γ辐射仪标定方法的研究

γ辐射仪标定方法的研究

摘要：文章在研究了γ辐射仪的标定相关理论基础上，利用空中标定法与地面标定法对FD-3013γ辐射仪进行了标定实验，经实验数据的处理得到仪器在不同标定方法下的标定函数。通过计算各点的相对误差，从而对比了空中标定法与地面标定法对实验的影响，进一步确定空中标定法优于地面标定法。

关键词：地面标定；空中标定；FD-3013γ辐射仪

在放射性测量过程中，通常是通过测量放射性核素放射出？琢、？茁、？酌等射线的计数率来确定放射性核素的含量。由于影响测量射线计数率的因素很多，致使放射性核素的含量与核测量仪器的计数率的正比关系得不到正确反应。文章运用空中标定与地面标定法使用放射性标准源对仪器

进行刻度标点，使仪器的计数率与标准源含量（或照射量率）之间保持确定的正比关系，以便使用统一的物理单位衡量放射性核素的数量或辐射量[4]。

1 实验设备与方法

1.1 实验设备与原理

数字FD-3013γ辐射仪采用NaI（Tl）晶体作为探测元件，其大小为30×25mm，仪器操作方便、中文液晶显示、每秒

显示一次测量结果、报警阈值可选择、测量显示单位：uSv/h，具有电池电压欠压和未接探头提示报警功能。

标准铯（Cs）源是一种呈银色的软金属，其元素半衰期相对较长，为30年，且极易溶于水。

设空间内无对辐射的吸收和散射，距点源不同距离r处的γ射线照射量率X可按如下：

X=P/r2 （1）

式中，P-标准源常数（0.17uSv/h），它表示距离标准源1m处的γ射线照射量率。r-距离，以m为单位。

在实际工作中，将探测器固定，移动标准源改变距离r，按上式计算照射量率，并测出r对应的读数。一般每一测程的标定曲线上按照射量率均匀分布5～7个点，作出标定曲线图，根据标定曲线，找出仪器读数与γ射线照射量率之间的关系[1]。

1.2 实验方法

空中标定法就是利用标定支架将辐射仪和点状铯源挂

在离地面1.5m的空中进行仪器标定的方法。优先选定一个空旷的场地，周围4m到5m范围内没有建筑物，立上两根标定支架，两个支架的距离为5m左右，在两个支架间1.5m 高处挂一根直径2～3mm的铁丝，将辐射仪的探头安上铅套与点状源用吊环分别悬挂在铁丝两边。同时保证探头与点状铯源在同一条直线上，用卷尺测定探头与点状铯源的距离。

如图1所示，标定时移动点状铯源来改变两者间距离，每移动一定距离，通过公式X=P/r2计算该点的照射量率X，并记下该点辐射仪的计数，测量多个点以后，利用最小二乘法得出仪器的计数率n 与照射量率X的关系，该关系即刻度函数，从而完成了辐射仪的标定[3]。

所谓地面标定法，它类似于空中标定法，但该操作法是在地面进行的，没有标定支架，而且直接把标准源与伽马辐射仪放到地面的。其操作步骤和计算方法与空中标定一样，如图2所示。

2 结果与讨论

2.1 测量结果

空中标定法：

如表1所示FD-3013γ数字辐射仪用空中标定法所测的数据，其在测量时的本底为0.13uSv/h；各点在扣除本地后得到如下的实测值。其理论值利用公式X=P/r2（标准铯源在1m 处的理论照射量率为0.17uSv/h，即为P的值）即可算得每点处的理论照射量率，其拟合计算值由图3中公式算得。

根据上表实际测量值与理论值的数据，经过线性拟合得到公式如下：

Y1=0.8314X1+0.0079（2）

X1是实际测量值，单位为uSv/h；

Y1是拟合计算值，单位为uSv/h。

通过把每点处实测值代入以上公式（2），计算后得到各点处的拟合计算值，而相对误差则利用公式

式中：w1拟合计算值是；w2是理论值。

通过计算得到相对误差，知道在1.5m和3m处测量值不准，误差超过10%，

其余的点符合实验要求。出现异常点，可能是在移动辐射仪时，辐射仪探头的中心与铯源中心，未能始终保持在一条直线上，导致其误差变大，尤其是在探头离源较远的地方，显得更为明显[2]。

地面标定法：如表2所示FD-3013γ数字辐射仪地面标定法所测的数据，其在测量时的本底为0.09uSv/h；各点在扣除本地后得到如下的实测值。其理论值利用公式X=P/r2即可算得每点处的理论照射量率。其拟合计算值由图4中公式算得。

根据上表实际测量值与理论值的数据，经过线性拟合得到公式如下：

Y2=0.8323X2+0.0091（4）

X2是实际测量值，单位为uSv/h；

Y2是拟合计算值，单位为uSv/h。

通过把每点处实测值代入以上公式（4），计算后得到各点处的拟合计算值，而相对误差则利用公式（3），则可以计算出。

通过计算得到相对误差，知道在0.5m和1.5m处误差在10%以内，测量值准确，而其余的点都不符合实验要求。出现这种原因可能是铯源放在地上，释放的射线被大地吸收了一部分，导致辐射仪的吸收减少。

2.2 结论

由FD-3013γ辐射仪在空中标定法与地面标定法的结果看，其理论值与实测值的线性拟合式分别为

Y1=0.8314X1+0.0079，Y2= 0.8323X2+0.0091，两个拟合式的线性基本一致。但从相对误差来看，地面标定法测量的数据算出的相对误差多数已经超出10%，对实验没有任何意义。而空中标定法有两点的误差也超出10%，有可能是周围环境物质的本底影响和在移动辐射仪时，未能使仪器与源在一条直线上，造成测量有误，而其余点都符合实验要求，达到实验的目的。

参考文献

[1]曹利国，郦文忠，龙先灌.核辐射探测及核技术应用实验[M].原子能出版社，2010.

[2]卢炎，戴丽君，王平.地面γ能谱测量影响因素初探[M].长春地质学院报，1994.

[3]郑成法.核辐射测量[M].原子能出版社，1983.

[4]黄乃明，周睿东，陈志东，等.大亚湾地区三次环境γ辐射剂量率调查测量结果比较分析[J].辐射防护通讯，2003.