放射性测量
放射性测量
放射性的应用
• 广泛地应用于工业、农业、医药、军事、地质勘探以及日 常生活的各个方面，一般人对其在军事上的应用了解较多， 但对其它方面的应用了解则更少。
• 另外还存在电子俘获(K俘获 )，它是指原子核俘获 一个壳层电子，使核内一个质子转变为一个中子 而产生一个新核的物理过程。
Z AXe Z A 1Y
三、描述放射性核素衰减的快慢的参数
• 放射性衰变是一个统计过程。在此过程中，单位时 间内发生衰变的原子数与现存的原子数成正比。原 子核数目随时间的增长按指数规律减少。
近年来在遏制恐怖活动中也应用于探测含轻元素多的塑 胶炸弹。
§3 放射性测量的统计规律
• 一方面，某种元素有一定的半衰期，但另一方面，放 射性元素的衰变又存在随机性，这表现在两方面，首 先，对于这种元素的不同原子来说，哪个先衰变哪个 后衰变是不确定的，随机的；其次，虽然某一种元素 的衰变速度是一定的，但并非每一个确定时间间隔期 都有相同数的原子衰变，而是某一时刻有较多的原子 衰变，而另一时间衰变的原子却比较少，一定时间间 隔内衰变的原子数相对于其理论值有一定波动（涨
• 铀系 238 U
• 钍系 232 Th
U • 锕铀系 235
238 U 放射性系列
232 Th 放射性系列
235 U 放射性系列
三个放射性系列的主要特点
• 1) 起始母体的半衰期都在 年以上，因此这三个
系至今能存在于自然界中。108
• 2) 每个系各有一代原子序数为86的气态子体，称
， 为射气。其中属于铀系的叫做氡( )、钍系的叫
放射性测量的基本原理
放射性测量的基本原理
放射性测量的基本原理是利用放射性物质的核衰变过程来判断其放射性强度。
放射性物质的原子核会以一定的概率自发地发生核衰变，释放出电离辐射，如α粒子、β粒子和γ射线。
这些电离辐射可以通过适当的探测器捕获和测量。
对于α粒子和β粒子，其停止距离与能量有关。
利用探测器可以测量到射线的能量，从而间接测量射线的类型。
例如，通过测量α粒子的能量损失，可以确定其来源、测量其强度。
γ射线是高能电磁波，不带电，因此可以穿透物质。
利用探测器可以测量γ射线的能量和强度，从而判断放射性物质的类型和浓度。
放射性测量常用的探测器包括闪烁体探测器、比计数器和核电子学设备。
这些探测器能够将射线转化为电信号，经过放大、测量和分析处理后得到放射性强度的数据。
放射性测量广泛应用于核工业、医学、环境保护等领域。
通过准确测量放射性物质的强度，可以评估辐射风险、控制辐射剂量、保护公众健康。
第二章.放射性测量讲解
1）固相测量 用玻璃纤维滤片或纤维素脂滤膜收集 细胞或其碎片等等，含0.4%PPO的甲苯 闪烁液1~3ml。 2）乳状液测量 适用于低水平大体积的水溶性样品， 常用乳化剂如Triton X-100，制成透明或 半透明状。
（二）样品制备： 将样品制备成适合放射性测量的形 式。常用的方法有淋洗法、提取法、分 离法、酸性消化法、碱溶解法和燃烧法 （使样品氧化或燃烧，无化学发光和明 显的淬灭）等。
3、计算机系统、辅助结构和电源
计算机系统的主要作用是适时采集数据 和处理数据、分析数据、显示数据并对 仪器进行自动控制。
由于仪器使用的目的、运行的方 式不同而具有不同的辅助结构，比如 全自动γ 计数器的自动换样装置。 放射性测量仪器的电源分为两类，一 类是直流高压电源，对于闪烁探测器， 主要用于光电倍增管各极分压供电； 一类是低压电源，主要供电子学线路、 计算机、辅助设备运行使用。
（二）淬灭校正的方法 产生淬灭的原因很多，导致不同 样品的探测效率不一致。需作淬灭校 正才能相互比较计数率。淬灭校正就 是要求出每一样品的实际探测效率， 再将其计数率cpm换算成衰变率dpm， 从而将淬灭程度不同的因素消除掉。 常用的方法有：内标准源法 、样品 道比法 、外标准道比法 、H数法等。
2 、样品体积；样品体积增加，漏计 角增大，自吸收也增大，计数效率下 降。因此，测量时需严格使样品体积 一致。 3 、射线的能量；一般来说能量越高 ，穿透力越强，与闪烁体作用产生光 子的几率越低，因此计数率也越低。
4、仪器分辨时间；测量仪能分别记 录两个相邻脉冲之间的最短时间叫做 分辨时间，若输入的脉冲信号间期小 于该分辨时间，仪器来不及反应而漏 计。漏计在测量较高放射性活度时的 几率更大。因此，高活度样品测量， 宜先取出部分稀释后再测，所得结果 需经过体积校正，换算为原始样品的 计数率。一般井型计数器不宜测量超 过5000cps的样品。
第四章 放射性测量中的统计误差
第四章放射性测量中的统计误差核事件发生的数目，例如，在一定时间内放射性原子核的衰变数，带电粒子在介质中损耗能量所产生的离子对数，都具有随机性，亦即统计涨落。
在粒子探测器中测量的粒子计数，也有统计涨落。
研究这些现象，对于了解核事件随机性方面的知识，对于合理地安排放射性实验，正确地处理测量数据和分析测量数据及指标，是必要的。
本章着重讨论放射性测量中的一些统计涨落计算问题。
§1 核衰变数和计数的分布问题的提出：在任何一次放射性强度的测量中，即使所有的测量条件都保持不变，如源的活度，源的位置，仪器的各项指标等。
若多次记录探测器在相同的时间间隔中所测到的粒子数目，就会发现，每次测到的计数并不完全相同，而是围绕某个平均数往上，下涨落。
我们把这种现象叫做放射性计数的统计涨落。
这种统计涨落，不是由于测量条件的变化引起的，而是由于原子核衰变的随机性引起的，它是一种客观现象。
既然是客观现象，这种涨落本身有什么规律性呢？（规律：事物之间的本质联系），这是本节要讨论的问题。
一、二项分布①二项分布假定有许多相同的客体，其数目为N，它们中的每一个都可以随机地归为A类或B类。
设归为A类的概率为p，归为B类的概率为p+q=1。
现考虑试验后归为A类的数目为ξ，可以证明ξ为随机变量。
ξ服从二项分布。
个客体中发现有n个属考虑ξ取值为n的概率。
设从N于A类的概率为P（n）。
N个客体是不可区分的，对于n个客体归为A 类的概率为p n ，还有（N 0-n ）个客体归为B 类的概率为从N 0个中取出n 的组合数为n N q -0)!(!!000n N n N C n N -=故从N 0个客体中发现有n 个属于A 类的概率为nN n n N q p C n P -=00)( 这是二项分布的概率密度。
②二项分布的期望值和方差对于一种分布，通常用两个特征量—数学期望和方差来描述。
数学期望在物理学中也叫平均值，它表示随机变数取值的平均值。
放射性测量单位及核辐射防护
第一节 放射性测量常用单位
四、点源γ辐射照射量率的计算
• 在O点处有一活度为mBq的γ辐射源(各向同性)，距它
dcm的A点的γ辐射照射量率为XA,如图：
由A点的能注量率
d
m
*O
A IA=8×10-2m∑nihυi/d2 (MeV/s.cm2) 和每秒产生的离子对数
三、放射性辐射的物理量和单位
• （三）照射量和照射量率 – 照射量 X – 单位（SI）：库/千克，C/kg， 或X射线在1 千克干燥的、标准状态下的空气中产生电离 电荷为1库伦的正离子和等量负离子的照射 量，称为1库/千克。 – 照射量是用电离电荷的数量来衡量的。因为 在空气中产生一对离子所需吸收射线的能量 是一定的，所以照射量与空气对射线的能量 吸收密度有对应的关系。
问题： 为什么短寿核素不能用重量单位来度量？
第一节 放射性测量常用单位
一、放射性物质的重量与活度单位
• 2、放射性物质的活度单位－－贝可勒尔 – 适用对象：短寿和长寿核素。 – 活度定义：样品中放射性原子核在单位时内 发生衰变的的原子核数目的期望值。
A dN dt
活度单位：1贝可 = 1 次核衰变/秒 1 Bq = 1 次核衰变/秒
一、放射性物质的重量与活度单位
– 活度与质量关系 – λN＝活度，对1Bq活度，有
N10.6193T1/2
M 6 .0 N A 1 2 2 0 3 3 6 .0 A 1 2 T 2 1 /2 0 3 3 .6 9 2 .4 1 3 2A 0 4 T 1 /2
A－原子量，g
当T1/2以天(d)为单位： M2.0 711 0A 9T1/2
三、放射性辐射的物理量和单位
• （三）照射量和照射量率 – 1、照射量 X – 照射量是专对或X射线而言的物理量。 – 或X射线通过物质时，由光电效应、康普 顿效应、或电子对效应等产生电子，从而使 射线的能量有所损失。所产生的电子还可使 物质产生次级电离。 – 或X射线的照射量就是根据光子所引起的电 离的能力来定义的。
如何判断一种物质是放射性物质还是非放射性物质
如何判断一种物质是放射性物质还是非放射性物质放射性物质是指具有自发性放射性衰变以及释放放射性射线的属性的物质。
放射性物质具有一定的危险性，因此准确判断一种物质是否具有放射性是非常重要的。
本文将介绍如何通过几种方法来判断一种物质是否为放射性物质，以及放射性物质的分类和应对措施等方面的知识。
一、通过放射性测量仪器判断放射性测量仪器是判断一种物质是否为放射性物质最常用的方法之一。
常见的放射性测量仪器有电子测量仪、射线探测仪和辐射计等。
通过这些仪器可以检测物质中是否存在放射性射线，并判断其放射性程度。
通常情况下，放射性物质会发出α射线、β射线或γ射线，但并非所有发出射线的物质都是放射性的。
如果测量结果表明物质放射性超过了正常范围，那么可以初步判断该物质为放射性物质。
二、通过物质的来源和特征判断除了使用放射性测量仪器，我们可以通过物质的来源和特征来判断其是否为放射性物质。
一种常见的放射性物质是铀。
铀是地壳中的一种常见元素，因此如果物质是从地壳中提取出来的，那么其可能性较高是放射性物质。
此外，放射性物质往往具有高密度、高熔点和高沸点等特征。
如果我们在判断物质是否为放射性时发现具备这些特征，也可以初步判断为放射性物质。
三、通过核素活度测量判断核素活度是指核素单位时间内发生放射性衰变的数目。
在判断物质是否为放射性时，还可以通过核素的活度测量来进行判断。
核素活度测量可以通过利用核反应或测量核素的发光强度等方式来进行。
通过核素活度的测量，可以确定物质中放射性核素的种类和含量，从而判断其是否为放射性物质。
四、放射性物质的分类和应对措施放射性物质根据衰变方式和性质可以分为α放射性、β放射性和γ放射性三类。
α放射性物质的衰变过程中会释放出α粒子，由于其具有较大的粒子质量，在空气中的传播距离有限。
β放射性物质的衰变过程中会释放出β粒子，这种粒子质量较小，其传播能力较强，但相对来说仍具有一定的局限性。
γ放射性物质的辐射能力最强，其衰变过程中会释放出γ射线，γ射线可以穿透物质并对人体造成辐射危害。
地质勘查放射性测量方法浅析
地质勘查放射性测量方法浅析放射性勘探用于地质工作，始于20世纪20～30年代，而用于工程物探领域则从50年代后期开始。
放射性测量技术能够根据不同的找矿阶段，将其具体划分为矿山测量、勘探、详查和普查等内容。
根据需要解决的地质任务的区别又可以将其分为室内分析、辐射取样、r测井、射气法、r法等，通过对相关文献资料的查找、分析、处理和整理，对强度异常变化等值线图进行编制，定性分析异常情况及其发生原因，定量分析其解决方法等。
1 放射性法在地质填图中的应用放射性与不同的构造破碎情况和岩性等存在直接联系，所以可以将放射性技术用于地质填图。
在地质填图过程中，通常应用放射性法r对氡气和能谱等进行测量。
通过对比分析第四系沉积物图件、化探图件、地质图件、岩性分类及与钾、钍、铀的多参考图件，能够为成矿远景评价、侵入体内部构造研究岩体划分等工作提供参考，尤其是随着近年来计算机技术的广泛应用以及数据处理技术的逐渐发展完善，r能谱测量过程中获取的数据，能够在野外进行即时的现场处理，并形成资料图，从而为后续的地质填图工作提供可靠的指导。
2 放射性法在地质年代、密度、温度等参数测定中的应用2.1 地质年代的确定对岩样的地质年代和地球的年龄进行测定，长期以来一直是地质研究人员关注的焦点，也是地质勘查的主要难点。
在放射性蜕变规律面世后，通过关系式对比分析经历一段时间之后尚存的原子数和初始原子数目，能够对该样品的存在时间加以确定。
蜕变常数一般是固定的，仅取决于核素的不同，这就能够获得一个相对较为准确且有效的地质年代测定方法。
在理想的情况下，按照公式能够对岩矿样品的绝对年龄进行相对准确的计算。
现阶段常用的地质年代计算方法包括铀-铅法和铷-锶法等，其主要用于古矿物和岩石绝对年龄的测算，而年轻的岩、矿样品则主要通过碳-1法和镤-锾法等加以检测，也可通过热释光法对地质的年代进行测算。
利用不同的方式，其检测结果也存在不同的特征，因而可以通过不同的方式进行计算并互为佐证。
放射性检测标准
放射性检测标准放射性检测是指对物质中放射性核素的含量进行测定和分析的过程。
放射性核素是指具有放射性的原子核，它们会通过放射性衰变释放出粒子或电磁辐射。
放射性检测标准的制定对于保障公共安全和环境保护具有重要意义。
一、放射性检测的重要性。
放射性核素的存在可能会对人体健康和环境造成严重危害，因此需要对其进行及时准确的检测。
放射性检测的主要目的包括，监测环境中放射性核素的浓度，控制放射性物质的排放，保障食品和饮用水的安全，以及评估放射性污染对人体健康和生态系统的影响。
二、放射性检测的技术手段。
放射性检测主要依靠核辐射测量仪器进行，常用的检测技术包括γ射线能谱分析、液体闪烁计数、α、β射线计数等。
这些技术能够对不同种类的放射性核素进行快速、准确的检测和分析，保证了放射性检测的可靠性和精准度。
三、放射性检测的标准制定。
放射性检测的标准制定是为了保证检测结果的准确性和可比性。
标准制定的过程需要考虑到放射性核素的种类、浓度、检测方法、设备精度等多个因素，确保了检测结果的可靠性和准确性。
同时，标准制定还需要考虑到国际标准的统一性，以便于国际间的放射性检测结果比对和交流。
四、放射性检测标准的应用。
放射性检测标准的应用范围非常广泛，涉及到环境监测、食品安全、医疗卫生、辐射防护等多个领域。
通过严格执行放射性检测标准，可以及时发现和控制放射性污染，保障公众健康和环境安全。
五、放射性检测标准的未来发展。
随着科学技术的不断进步，放射性检测标准也在不断完善和更新。
未来，放射性检测标准将更加注重对新型放射性核素的检测和监测，提高检测方法的灵敏度和准确性，加强对放射性污染的预防和控制，以及加强国际间的合作和交流，共同应对全球放射性安全挑战。
总结，放射性检测标准的制定和执行对于保障公共安全和环境保护具有重要意义。
通过严格执行放射性检测标准，可以及时发现和控制放射性污染，保障公众健康和环境安全。
未来，放射性检测标准将更加注重对新型放射性核素的检测和监测，提高检测方法的灵敏度和准确性，加强国际间的合作和交流，共同应对全球放射性安全挑战。
放射性物质检测方法
放射性物质检测方法放射性物质的存在在许多领域都具有重要意义，尤其是在核能应用、医学诊断和环境监测等方面。
为了保障人类健康和环境安全，需要开发出有效的放射性物质检测方法。
本文将介绍几种常见的放射性物质检测方法，并探讨其原理和应用。
一、闪烁体法闪烁体法是一种常见的放射性物质检测方法，在核能应用和医学领域广泛应用。
该方法利用闪烁体材料对放射性粒子的能量沉积产生的光信号进行检测。
其基本原理是当放射性粒子进入闪烁体后，与闪烁体中的原子发生作用，产生能量。
这部分能量随后通过光子释放出来，被光电倍增管或光敏元件转化为电信号，再进行测量和分析。
二、液闪法液闪法是一种基于有机液体闪烁体的放射性物质检测方法。
相比于固体闪烁体，液闪体具有更高的灵敏度和探测效率。
该方法首先将液体样品与闪烁剂混合，形成液闪体。
当放射性粒子进入液闪体后，产生的能量将被液闪体中的分子吸收，并释放出光信号。
通过光电倍增管或光敏元件转化为电信号后，可以得到放射性物质的浓度。
三、放射化学分析法放射化学分析法是一种基于化学反应的放射性物质检测方法。
该方法通过放射性物质与特定试剂或载体发生化学反应，形成放射性标记物质，再利用特定的分析技术进行测量。
常见的放射化学分析方法包括沉淀法、萃取法和溶液交换法等。
这些方法在核能应用和环境监测中具有重要意义，可以对放射性物质进行定量和定性分析。
四、质谱法质谱法是一种高灵敏度的放射性物质检测方法，适用于对微量放射性物质的测量。
该方法基于质谱仪的原理，通过将放射性样品中的原子或分子离子化，在磁场或电场的作用下进行质量分离和测量。
质谱法能够准确测量放射性物质的同位素含量，对于核能应用和放射性废物管理非常重要。
在放射性物质检测方法的选择中，需要综合考虑目标物质的特性、样品类型、检测灵敏度和测量精度等因素。
不同的方法在不同应用场景中有各自的优势和适用性。
此外，不同的放射性物质检测方法还可以相互结合，提高检测结果的准确性和可靠性。
放射性检测原理
放射性检测原理
放射性检测原理是通过测量物质中放射性核素的放射性衰变活度来判断其是否存在放射性。
放射性核素会自发地发射射线，例如α射线、β射线或γ射线。
这些射线有足够高的能量可以穿透物质并与探测器相互作用。
探测器可以测量射线的能量和通量，从而确定放射性核素的存在和浓度。
放射性核素衰变的速率可以用半衰期来衡量。
半衰期是指放射性核素衰变活度降低一半所需的时间。
衰变活度越高，射线通量就越大。
在放射性检测中，常用的探测器有闪烁体探测器、电离室和半导体探测器。
闪烁体探测器通过射线与闪烁体碰撞后释放的光信号来测量活度。
电离室测量射线通过物质后所产生的电离，而半导体探测器则通过测量由射线产生的电荷来确定射线的能量和通量。
放射性检测可以应用于许多领域，例如核能科学、环境监测和医学诊断。
通过准确测量放射性核素的活度，可以评估其对人体和环境的潜在影响，并采取适当的防护措施。
同时，放射性检测也可以帮助诊断和治疗某些疾病，如肿瘤。
虽然放射性具有一定的危险性，但当在安全操作和监测下进行时，放射性检测是一项有益的技术。
通过遵循适当的安全规程和使用经过校准的仪器，可以确保放射性检测的准确性和安全性。
放射性测量的原理和方法
脉冲高度与极间电压的关系曲线
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F 区为连续放电区。 精品文档
（一）正比计数管
正比计数管是由一圆柱形金属筒外壳作为阴极，在 中央安放一根金属丝作为阳极。如图所示。在管 内充有甲烷或氮和碳氢化合物气体结构示意图
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放射性测量的原理和方法
第一节 放射性测量
核素的测量包括放射性核素测量和稳定性核素测量。 放射性测量又可 分为定量测量和定位测量，前者是 指测量放射性活度、能量和半衰期等。后者是把样 品中的放射性形象显示出来。这种利用感光乳胶记 录和检测样品中的 放射性核素的分布、定位和相对 定量的方法，称为放射性自显影(ARG)。稳定性核素 测量是指通过相应的检测仪器分析稀有同位素或重 同位素的丰度。
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2. 工作原理： 计数管的正负极接在稳定的高压电源上，使两极 间维持一定的电位差（几百伏到1000V以上）。射 线离子进入计数管内，引起管内惰性气体电离， 形成正负离子对。在电场作用下，正离子向负极， 负离子向正极（钨丝）移动。射线引起的电离称 为原电离。当负离子靠近阳极电场强度越大，受 到作用也大，运动速率加快，又碰撞到阳极附近 的惰性气体分子引起次级电离。多次的新的次级 电离，使得阳极附近在极短时间内，产生大量次 级电子，这种现象称为雪崩。
（二）测量系统
测量系统一般由两部分构成：
（1）射线探测器：即按前述的探测原理中所产生 的某一效应，将射线能量转换成可被记录的电 信号（电流、电压变化所引起的电压脉冲）称 为探头部分，实质上它是一种能量转换器。
（2）测量装置：它是记录和分析探测器输出的电 信号的电子仪器，它是由若干部分所组成，以 常用的定标器为例，它有电源、前置放大器、 甄别器及脉冲幅度分析器、定标电路等部件。
放射性检测操作规程
放射性检测操作规程一、操作目的本文档旨在规范和指导放射性检测工作，确保操作流程安全、准确、高效。
二、操作范围本操作规程适用于所有需要进行放射性检测的实验室及相关人员。
三、操作流程3.1 实验前准备1.检查实验室内的辐射防护装置是否完好，如铅墙壁、铅玻璃窗等；2.确认实验室内的紫外灯和排气设施是否正常工作；3.校准和检查放射性测量设备和仪器，并保证其准确性；4.准备好个人防护装备，包括实验服、手套、护目镜、口罩等。
3.2 样品准备1.根据实验要求选择合适的样品，并将其制备成适当的形式，如溶液、粉末等；2.对样品进行必要的预处理，如浸泡、过滤、稀释等；3.根据实验要求，标记好样品的信息，如样品编号、浓度等。
3.3 放射性检测操作1.将待检样品放置于放射性测量设备中，确保样品与探测器接触良好，并尽量保持放射性源到探测器的距离稳定；2.打开放射性测量仪器，根据设备的操作手册选择相应的测量模式和参数；3.等待放射性测量仪器完成稳定性检测，取得可靠、稳定的背景辐射计数；4.启动样品测量程序，记录测量时间，确保足够长的测量时间以提高测量准确度；5.测量完成后，关闭测量仪器，记录测量结果并存储相关数据；6.对放射性测量仪器进行清洁和维护，保持设备的正常运行状态。
3.4 实验后处理1.根据实验需求，对测量结果进行分析和计算，并生成相应的报告和图表；2.将测量结果及相关数据归档，并按照实验室内相关规定保存一定的时间；3.对实验室内的所有废弃物进行正确的处理和处置，确保不会对环境和人员造成危害；4.定期对放射性测量设备进行校准和维护，确保其准确性和可靠性。
四、安全注意事项1.操作人员必须佩戴个人防护装备，并按照实验室内相关规定进行辐射防护；2.禁止在无辐射防护措施的情况下进行放射性检测实验；3.在操作过程中，严禁食、饮、吸烟等，以避免污染食品和人员；4.尽量减少辐射源及放射性样品的接触时间，降低辐射剂量；5.对实验室内的辐射源和放射性样品进行正确的封存和存储，避免外泄；6.实验室内应设置明显的警示标志，提醒人员辐射源的存在。
物理实验技术中的放射性测试与分析方法
物理实验技术中的放射性测试与分析方法放射性是物理学中的一个重要研究领域，对于我们探索原子核结构、了解物质构成以及应用于核医学与核能领域都起到了重要作用。
在物理实验中，放射性测试与分析方法是非常重要的技术手段，它可以帮助我们准确测量材料中的放射性元素以及其衰变产物的含量。
下面，我们将就物理实验技术中的放射性测试与分析方法进行探讨。
1. 探测器技术探测器是放射性测试与分析方法中的重要工具，它可用于测量辐射强度、探测放射性粒子、测量辐射能量等。
常见的放射性探测器包括闪烁体探测器、半导体探测器和气体探测器等。
闪烁体探测器通过测量辐射粒子与闪烁体相互作用产生的光信号来探测辐射剂量。
半导体探测器则利用半导体材料的特殊性质来探测辐射。
气体探测器则是利用辐射与填充气体相互作用产生离子化与电子乘法效应，通过测量产生的电信号来判断辐射强度。
2. 放射性测量放射性元素的测量是探测与分析方法中的关键环节，常见的放射性测量方法有计数法和能谱法。
计数法是通过测量辐射源发出的辐射颗粒数来确定放射性元素的含量。
能谱法则是利用放射性元素衰变发出的特征能谱来确定其含量。
能谱法可以通过核辐射计或谱仪进行测量与分析。
3. 放射性分析技术放射性分析技术旨在确定放射性样品中的放射性元素特性，其中最常见的技术是核素识别与核素测定。
核素识别是通过测量辐射源的能谱，确定其中的放射性核素。
核素测定是通过测量核素发出的特征辐射强度来确定其含量。
此外，还可以应用质谱技术、活度测量技术和衰变谱技术等对放射性样品进行分析。
4. 放射性浓度测量放射性浓度测量是放射性测试与分析方法中的重要内容，它能够用于评估环境和食品中的放射性污染程度。
常见的放射性浓度测量方法包括间接测量法和直接测量法。
间接测量法是基于辐射剂量的测量，通过测量环境中的辐射强度来推断放射性污染水平。
直接测量法则是通过采样技术，收集样品后利用放射性探测器测量样品中的放射性元素含量。
总结起来，物理实验技术中的放射性测试与分析方法对于我们了解物质的放射性性质具有重要意义。
放射性检测
一、放射性的度量单位1、照射量X（库仑每千克/伦琴R）表示Χ或γ射线在空气中产生电离大小的物理量（X=dQ/dm）dQ是指质量为dm的体积单元的空气中，光子释放的所有电子（负电子和正电子）在空气中全部被阻时，形成的同一种符号（正或负）的离子的总电荷的绝对值。
单位： (C. kg-1) 库伦/千克,旧单位是伦琴(R),1 R=2.58×10-4 C.kg-1照射量率：指单位时间内的照射量。
2、吸收剂量D（戈瑞Gy/拉德rad）吸收剂量是单位质量的物质对辐射能的吸收量（D=dε/dm）dε与dm分别代表受电离辐射作用的某一体积元中物质的平均能量与物质的质量.单位：Gy（戈瑞），1 Gy=1 J.kg-1。
吸收剂量适用于任何电离辐射和任何物质，是衡量电离辐射与物质相互作用的一种重要的物理量。
吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量，单位 Gy.s-1。
3、剂量当量H（希沃特SV /雷姆rem）在人体组织中某一点处的剂量当量H等于吸收剂量与其他修正因数的乘积（H=DQN）Q为品质因子，亦称为线质系数，不同电离辐射的Q值列于表8-1；N为其它修正系数，是吸收剂量在时间或空间上分布不均匀性修正因子的乘积，对外照射源通常取N=1。
单位：SV（希沃特），1 SV=1 J.kg-1表8-1 品质因数与照射类型、射线种类的关系二、环境中放射性的来源(一)天然源1、宇宙射线初级宇宙线—高能辐射，穿透力很强;次级宇宙线—比初级弱；放射性核素－20余种。
2、天然放射性核素—与地球共生3、天然放射本源—半衰期极长，强度弱（二）人工源1、核试验及航天事故－核裂变产物和中子活化产物放射性尘埃可在大气层滞留0.3—3年2、核工业：核废弃物（核发电）3、工农业、医学和科研等部门（医学占人工污染源的90％）4、放射性矿的开采和利用三、放射性污染的特点放射性污染虽然是由于具有放射性核素的化学物质而造成的，但是放射性污染与一般的化学毒害物质污染有显著区别。
放射性核素的测量
放射性核素的测量
放射性核素的测量是通过核辐射的测量来进行的。
常用的方法包括
以下几种：
1. Geiger-Muller计数器：这是一种常见的简单放射性测量设备，通
过测量辐射粒子的数量来确定放射性核素的水平。
计数器中的气体放
射性根据被辐射的能量释放电荷，进而通过电子学装置进行计数。
2. 闪烁体计数器：这种装置使用闪烁晶体来测量辐射，当放射性粒
子通过晶体时，会在晶体中产生闪烁，被光电倍增管测量到。
3. 核电子学仪器：这种仪器适用于更精密的测量，可以提供辐射的
能谱图和连续的测量。
通常使用多道分析器或谱仪来测量放射性活度。
4. 电离室：电离室是一种通过测量辐射粒子电离产生的电流来测量
核辐射水平的装置。
它适用于高能辐射的测量，并可以提供较准确的
结果。
这些方法可以用于测量不同种类的放射性核素，包括α、β和γ射线。
在进行放射性核素的测量前，需要选择合适的测量方法，并进行
必要的辐射防护和校准。
第三章放射性测量
因校正繁琐，通常采用相对计数 法测量。
（二）测量系统
1，探测效率 与探测器类型、尺寸、几何形状和射线种类及能量有关。 2，散射和反散射 进入探测器的射线偏离，至计数减少；不该进入探测器的射线进入探 测器，至计数增加。 3，吸收和自吸收 射线从样品进入探测器的过程中，因空气等介质影响，能量减弱，能 谱漂移，至计数降低——吸收；样品深部发出的射线经过样品本身导 致能量消耗——自吸收。 4，仪器的工作条件 电压、探头寿命、元器件老化等
记录电脉冲的幅度、波形、数量可以获得射线的能量、 种类、强度等。核医学大部分仪器探测原理为闪烁探测。 举例：γ相机、SPECT、PET、井型γ计数器、放免仪等。
闪烁探测器构成
闪烁探测器——由闪烁体、光导和光电倍增管组成。 一，闪烁体——闪烁体吸收射线能量后，闪烁体内的原子或分子被激发， 并在退激时放出荧光。常见有固体闪烁体和液体闪烁体。 1，固体闪烁体 ①无机晶体闪烁体：NaI（Tl）晶体，CsI（Tl）晶体和ZnS（Ag）晶体。 NaI（Tl）晶体常用于测量γ射线，ZnS（Ag）常用于测量α射线，医学 应用普遍。 ②有机晶体闪烁体：苯环结构碳氢化合物制成的单晶，有较高荧光效率， 价格昂贵。 ③塑料闪烁体：有机闪烁物质中的固溶体，包含有溶剂，初级发光物和次 级发光物三种组分，能量分辨率差。
（四）放射性核素的物理特性
1，物理衰变 对于半衰期较短的放射性核素，进行两个时间点以上的测 量，可采用待测样品与标准源计数率比值的比较，或将不 同时相的样品进行集中的统一测量。 2，衰变方式 有些放射性核素不只单纯一种衰变类型，即使衰变类型相 同，也可能有多种能量的射线，但探测器只能探测其中之 一。所以，在计算总活度时，需做衰变方式校正。
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• 铀和镭平衡时
U NU Ra N Ra
Nu Ra T1 / 2 (U ) N Ra u T1 / 2 ( Ra)
T1/ 2 (U ) A(u ) U 4.45 10 9 238 2.9 10 6 Ra T1/ 2 ( Ra) A( Ra) 1602 226
三、γ射线与物质的相互作用
• 1、光电效应
• 2、康普顿效应
• 3、形成电子对效应
1、光电效应
• 低能量（小于0.5MeV）的 γ光子与一个原子碰撞，把 全部能量交给一个轨道电子， 使其脱离原子核的束缚而成 为自由电子，而光子本身被 吸收。
2、康普顿效应
• 能量较高（0.5～1.02MeV）的γ光子与原子 的一个壳层电子作用，类似弹性碰撞，在碰 撞过程中，光子将一部分能量交给电子，使 其从原子中以一定角度射出，称为反冲电子， 光子本身以另一角度散射出去，因其失去了 一部分能量，因此，频率降低了，散射光子 波长的大小与散射角度有关，可以从弹性碰 撞的能量守恒和动量守恒关系推导计算出其 能量。
生成一对正负离子消耗的能量称 为平均电离能，需要 32.5eV。因一个 α粒子能量为4～10Mev，每个α粒 子生成105数量级的离子对。 在空气中α粒子的射程只有数厘 米，在岩石中实际为零。
二 β射线及其与物质的相互作用 • 1、电离 • 2、激发 • 3、弹性散射 • 4、韧致辐射。
弹性散射：带电粒子经过物质时，受物 质原子核或电子的静电场的作用而改变 运动方向，而粒子本身能量无明显改变 的过程。 韧致辐射：带电粒子通过物质时，受核 或电子静电场阻滞使之运动速度急剧减 小，损失很大一部分动能，这部分能量 以电磁波形式（x光）辐射出去，这一过 程称为韧致辐射。 在空气中β粒子的射程约为1米，在 岩石中实际为零。
P( n ) (n ) n n e n!
当计数较大时，它满足高斯分布
P( n ) 1 2n e
( n n)2 2n
对于泊松分布，计数的均方误差为 ( n n ) P ( n) n
n 1
如果计数的数学期望(平均值)是n，则实际读数范围 在n±σ，n±2σ，n±3σ的概率分别为： P（n±σ）=68.3% P（n±2σ）=95.5% P（n±3σ）=99.7% 1 而相对均方误差ε为 n n 显然，计数值n越大，相对均方误差越小，如希望 ε<10%，则计数n必须大于100；要求ε<1%，n必须 大于10000。这一点是与其它物探测量不同的。统 计涨落是误差的主要来源。
•
U 2.9 10 6 Ra
称为偏U；相反则称为偏镭
铀系中U—Ra的平衡对找矿及异常 评价的意义
• 铀和镭的化学性质有明显差异，在不同地球化 学条件下，铀和它的衰变产物镭常被分离，各 自迁移和重新富集，(氧化环境→U+6 易溶于水， 流失，还原环境→U+4 不溶于水，沉淀、富 集) ，使系列的放射性平衡遭到破坏。 • 在用γ射线找矿时，由于98%的γ射线来自镭以 后的元素，因此，在富镭的地区，虽然γ异常 较强也不一定有找铀的价值，而在富铀的情况 下，就不能忽略较弱的异常。
• 当时人们对原子的结构还一无所知。例如，在 1897年，一位著名的物理学家开尔芬（Kelvin）写 道：‚‘电是一种连续的、均匀的液体’的意见 还值得谨慎地考虑‛
放射性的应用
• 广泛地应用于工业、农业、医药、军事、地质勘探以及日 常生活的各个方面，一般人对其在军事上的应用了解较多， 但对其它方面的应用了解则更少。 • 在工业方面，放射性可以用于金属探伤、消除静电、控制 板材厚度、检测化工管道渗漏。 • 农业上，可用于育种、保鲜。
提高放射性测量精度的措施
• • • • 1、增加测量时间 2、增加测量次数 3、增强放射源强度和探测器灵敏度 4、减少本底读数。
§4 放射性测量单位
一、放射性物质数量单位 • 1、重量单位：kg、g、mg等通用重量单位，可用 来衡量长寿放射性物质的数量，如1kgU、1gRa。 但对于短寿元素，则无法用重量衡量，必须用另 一种适用于所有放射性元素的活度单位衡量。 • 2、活度单位 活度：单位时间内衰变的原子数 1975年，国际计量委员会决定活度单位用贝可（勒 尔）（Bq）表示，每秒有一个放射性核素衰变即 为1贝可。 3.7 1010 Bq • 1975年以前活度单位用居里（Ci）1Ci=
• 8、地震预报
第一章 放射性的基本知识
一、放射性现象
• 目前发现的109种元素中，（自然界存 在92种，原子序数1～92），有1400 多种同位素。 • 同位素就是质子数（原子序数）相同 而中子数不同的元素。 • 天然存在的重元素的核是不稳定的， 称为放射性元素。稳定的最重的原子 209 核是铋 83 Bi ，凡是原子序数在84（含 84）以上的原子核都是不稳定的，会 发生自发性的裂变。
220
• 3) 放射系中的主要γ辐射体是气态核素Rn之后的 放射性同位素。其中铀系的214Bi 在衰变过 程中可 放出强γ射线。 • 4) 各系最后的稳定核素都是铅(Pb)的同位素。
五、放射性元素的衰变和积累规律 ----放射性平衡
• 在放射性系列中，只有母元素得不到补充，要按 上述规律衰减，而最终元素则一直增加，中间的 子体元素，一方面本身的衰变使之减少，另一方 面母元素的衰变使其增加，因此，其衰变和积累 规律更复杂些。 • 任意时间范围内B元素衰变掉的原子数与A元素衰 变生成的B元素原子数相等，这时，称A、B两种 元素达到了放射性平衡。经过10倍B元素的半衰 期可认为达到了放射性平衡 • 只要经过系列中最长寿子元素10倍半衰期的时间， 就可以认为整个系列达到了放射性平衡。
• 当x=1库仑/千克时，1kg空气究竟吸收了多 大能量呢？因为产生一对正负离子所需的平 均能量为32.5ev ，产生1库仑电量的离子就 需要32.5焦耳。 • 过去照射量单位为伦琴(R)或微伦琴(μR) 1R=2.58×10 4 c/kg
§3 放射性测量的统计规律
• 一方面，某种元素有一定的半衰期，但另一方面，放 射性元素的衰变又存在随机性，这表现在两方面，首 先，对于这种元素的不同原子来说，哪个先衰变哪个 后衰变是不确定的，随机的；其次，虽然某一种元素 的衰变速度是一定的，但并非每一个确定时间间隔期 都有相同数的原子衰变，而是某一时刻有较多的原子 衰变，而另一时间衰变的原子却比较少，一定时间间 隔内衰变的原子数相对于其理论值有一定波动（涨
• 三个放射性系列以它们各自的起始母体命 名，分别称为 • 铀系 238
U
• 钍系
232
Th
• 锕铀系 235
U
238
U 放射性系列
232
Th
放射性系列
235
U
放射性系列
三个放射性系列的主要特点
• 1) 起始母体的半衰期都在 8年以上，因此这三个 10 系至今能存在于自然界中。
，
，
• 2) 每个系各有一代原子序数为86的气态子体，称 为射气。其中属于铀系的叫做氡( )、钍系的叫 222 Rn 做钍射 气( )、锕铀系的叫做锕射气( )。都 219 Rn 是氡的同位素，氡是镭的α衰变产物。 Rn
§2 射线与物质的相互作用
10 5
一、α射线及其物质的相互作用
• 主要:1、电离；2、激发 • （还可与核反应产生中子） • 电离：带电粒子通过物质时，与物质中原 子的轨道电子作用（弹性碰接及静电作 用）。将自己的部分能量传给轨道电子， 使其脱离原子核的束缚成为自由电子，原 子本身成为正离子的效应。 • 激发：当轨道电子获得的能量还不足以脱 离原子核的束缚，它便从较低的能级跃迁 到较高的能级，而处于激发态。
二、放射性物质浓度单位
• 固体物质一般用重量浓度单位，如铀矿边 界品位为0.03%，表示1吨岩石中有300克U。 • 液体和气体一般用体积浓度单位，过去用 爱曼，现在用贝可/升。 • 1爱曼= 3.7贝可/升=10-10居里/升
三、照射量和照射量率单位
• 1、照射量：单位质量（千克）空气吸收射 线能量后电离形成同种电荷的电量绝对值：
• 另外还存在电子俘获(K俘获 )，它是指原子核俘获 一个壳层电子，使核内一个质子转变为一个中子 而产生一个新核的物理过程。
A Z
X e
A Z 1
Y
三、描述放射性核素衰减的快慢的参数
• 放射性衰变是一个统计过程。在此过程中，单位时 间内发生衰变的原子数与现存的原子数成正比。原 子核数目随时间的增长按指数规律减少。
落），这种涨落服从统计规律，称为放射性测量的
统计涨落现象
在放射性测量中，一般是用仪器观测某种放射性射 线粒子出现的次数，例如在α卡测量中，则是观测几 分钟时间内α卡上放出的α粒子个数，在仪器中每个 α粒子转换成一个电脉冲，读数便是脉冲的计数。即 使测量条件完全不变，计数也存在一定的差别。这 种误差不是由于人的操作失误造成的，而是由于放 射性测量中固有的统计涨落造成的。统计涨落的规 律是，当计数较小时，它满足泊松分布：
例：1居里(Ci)的镭(Ra)
• 根据居里定义 1Ci= 3.7 1010 N （个原子）
N 3.7 10
10
3.7 10 10 T1 / 2 0.693
10
NA 3.7 10 AT1/ 2 m L 0.693 L (3.7 1010 ) 226 (1602 365 24 60 2 ) 1g 23 0.693 6.023 10
中子穿透能力很强，可穿过几十cm厚的铅屏蔽，但中子 与轻元素的原子核如H、He、Li、Be、B等碰撞时，中子 易损失较多的能量而将这一部分能量转移到被碰撞的原 子上，其能量减少的速度较快(作用强烈)，射程较短。 ‚中子—γ测井‛在湿度大（孔隙率高）地层上有低值 响应 中子弹：利用中子射线穿透能力强，而又容易与含水 （含H）较多的生物组织发生作用，从而对生物具有较 强的损害作用这一特点，成为一种可穿透坚固防御工事 对人员进行巨大杀伤的武器。 近年来在遏制恐怖活动中也应用于探测含轻元素多的塑 胶炸弹。