一种测量_241_Am溶液比活度的方法

1
1 1
装置和原理
测量装置
4 + 4 活度测量装置示意图如图 1 所 示。该装置主 要由大体 积阱式 NaI ( T l) 探 测 器、 小型薄壁流气式 4 正比计数器、 H P Ge 探
图1 4 F ig . 1
+ 4
活度测量标准装置示意图 [ 3] + 4 co unting standard dev ice[ 3]
Abstract: According t o t he principle of coincidence t heory , t he specif ic act ivit y o f 241 A m solut ion w as determined on 4 + 4 count ing st andard device by eff iciency ext rapola t ion, and t he pro blems o f const ant cor rect io n coef ficients o f self absorption and scat t er ing in ionizat io n cham ber met ho d w er e solved. T he m et hod w as based o n t he alt er at ion of det ect ion ef ficiency w hen t he height of elevat or w as alt ered, and the act ivity w as obtained by f it ting ex tr apolat ion accor ding t o det ect ion ef f iciency . T he result s of m ore than 20 alpha radioactive sour ces by t his met ho d in our w ork ar e accordant w ith t hose of 2 ionizat io n chamber, and their uncert ainties are improved t o 0 4% .
Am solution
Table 4 Uncertainty of measured specific activity for 241 Am solution by 2
分量 统计计数 反散射 自吸收 本底 注 : 1) 合成值 类型 A B B B
extrapolation method
比活度 / ( kBq ! g - 1 ) 52 4 52 8 52 9 52 9 53 3 52 5 52 81)
摘要 : 根据 符合法原 理 , 利 用 4
241
+ 4
活 度 测量 标 准 装 置 , 采 用 改变
探 测 效率 的 方 法 , 外 推 测 量 效率
A m 溶液的比 活度 , 解决了电 离室测量
源时需进 行的自吸 收和反散射 系数校正 问题。双 4
外推法通过 调整测量装 置升降机 高度来改变 N aI( T l) 探测 器对放 射源所 张的 立体角 , 从而达 到改 变 探测效率的 目的 , 进而通过 测量 , 测量结果与 2 了 0 4% 以内 。 关键词 : 241 A m; 效率外推 ; 比活度 文献标志码 : A 文章编号 : 1000 6931( 2010) 05 0523 04
241
( 9) Pe ! e 通过上面的方法对强度较高的 6 个 1, 其不确定度列于表 2。 Am VYNS 薄膜源进行测量 , 得到的比活度列于表
! + ( 1 - !)
1
根据文献[ 3] , 将电子探测效率和其它参数 代入式( 8) 和式 ( 9) , 得:
526
表1 Table 1 双4 外推法测得的 241 Am 溶液比 活度
第 44卷第5期 2010年 5月
原 子 能 科 学 技 术 At omic Ener gy Science and T echno logy
Vo l. 44, N o. 5 M ay 2010
一种测量241 Am 溶液比活度的方法
钟振原 , 李 谋, 代义华, 张海涛 , 刘 杰, 常永福
( 西北核技术研究所 , 陕西 西安 710024)
241
原子能科学技术 表4 2
第 44 卷
屏栅电离室测量241 Am 溶液比活度的不确定度 ionization chamber
相对标准不确定度 / % 0 59 0 30 0 15 0 05 0 681)
Measured specific activity of by double 4
源号 V Y N S 1# V Y N S 2# V Y N S 3# V Y N S 4# V Y N S 5# V Y N S 6#
Am Solution
ZH ONG Z hen y uan, L I M ou, DAI Yi hua, ZH ANG H ai tao, L IU Jie, CH ANG Yong f u
( N or thwest I nstitute of N uclear T echnolog y , P. O. Box 69 14 , X i an 710024 , China)
241
Am 的活度 ; ! 为正比计数器对
图2
ຫໍສະໝຸດ Baidu241
射线的探测效率, 因每个 衰变分支的 射线 能量均相近, 且高于 5 M eV , 故可认 为探测效 率相同; P e 为
1
Am 简化衰变纲图
241
至
6
跃迁过程内转换电子的发
F ig. 2 Simplified decay scheme of
241
524 测量装置 的 的比活度。
[ 3]
原子能科学技术
第 44 卷
效率外推技术测量
241
Am 溶液
测器、 屏蔽 体, 以 及升降装 置等部分 构成。将 241 Am VYNS 薄膜源置于 4 流气式正比计数 器中, 待气流稳定后, 将升降装置不断地升起 , 以使 4 正比计数器逐渐靠近 4 NaI ( T l) 探 测器, 直至进入 NaI( T l) 探测器的阱底, 在这一 过程中 , 停止升降 4 上进行测量 , 获取 的计数。 正比计数器, 在多个位置 道、 道、 符合道和相加道
12
P !+
4
( 1 - ! ) Pe ! e
令 N = a
4 6
( 5)
12
P !+
4
( 1 - ! ) Pe ! e = b
则式 ( 4) 可简化为: N s = a + bN 由于每次测量中 4 正比计数器对 ( 7) 射线
和内转换电子的探测 效率是固定的, 即 a 和 b 为常数, 因此, 式 ( 7) 满足线性关系 , 用线性最小 二乘法拟合式( 7) , 则得到截距 a 和斜率 b 。 由斜率 b 得 射线探测效率为:
4
a ( 10 ) 1 . 001 - 0. 156 7 b 如果 241 Am VYNS 源的 质量准确 已知为 W T , 可得到 241 Am 溶液的比活度为: AT = NT a = WT ( 1. 001 - 0 . 156 7b) W T ( 11)
不 被 探 测 的 情 况 下 , 158 51 keV 和
241
Key words: 2
Am;
ef ficiency ex t rapo lat ion; specific act ivit y 放射性核素活 量的经验和与其它标准的比较 , 2 而每个 栅网电离
栅网电离室广泛用于
[ 1]
度的测量 , 在测量过程中需进行多种校正, 包括 自吸收校正、 反散射校正 室测量 、 本底校正、 衰减校 栅网电离 正和低计数道外推校正等。由于 2 定自吸收和反散射
注 : 1) 平均值
241
Am 溶 液 比 活 度 2
- 1
法 的测量 结果
A T = 52 78 kBq ! g
表2 Table 2 双4 外推法测量 241 Am 溶液不确 定度 extrapolation method
102 96 keV 能级退激到 59 54 keV 能级过程 中放射的内转换电子则有可能被 4 正比计数 器探测, 即 4 ~ 6 跃迁发射的内转换电子能与 59 54 keV 射线产生符 合计数。因此 , 符合
4
2
应用
道的计数率为: N c = NT
2 6
2 1 测量源 用十万分之一 精密天平 减量法准 确称量
241
P !+ ( 3)
Am 溶液来制备测 量源, 用 待测溶液 制备了
( 1 - ! ) Pe ! e P ! 3 3
4
VYNS 薄膜源 和玻璃片源。薄膜源用 于外推 法测量 , 玻璃 片源 用于 2 栅 网电 离室 比较 测量。 2 2 效率外推拟合参数测量和结果
241
式中 : P 为
分支比。
相加道计数率为 : Ns = N + N - Nc = N +
[ 2]
室通常采用固定的校正系数进行这两种校正。 放射源不可能做到完全相同, 固定的 校正系数必然引入一定的不确定性 , 因此 , 2 栅网电离室测量结果通常存在 1% 左右的测量 不确定度。本文介绍一种基于 4 + 4 活度
放射性核素活度时, 自身无法准确确 的大小 , 因此, 根据长期测
收稿日期 : 2009 05 19; 修回日期 : 2010 02 27 作者简介 : 钟振原 ( 1982 ) , 男 , 湖南桃源人 , 研究实习员 , 硕士研究生, 核技术及应用专业
4 6
将 Am VYNS 薄 膜 源置 入 4 流气 式 正比计数器中 , 待工作气流稳 定后 , 缓 慢摇动 N ( 4) 升降装置使 其上 升, 每摇 动半圈 把柄 即停 下 来测量 1 组 道、 道、 相加道和符合道计数。 根据改变 效率拟合外推测量原理 , 将校正后 的相加道和 道计数率进行线性拟合 , 得到它 们的截距和斜率 , 由式 ( 11) 得到 241 Am 放射源 ( 6) 的比活度。图 3 为 VYNS 1 # 源 N s N 线 性 关系曲线。
Sketch of 4
1 2
2 41
241
原理 Am 简 化衰 变纲 图 如图 2 所 示。由 于 正比计数器 内无任 何变动, 每
Am 源在 4
次测量的 道计数率则应为常数 ( 在统计误差 内一致) , 即 道计数率为 :
6
N = NT ! +
1
( 1 - ! ) Pe ! e
( 1)
式中 : N T 为
241
效率拟合 外推得到 放射源 的活 度。经 过对两 种 241 Am 溶液 20 多 个源 的
屏栅电离室 活度测量 结果在不确 定度范围 内符合一 致 , 且其 测量 不确定 度降 到
中图分类号 : T L 81
A Method for Specific Activity Measurement of
Am
射几率; ! e 为内转换电子的探测效率。 缓慢摇动升降装 置, 在 不同测量 位置上 ,
2 41
式中: P 3 为
Am 59 54 keV
射线发射几率 ; 射线能进行
Am 源到 NaI( T l) 探测器的距离彼此不同, 即 道计数率, 则有 : N = N T P 3 !3
!3 为 59 54 keV 符合的 射线有
2
射线探测效率。 、3 和 射线, 其中, 能量为
道的效率是变化的 , 取 59 54 keV 峰计数率 作为 ( 2)
在符合道中, 与 59 54 keV
2 4
5 486 keV 的
射 线 直 接 衰 变 到 子 核237 Np
第 5期
钟振原等 : 一种测量 241 A m 溶液比活度的方法
525 NT = a = 0. 863 5 + 0. 136 5!
59 54 keV 能 级, 其 射 线 发 射 几 率 P 2 为 0 845 0; 能量分别为 5 388 keV 和 5 443 keV 的
4
和
3
射 线 分 别 衰 变 到 子 核237 Np 的
158 51 keV 和 102 96 keV 能级 , 对应 的 射 线发射几率分别为 0 016 7 和 0 134 0。在 3 和
6
1!=
4 4
Pe ! e- b
6
( 8) Pe ! e
图3
241
P 2 4
将 ! 代入式( 1) , 注意 N = a , 则得 活度为: NT = a
6
241
Am 源的
Am V Y NS 1# 源
241
外推结果
Fig. 3 Result o f by
Am VY N S 1# source
ex trapolatio n