第四章第6节实验室B谱仪

中加入第二闪烁体，其作用是吸
○——溶剂分子 ●——放射性分子
收第一闪烁体发射的光子，激发
退激时释放出其发射光谱与光电倍增管更为匹配的特征光子。∴第二闪烁液 又称为“移波液”，其浓度一般为第一闪烁液的1/10
∵液闪中产生的每一个脉冲的幅度∝β粒子在闪烁液中消耗的能量
∴可用作β谱测量
闪烁优值F——估计液体闪烁过程中各个能量转移阶段的效率 F=sfqm
4.6 β谱仪在环境放射性监测中的应用
γ 谱仪不能测量（分辨）环境中存在的纯β 核素：90Sr，32P，35S，3H，14C等。 化学分离方法:耗时多，难传递，而且一些母子体混合放射性同 位素，无法化学分离解决。
磁谱仪、静电谱仪、正比谱仪，先问世但造价昂贵，结构庞大，且灵敏度低； 因而环境β 测量受限制
高压电源
100道 脉冲幅度分析器
前置放大器 放大器 甄别器
定标器
整体探测器放在一个由5cm厚的铅， 5cm厚的铁，2.5cm厚的铜构成的评比体 内
晶体厚度选择：为使β 粒子的能量沉积于晶体中
R = 412E1.265-0.094lnE
0.01＜E＜2.5MeV
R = 530E-106
E＞2.5MeV
m——光谱匹配因子，表示溶质的发射光谱与光电管阴极吸收光谱的覆盖 程度
s f q依赖于溶剂和闪烁体的选择； m依赖于闪烁体贺广电倍增管的选择
2) 猝灭
概念——由于样品杂质的介入使闪烁液中广的产生受到抑制或生成的光讯号 在闪烁液的传输过程中被减弱的现象
猝灭分类： 稀释猝灭，化学猝灭和颜色猝灭 稀释猝灭（浓度猝灭）——当浓度高于或低于闪烁液的最佳浓度，计数率会
R —— 最大能量为E的β 射线在铝中的最大射程，mg/cm2；
E —— β 射线的最大能量，MeV。

d=R/ρ (cm)
对G-M计数器端窗膜的要求
R晶


Z Z
MA MA
Al 晶
Baidu Nhomakorabea

Al 晶


RAl
为了提高β 粒子的透视率以减小β 谱的畸变，要求Mylar膜尽可能的薄但又不 漏光——镀膜技术要求高（均匀厚～0.9mg/cm2且不漏光）
上部有设计精巧的换样机构和避光快门 装有闪烁液的计数瓶可自动进入严格避
光的小室内被广电倍增管直接探测 要求优质、低噪声、高放大倍数GDB
电子学线路
∵ β 粒子必须穿过G-M计数器才能进入到塑料闪烁体中
∴ 装置中引用了符合电路——β 粒子在两探测器中产生的脉冲符合后才能被 脉冲幅度分析器所分析记录
装置的屏蔽室挡住了宇宙射线中的软成分，宇宙射线中的μ 介子的脉冲输出 超出谱仪分析的范围，可调节多道分析器的甄别阈予以剔除
符合型闪烁β谱仪的应用 a) 已知核素的低水平计数——选择最佳道宽，使本底计数率较低，实现低水 平测量 b) 快速测量短寿命核素(事故情况下)——与化学分离方法相比有不可比拟的 优越性 c) 鉴别未知核素——通过确定最大能量Emax，鉴别未知核素 d) 分析放射性同位素混合物——89Sr与90Sr，57Co与60Co，103Ru与106Ru 等，无法用化学方法分离，谱仪可鉴别之；并可确定各自的含量 e) 确定母子体的平衡率——含有母体和子体放射性同位素混合物，如90Sr— —90Y，95Zr——95Nb，106Ru——106Rh，144Ce——144Pr等，只要母 子体彼此发射的β射线的最大能量有显著差异，就能很容易被谱仪测量分 析
1.样品瓶(内装闪烁液与被测样品)； 2. 光电倍增管及牵制电路； 3. 铅屏蔽体(外壳为铸铁)； 4.光导； 5. 绝缘内衬； 6. 密封圈； 7．升降杆； 8. 遮光快门； 9. 样品盘座架；10. 遮光罩； 11. 上盖
由5～6cm铸铁或铅屏蔽构成的密室 低水平装置的铅屏蔽：10～15cm
式中：s——溶剂的相对闪烁效率(定义为产生一个受激分子溶剂所需要吸收的能 量，通常以甲苯作为比较的基准)
f——溶剂-溶质能量转移的量子效率，数值上等于受激溶剂分子中得以把 其激发能转移给第一溶质的分子所占总分子的百分数，依赖于溶剂 中溶质的浓度
q——溶质的荧光量子效率，即溶质发射的光子数同处于受激的溶质分子 数目之比
上述三种猝灭，无论是光子产生抑制，还是光子被吸收减弱，最终都是减少 在光电倍增管光阴极上收集到的每一个最初受激事件所发射的光子数
无论产生光子的源是软β发射体还是硬β发射体，光量子的比率将按同一比例 降低
3) 液体闪烁计数器结构及其性能
由探测器(包括换样机构)、电子学测量与控制单元两部分构成，由下图所示 ①探测器：
下降。尤其加入大体积样品时。链烃和酒精属这类猝灭剂
化学猝灭（杂质猝灭）——化学物质，含微量杂质，会分散溶剂的激发能， 或同闪烁体分子竞争激发能，有的与闪烁体分子形成复体，减少闪烁体的溶 度→减少荧光的产生效率。气体氧时常遇到的强猝灭剂
颜色猝灭——指闪烁液中产生的荧光在透过样品时被有色物质吸收，使得转 移到光电倍增管光阴极的几率减小的现象。
发。溶剂分子激发后回到基态时
释放出能量传给闪烁体，后者偶
而也可直接吸收射线能量。退激
时多余的能量以光子形式放出，
所放出的光子被样品瓶外的光电
倍增管的光阴极探测，打出光电
子，经光电倍增管放大，在阳极
上形成足够大的电脉冲信号
若闪烁体的发光光谱与光阴极的
吸收光谱不太匹配时，可在溶剂
×——第一闪烁体 #——第二闪烁体
液闪谱仪，半导体谱仪，塑料闪烁体谱仪的相继问世，可广泛应用于分析环 境中的动植物样品、水样品等
4.6.1 符合型低本底闪烁β 谱仪(例)
特点：造价低廉，本底低，快速准确
由塑料闪烁计数器与一个薄窗G-M计数管构成(综合闪烁计数器高效率和G-M计数管低
本底的两个特点)
前置放大器
对数放大器
20道脉冲幅度分析器
4.6.2 液体闪烁β 谱仪
优点：待测样品与闪烁液混合——几乎没有样品的自吸收,是测量发射低能 β 射线核素(3H、14C)的最有效的方法 也可以用来探测α 射线、中子和γ 射线等辐射
1)液闪原理 闪烁液通常由溶有一种或多种荧光体的芳香剂构成
当β粒子通过闪烁液时，其辐射
能量消耗与溶剂分子的电力和激