放射性核素半衰期的测量

110
12.5%
(17)
Ag 的半衰期及偏差：
T1/2 ((30.77144 7.05072)*6*ln 2) / 60 (2.132 0.488) min 2.132 2.4 2.4
6.2.1、
116m
11.1%
T1/2 2.4 min （3） T1/2 24.2s
（4）
In 以外
114
In、 In
116
这样活化的银片内同时含有两种独立的放 射性核素， 因此试验中测到的衰变曲线上的
In 短得多， 因此在活化过后
114m
一段时间内即可衰变完， 而
2/7
In 半衰期相
放射性核素（116mIn、108Ag、110Ag）半衰期的测量
21.077 24.2
偏差：
24.2
12.9%
(15)
6.1.2、去本底后：
拟合函数：
y 168.66e
108

x 30.77
388.68e

x 5.09
22.558 (16)
6.2.2、未去除本底：
Ag 的半衰期及偏差：
T1/2 (5.08812 0.60749)*6*ln 2 (21.160 2.526) s 21.160 24.2 24.2
计数率应该是两种放射性核素各自计数率 之和。 3.2、半衰期的测量 半衰期是指放射性原子核数衰减到原 来数目的一半所需的时间。 半衰期是放射性 核素的重要特征之一， 每种放射性核素都有 其特有的半衰期， 所以可以通过测定不同核 素的半衰期来鉴别放射性核素。 关于放射性 核素的一些具体应用也是在知道其半衰期 以后才能正确使用它们。 若实验条件不变，对同一种放射性核 素，仪器所测的计数率随时间的变化为：
进一步化简 t*
t 0.0289t ( t ) T1/2
当 t 0.0289t (
(10)
时我们可 以用 n 来表示 t 瞬时计数率。
t2 t1 时刻的 2
n t n 0 et ln n(t ) ln n(0) t （5）
n(0)为开始测量时的计数率，它正比于开始 时刻该放射源的放射性强度。 n(t) 为经过 t 时间后，在 t 时刻的计数率，它正比于 t 时 刻该放射源的放射性强度。 为衰变常数。 由公式可以看出计数率的对数和时间是直 线关系，斜率是 。衰变常数 与半衰期
则可推得：
n(0)e t* n t* t1 1

1 e ln
n0e t1 ( t t 1 e 2 1) (t2 t1 )
( t2 t1)


(8)
(t2 t1 )
t2 t1 1 t 2 2 24
t ) T1/2
(9)
摘 要：测量
116m
Байду номын сангаас
In、108Ag、110Ag 三种放射性核素的半衰期。将中子活化后的银片和铟片用塑料闪烁体探
测器探测其产生的β 射线，通过脉冲放大器、单道以及多道分析和多路定标器对所测数据进行分析，由拟 合软件 origin 得到拟合曲线，计算实验得到的核素半衰期，并与理论值比较。 关键词：中子活化；塑料闪烁体探测器；放射性；放射性核素半衰期
The Measurement of the Half-life Periodof the Radionuclides
HUANG Ying1 ,ZHENG Guangjie1 ,DONG Zheng1
(1.School of physical science and technology, Sichuan Univ.,Chengdu 610065,China) (2012141241055,2012141221045,2012141481023)
3、实验原理
3.1、
116m
Ag 的半衰期。
In 、 108 Ag 和 110 Ag 样品的活化
2、实验内容
1）用热中子活化样品，使其达到饱和 放射性。
1/7
当用恒定的中子源照射薄样品时， 样品 的放射性 强度 按以下 规律随 时间 增长：
A(t ) N (1 et )
(1)
放射性核素（116mIn、108Ag、110Ag）半衰期的测量
y 168.66e

x 30.77
388.68e

x 5.07
62.44 (11)
所以 108Ag 的半衰期：
T1/2 ((30.77137 7.05069)*6*ln 2) / 60 (12) (2.132 0.488)min
2.132 2.4 11.1% 偏差： 2.4
6.1.2、未去除本底：
同上每分钟的读数为 200左右 4）将活化后的样品放在探测器中，测
108 量 116mIn、 Ag 和 110Ag 三种核素的放射性。
根据实际要求选择合适的测量时间及间隙 等待时间，并选择好相应的参数，主要包括 “道数”“道宽”等。 Ag 活化时间为 12min，活化结束应立 即测量。 每道测量时间为 6s， 测量 10min （ 100 道）。 In 活化时间我们选择 4h,活化结束后应 冷却 10min 后进行测量。每道测量时间为 1min，测量 200min（ 200 道）。 5）整理实验仪器完成清洁。保存数据, 并关闭电源,整理实验仪器, 打扫实验台,并 将样品 放回器皿中保存好。 6）数据的处理和分析，用 origin 拟合 得到一定误差允许范围内的实验样品的半 衰期。 拟合函数：
116m
半衰期
2.4min
418a
24.57s
249.79d
In 放射
衰变方程式如下：
108 110
性核素， 因此必须控制好照射时间及测量条 件，才能使其他放射性核素影响很小。 由表可知，除了 半衰期相比
116m 114m
Ag 108Cd Ag 110Cd
如果将 n 看作为 t*时刻的瞬时计数率 n(t*),
3/7
放射性核素（116mIn、108Ag、110Ag）半衰期的测量
测量Ag时一分钟本底计数如下图所示：
6.1.1、原始实验结果：
我们认为白色由电子学噪声引起调整单道 阈值使得每分钟的读数与红色光点读数近 似为每分钟900左右。 测量In时一分钟本底计数如下图所示：
Abstract : This paper measured the half-life periods of
116m
In,
108
Ag,
110
Ag. Radionuclides are created by using
Am-Be neutron source activate silver and indium films. We use plastic scintillator detector to detect theβ-ray emitted by the Radionuclides, then we use pulse amplifier, single channel analyzer, multichannel analyzer and multiscaler to analyze the experimental data. The results are calculated by origin. Finally this paper compared the experimental value with the theoretical and explained some of the errors. Key Words : neutron activation ,plastic scintillator detector, radioactive , half-life period of radionuclides
108
一般情况下当 t>5 T1/2 时， 即可认为放射性活 度达到饱和。 3.1.1、铟的活化 实验采用天然铟， 经热中子活化后得到 放射性的铟。天然铟的同位素丰度、活化截 面及其活化后生成的放射性核素的半衰期 见下表：
同位素 丰度 活化后 的核素
114 113
Ag 和 110 Ag 。天然银由两种稳定同位素组
由此可以得到半衰期 T1/2 。 我们无法测得 t 时刻的计数率，测到的 只能是某时间间隔 t t2 t1 内的计数 N, 然后由 N / t 求得平均计数率 n ，n 与 n(t) 的关系为：
n0 1 t2 n n(t )dt (et1 et2 ) （7） t2 t1 t1 (t2 t1 )
108
107
Ag(51.84%)
109
Ag(95.72%)
Ag
108m
Ag
110
Ag
110m
Ag
中子活 化截面
3bar
5bar
47bar
161bar 的核素 中子活 36bar 50.7bar 87bar 82.3bar
半衰期
71.9s
50d
14.2s
54.1min 化截面
天然的铟经热中子活化后， 生成四种放 射性核素， 而我们要测量的只是
107
成：51.35% 的
Ag 和 48.56% 的

109
Ag。它
们俘获热中子后生成 放射性的 108Ag 和
110
Ag 。天然银的同位素丰度、活化截面及
In(4.28%)
115
In(95.72%)
其活化后生成的放射性核素的半衰期见下 表：
In
114m
In
116
In
116m
同位素 In 丰度 活化后
4、实验仪器：
中子源、 智能定标器、 塑料闪烁体探器、 多道分析器以及实验所需要的样品。
5、实验步骤：
1）由已了解的中子活化的原理，选定
108 合适的照射时间及照射位置， 对 116mIn、 Ag
和 110Ag 进行照射。 用钳子夹住放入中子源 附近,受热中子辐照相应时间后取出。
T1/2 T1/2 的关系为：
1、实验目的
1）掌握放射性核素的半衰期（时、分 量级）的测定方法。 2）了解中子活化的基本知识。 3）学会用多道分析器的多路定标功能 测量衰变曲线的方法。测量 116mIn、108Ag 和
110
2）用多道分析器和智能定标器测量实 验样品的衰变曲线。 3）用图解法求解样品的半衰期。 4）用 origin 对所得数据进行拟合，求 解实验样品的半衰期，并求解实验误差。
ln 2

（6） 2）组建实验系统，连接实验仪器。设 定好实验系统的高压和低压， 将多路定标器 和多道分析器均接计算机 , 由 PC 软件显 示输出的数据。 3）为降低电子学噪声所有仪器使用前需预 热30min。由于单道阈值太小会使得电子学 噪声的影响更加明显，即会引起本底增大。 因此，在实验过程中，应根据多道分析器测 量出的本底的能谱并结合多路定标器选择 合适的阈值将阈值选在本底较小的值。
110
(13)
Ag 的半衰期
T1/2 ((5.06812 0.60749)*6*ln 2) / 60 (21.077 2.526) s
(14) Ag 和
110
6、结果分析及数据处理：
6.1、
4/7
108
Ag 的半衰期测量的结果
放射性核素（116mIn、108Ag、110Ag）半衰期的测量
式中 A(t)是在经过照射时间 t 后样品的放射 性强度， 为中子通量密度 （即单位时间内 通过 1cm2 样品的中子数）， 为中子对该 样品的活化截面， N 为样品中原子核的总 数， 为放射性核素的衰变常数。当 t 远大 于半衰期时，放射性活度达到饱和，此时饱 和放射性强度为 A() N (2)
放射性核素（116mIn、108Ag、110Ag）半衰期的测量
放射性核素（116mIn、108Ag、110Ag）半衰期的测量
黄 莹 ，张光捷 ，董 政
1 1 1
(1.四川大学 物理科学与技术学院，四川 成都 610065) (2012141241055,201214122104 ，2012141481023 ）
比
116m
In 又过长需要等上数月才能强度减
少至 1%不予以考虑。 考虑到丰度和中子活化截面， 114In 、
114m
In 放射性强度均小于 1%， 只有 116In 影
响较大，但是其半衰期较短，在放置 6.6 个 半衰期，即约 1.5min 后，其强度下降为约 1/27 约 1% 以 下 。 实 验 选 择 冷 却 时 间 为 10min。 3.1.2、银的活化 实验采用天然银， 经热中子活化后得到