第三部分放射性核素的探测.ppt

1、放射性核素的探测,气体电离探测器 闪烁探测器 放射性探测器中使用的电子仪器 放射性样品的测量 核计数的统计学处理,射线与物质作用能产生各种效应。(电离、光电效应) 探测器是收集射线与物质作用所产生的光效应,将其转变成电脉冲。 电子线路接收电脉冲。,常用的探测器类型 测量形式,气体电离探测器 固体闪烁探测器 液体闪烁探测器 半导体探测器 激光扫描仪,定量（强度测量） 定性（能量测量） 定位（相对定量，绝 对定位）,气体电离探测器,气体作为吸收射线（带电粒子）的介质。 带电粒子穿过气体时，气体被电离产生电子和正离子在强外电场作用下，可引起一个瞬间的电离电流. 探测器记录电流所产生的脉冲信号.,G-

2、M计数器（Geiger-Muller Counters）,射线（带电粒子）进入G-M 管，产生电离，气体放大，雪崩现象，假计数，淬灭。 G-M 管内充有两种气体：1、惰性气体 2、卤素气体（有机蒸汽）。惰性气体和有机蒸汽的最佳比例约为9：1，而卤素比例很小，常在0.1%-0.01%之间。 淬灭原理：、淬灭气体比惰性气体电离电势低。很容易将自己的电子转移给惰性气体。、淬灭气体的正离子在与阴极作用时，打出次级电子和光子的几率很小，而主要是从阴极上获得电子被中和，成为激发态的分子，然后通过自身的解离释放多余的能量。3、淬灭气体对光子具有较强的吸收能力。,闪烁探测器 （Scintillation De

3、tectors）,闪烁探测器的组成见右图。 闪烁体的种类很多，从化学成份上看分为无机和有机两大类，而从物理形态上又分为固体、固溶体、液体和气体。 理想闪烁体的特征。 无机和有机闪烁体的发光机制有很大的不同。大家自己看讲义。 常用的无机闪烁体（NaI(Tl), ZnS(Ag)）,常用的有机闪烁体（塑料闪烁体） 液体闪烁体（组成、特点）,光电倍增管,将光变成电(阴极) 光电子在倍增级中倍增 阳极输出电脉冲 光耦合剂和光导,放射性探测器中使用的电子仪器,电脉冲通过电子仪器的状况. 定标器或记录仪是在给定的时间内，累计、显示，由脉冲高度分析器输出的信号。 各种探测器电子线路部分基本相同.,探测器的调试

4、,确定甑别域值 确定工作电压 调整放大倍数 计算探测效率(E) 品质因素(F)的计算 F=E2/B(B:本底计数),放射性样品的测量,探测器的测量方式: 定量测量(获得样品量多少的测量) 绝对测量:利用测量装置直接测量或经过各种校正后测得样品的活度。 相对测量:将样品和标准源在相同条件下进行测量。,定性测量：根据放射性核素在衰变时都会发射出自己特征能 量的射线 ，分析判断出射线种类,测量样品的制备 液闪测量中的淬灭校正方法,测量样品的制备,放射性测量对样品制备的要求不高。相比之下液闪测量 ，多数样品需根据其测量形式进行一定的处理。 液闪测量，包括：均相测量和非均相测量。 非均相测量，包括：乳浊

5、液测量法 、悬浮液测量 、固相法 。 液体体积一样,固体摆放位置一致。,液闪测量中的淬灭校正方法,内标准源法 ：样品计数效率用外加的标准源（对标准源有要求）来确定。 具体操作步骤是：先测样品计数率（C1）；加入已知活度（D）的标准源，并计数（C2）；确定计数效率E。 E=（C2-C1）/D 样品道比法：原理：1、淬灭时，谱脉冲高度降低，能谱左移（见图2-15（1）2、谱在给定的两个道内计数比值发生变化（见图2-15（2）3、道比值与淬灭程度与仪器探测效率有线性关系（见右下图）。具体方法见后。 外标准源道比法,用样品道比法进行淬灭校正的方法是：,配制一组（一般79个）放射性活度（DPM）已知并相

6、等，但淬灭程度不同的一系列标准样品。 在液闪中测出这些样品在两道中（A，B）的计数（CPM），算出道比值。 通过E=（样品计数率-本底计数）/放射性活度 计算出样品探测效率。以样品道比值作为横坐标，探测效率作为纵坐标可作出一条关系曲线（两道选取合理所得到的是一条直线或光滑的曲线）。 未知样品测量时，可先测出该未知样品在两道中的计数率，算出道比值，利用道比值在标准曲线上查出探测效率。 即可算出该未知样品的放射性活度大小。,核计数的统计学处理,误差来源：系统误差、偶然误差、过失误差 。 统计误差是一种特殊的偶然误差，它是由核事件的微观过程本身的随机性所造成的。 本节重点介绍涉及在核辐射计数测量应用

7、中的统计（偶然）误差。 核衰变的统计性 ，可通过实验观察到。平均计数N10时，它服从泊松分布。当N16时，它过渡到高斯分布。在放射性测量中N一般都远远大于16。 统计误差的表示及运算。 测量结果表示：N N ， 核衰变的标准误差可表示为：N=N1/2 （中科院原子能所编“放射性同位素知识应用”第156页），所以测量结果又能写成：N N1/2 相对误差F= N/N= N1/2 /N = 1/ N1/2 （相对误差反映测量的精确度） 误差的运算 （见讲义37页）,统计分析的应用,平均计数率的标准误差为：,注意： 在此时间（t）和测量次数（m）看作无误差的确定值。,样品净计数率的计算 所有的核探测器

8、都本底计数。所以探测器测量样品所得到的计数包括放射性样品（Nc）和仪器本底（Nb）计数两部分，样品的净计数（Ns）为： Ns = Nc - Nb 如果tc 和tb 分别为放射性样品和本底的测量时间，则样品的净计数率为：,例：在4分钟里，测得总的样品的计数是6000，本底是计数4000。 问：其净计数率和标准误差各是多少？解：,所以，ns = 500 25 cpm,测量时间的合理分配 在给定总测量时间T内（T =tc + tb），tc 和tb如何分配可使测量误差最小？,因为,所以，欲使ns最小，应令上式的一阶导数为零，即,因为上式中,故,整理后,估算所需的测量时间 给定测量时相对误差，计算满足不大于这个相对误差时所需要的最短测量时间。,得,整理可得,最小可