放射性核素半衰期的测量

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：
摘 要：测量
116m
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
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。
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)
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)
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
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%
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：
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)
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
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
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：
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
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：
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。
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
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
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 )
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。
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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
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
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In 半衰期相