积cm-2计数率cm-2·min-1 α合格□不合格□β合格□不合格□重复性α合格□不合格□V1=β合格□不合格□V2=探测效率 测量时间min累计计数净计数率/min-1探测效率/% α源,α道合格□不合格□β源,β道合格□不合格□串道比 串道比% α源,β道合格□不合格□β源,α道合格□不合格□检定结论合格□不合格□检定员核验员JJG853—20137附录B检定证书/检定结果通知书第三页式样B.1检定证书第三页式样证书编号××××××—××××序号被检项目检定结果1外观和标识2仪器本底3探测效率4重复性5串道比检定结论:以下空白8B.2检定结果通知书第三页式样证书编号××××××—××××序号被检项目检定结果合格判定1外观和标识2仪器本底3探测效率4重复性5串道比检定不合格项目:以下空白JJG853—2013附录C统计不确定度计算方法原子核衰变服从统计规律,由此在测量中引入的不确定度称为统计不确定度。由于存在此项不确定度,同样条件下的测量结果只能在某一误差范围内一致。由原子核衰变规律引起的测量误差是一项随机误差,与采用何种测量仪器无关。这项随机误差对于评估测量结果的可靠性具有重要意义,以下介绍统计不确定度的计算方法。如果对放射性样品发射的粒子数进行无限多次重复测量,那么测量结果将服从泊松分布,概率密度分布曲线如图C.1所示。图中,X轴表示粒子数测量值,Y轴表示出现某一测量值的概率。图C.1放射性样品发射率测量结果的概率密度分布测量结果与真值(数学期望)的偏差限用标准偏差σ的倍数k·σ表示。根据泊松分布规律,如果某一时间段的测量总计数为n,那么标准偏差σ为:σ=n(C.1)测量结果的误差限为±(k·σ),即测量结果落在从n-k·σ到n+k·σ区间内的概率如表C.1所示。表C.1放射性样品测量结果的概率分布与包含因子κ的关系包含因子κ测量结果落在从n-k·σ到n+k·σ区间内的概率落在从n-k·σ到n+k·σ区间外的概率1.000.68270.34131.650.90110.09892.000.95450.04553.000.99730.0027JJG853—2013标准偏差σ与测量总计数n的比值称为相对标准偏差σr即:σr×100%=×100%(C.2)放射性活度测量领域,用σr近似表示统计不确定度。因为实际测量的次数总是有限的,所以用实验相对标准差表示统计不确定度,举例说明如表