部分放射性核素的探测
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E=（C2-C1）/D
样品道比法：原理：1、淬灭 时，β谱脉冲高度降低，能谱 左移（见图2-15（1））2、β
谱在给定的两个道内计数比 值发生变化（见图2-15（2）） 3、道比值与淬灭程度与仪器
探测效率有线性关系（见右 下图）。具体方法见后。
外标准源道比法
E%
无淬灭 淬灭1 淬灭2
C
计 数 率
1
2
nc nb
0.052 2
1 nc
nc 425cpm
2
40
则所需最小强度为： D 425 40 642dpm
0.6
22
Nb tb
nc
nb
6000 4
4000 4
1500
1000
500 (cpm)
ns
nc nb tc tb
1500 1000
4
4
2500 25 4
所以，ns = 500 ± 25 cpm
18
测量时间的合理分配 在给定总测量时间T内（T =tc + tb），tc 和tb如何分配可使测量误
测量样品的制备 液闪测量中的淬灭校正方法
10
么么么么方面
Sds绝对是假的
测量样品的制备
放射性测量对样品制备 的要求不高。相比之下 液闪测量 ，多数样品需 根据其测量形式进行一 定的处理。
液闪测量，包括：均相 测量和非均相测量。
非均相测量，包括：乳 浊液测量法 、悬浮液测 量 、固相法 。
差最小？
因为 ns
nc nb
tc
tb
所以，欲使σns最小，应令上式的一阶导数为零，即
d dt
nc tc
1
nb T tc
2
0
1
1 2
nc tc
nb T tc
2
nc
t
2 c
T
nb tc
2
0
因为上式中
1
nc tc
nb T tc
2
0
故
nc
t
2 c
T
nb
tc 2
0
整理后 tc nc
n
nc
nc nb nb 2
tc
nb F2
n
nc
nc nb nb 2
20
最小可测量量的计算 给定测量时间和误差，计算至少需要多少放射性量。才能满
足实验要求。
tc
nc F2
n
nc
nc nb nb 2
，
tc
nb F2
n
nc
nc nb nb 2
两式相加得：
2
T tc tb nc
测量形式
定量（强度测量） 定性（能量测量） 定位（相对定量，绝
对定位）
3
气体电离探测器
气体作为吸收射线（带 电粒子）的介质。
带电粒子穿过气体时， 气体被电离产生电子和 正离子在强外电场作用 下，可引起一个瞬间的 电离电流.
探测器记录电流所产生 的脉冲信号.
4Baidu Nhomakorabea
G-M计数器（Geiger-Muller Counters）
n mt mt
相对误差为:
n F mt 1
n
n
mt n
16
样品净计数率的计算
所有的核探测器都本底计数。所以探测器测量样品所得到的计数包
括放射性样品（Nc）和仪器本底（Nb）计数两部分，样品的净计数
（Ns）为： Ns = Nc - Nb
如果tc 和tb 分别为放射性样品和本底的测量时间，则样品的净计
通过E=（样品计数率-本底计数）/放射性活度 计算出样品探测效率。以样品道比值作为横坐标，探测效率作为纵
坐标可作出一条关系曲线（两道选取合理所得到的是一条直线或 光滑的曲线）。 未知样品测量时，可先测出该未知样品在两道中的计数率，算出 道比值，利用道比值在标准曲线上查出探测效率。 即可算出该未知样品的放射性活度大小。
泊松分布。当N≥16时，它过渡到高斯分布。在放射性测量中N一 般都远远大于16。 统计误差的表示及运算。 测量结果表示：N± σN ， 核衰变的标准误差可表示为：σN=N1/2 （中科院原子能所编“放射 性同位素知识应用”第156页），所以测量结果又能写成：N± N1/2 相对误差F= σN/N= ± N1/2 /N = 1/ N1/2 （相对误差反映测量的精确 度） 误差的运算 （见讲义37页）
数率为：
ns
Nc tc
Nb tb
nc nb
根据误差运算公式，净计数率的标准误差为： ns
相对误差为： Fns
nc nb
tc
tb
nc nb
nc nb tc tb
17
例：在4分钟里，测得总的样品的计数是6000，本底是计数4000。
问：其净计数率和标准误差各是多少？
解：
ns
Nc tc
A
B 无淬灭
淬灭1
淬灭2
脉冲高度（1） 图2-15. 淬灭对β谱的影响
脉冲高度（2）
60 50 40 30 20 10
0 0.2
3H
0.4
0.6
0.8
1.0
B/A
13
用样品道比法进行淬灭校正的方法是：
配制一组（一般7—9个）放射性活度（DPM）已知并相等，但淬 灭程度不同的一系列标准样品。
在液闪中测出这些样品在两道中（A，B）的计数（CPM），算出 道比值。
nc nb nb
F2 n
nc nb
2
nc nb nc nb
F2 n
nc nb
2
F 2T n
1
2
nc nb
21
例：如果某仪器的探测效率为60%，本底不超过40cpm，实验给定 的总测量时间T=2min，Fns≦5%，要达到上述要求，所需样品最小 的放射量是多少？
解：
F 2T n
样品的衰变数(dps)= 样品的计数（cps)-本底计数（cps)
E（探测效率）
14
核计数的统计学处理
误差来源：系统误差、偶然误差、过失误差 。
统计误差是一种特殊的偶然误差，它是由核事件的微观过程本身 的随机性所造成的。
本节重点介绍涉及在核辐射计数测量应用中的统计（偶然）误差。 核衰变的统计性 ，可通过实验观察到。平均计数N≤10时，它服从
计
数
有源
率
无源
工作阈值
甑别域
9
放射性样品的测量
探测器的测量方式:
定量测量(获得样品量多少的测量)
绝对测量:利用测量装置直接测量或经过各种校正后测得样品的活度。 相对测量:将样品和标准源在相同条件下进行测量。
样品的衰变数(dps)= 样品的计数（cps)-本底计数（cps) E（探测效率）
定性测量：根据放射性核素在衰变时都会发射出自己特征能 量的射线 ，分析判断出射线种类
射线（带电粒子）进入G-M 管， 产生电离，气体放大，雪崩现象， 假计数，淬灭。
G-M 管内充有两种气体：1、惰 性气体 2、卤素气体（有机蒸 汽）。惰性气体和有机蒸汽的最 佳比例约为9：1，而卤素比例很 小，常在0.1%-0.01%之间。
淬灭原理：１、淬灭气体比惰性 气体电离电势低。很容易将自己 的电子转移给惰性气体。２、淬 灭气体的正离子在与阴极作用时， 打出次级电子和光子的几率很小， 而主要是从阴极上获得电子被中 和，成为激发态的分子，然后通 过自身的解离释放多余的能量。 3、淬灭气体对光子具有较强的 吸收能力。
放射性核素的探测
气体电离探测器 闪烁探测器 放射性探测器中使用的电子仪器 放射性样品的测量 核计数的统计学处理
1
射线与物质作用能产 生各种效应。(电离、 光电效应…)
探测器是收集射线与 物质作用所产生的光 效应,将其转变成电脉 冲。
电子线路接收电脉冲。
2
常用的探测器类型
气体电离探测器 固体闪烁探测器 液体闪烁探测器 半导体探测器 激光扫描仪
15
统计分析的应用
1、计数率、平均计数和平均计数率标准误差和相对误差的表示
计数率的标准误差为：
n
N t
n t
n
相对误差为：
Fn
t n
1 nt
1 N
平均计数的标准误差为：
N N
Nm
m
相对误差为：
N
F m 1 1
N
N
mN
N
注意：
在此时间（t）和测量次数 （m）看作无误差的确定值。
平均计数率的标准误差为： N n
液体体积一样,固体摆放 位置一致。
Tritonx-甲苯-水 乳化剂
凝胶剂(硬脂酸铝等)
::::::
一定大小微粒
固相载体摆放位置
12
液闪测量中的淬灭校正方法
内标准源法 ：样品计数效率
用外加的标准源（对标准源 计
有要求）来确定。
数 率
具体操作步骤是：先测样品 计 （数D）率的（标C1准）源；，加并入计已数知活度 （C2）；确定计数效率E。
6
光电倍增管
将光变成电(阴极) 光电子在倍增级中倍增 阳极输出电脉冲 光耦合剂和光导
7
放射性探测器中使用的电子仪器
电脉冲通过电子仪器的 状况.
定标器或记录仪是在给 定的时间内，累计、显 示，由脉冲高度分析器 输出的信号。
各种探测器电子线路部 分基本相同.
8
探测器的调试
确定甑别域值 确定工作电压 调整放大倍数 计算探测效率(E) 品质因素(F)的计算 F=E2/B(B:本底计数)
tb
nb
19
估算所需的测量时间 给定测量时相对误差，计算满足不大于这个相对误差时所需要
的最短测量时间。
将 tc nc
tb
nb
代入
Fns
nc nb
tc
tb
nc nb
nc nb
nc
nb
得
Fns
tc
tc nb nc nb
nc
, Fns
tb nc nb nc nb
tb
整理可得
tc
nc F2
5
闪烁探测器 （Scintillation Detectors）
闪烁探测器的组成见右图。 闪烁体的种类很多，从化学成份上
看分为无机和有机两大类，而从物 理形态上又分为固体、固溶体、液 体和气体。 理想闪烁体的特征。 无机和有机闪烁体的发光机制有很 大的不同。大家自己看讲义。 常用的无机闪烁体（NaI(Tl), ZnS(Ag)）,常用的有机闪烁体（塑 料闪烁体） 液体闪烁体（组成、特点）
样品道比法：原理：1、淬灭 时，β谱脉冲高度降低，能谱 左移（见图2-15（1））2、β
谱在给定的两个道内计数比 值发生变化（见图2-15（2）） 3、道比值与淬灭程度与仪器
探测效率有线性关系（见右 下图）。具体方法见后。
外标准源道比法
E%
无淬灭 淬灭1 淬灭2
C
计 数 率
1
2
nc nb
0.052 2
1 nc
nc 425cpm
2
40
则所需最小强度为： D 425 40 642dpm
0.6
22
Nb tb
nc
nb
6000 4
4000 4
1500
1000
500 (cpm)
ns
nc nb tc tb
1500 1000
4
4
2500 25 4
所以，ns = 500 ± 25 cpm
18
测量时间的合理分配 在给定总测量时间T内（T =tc + tb），tc 和tb如何分配可使测量误
测量样品的制备 液闪测量中的淬灭校正方法
10
么么么么方面
Sds绝对是假的
测量样品的制备
放射性测量对样品制备 的要求不高。相比之下 液闪测量 ，多数样品需 根据其测量形式进行一 定的处理。
液闪测量，包括：均相 测量和非均相测量。
非均相测量，包括：乳 浊液测量法 、悬浮液测 量 、固相法 。
差最小？
因为 ns
nc nb
tc
tb
所以，欲使σns最小，应令上式的一阶导数为零，即
d dt
nc tc
1
nb T tc
2
0
1
1 2
nc tc
nb T tc
2
nc
t
2 c
T
nb tc
2
0
因为上式中
1
nc tc
nb T tc
2
0
故
nc
t
2 c
T
nb
tc 2
0
整理后 tc nc
n
nc
nc nb nb 2
tc
nb F2
n
nc
nc nb nb 2
20
最小可测量量的计算 给定测量时间和误差，计算至少需要多少放射性量。才能满
足实验要求。
tc
nc F2
n
nc
nc nb nb 2
，
tc
nb F2
n
nc
nc nb nb 2
两式相加得：
2
T tc tb nc
测量形式
定量（强度测量） 定性（能量测量） 定位（相对定量，绝
对定位）
3
气体电离探测器
气体作为吸收射线（带 电粒子）的介质。
带电粒子穿过气体时， 气体被电离产生电子和 正离子在强外电场作用 下，可引起一个瞬间的 电离电流.
探测器记录电流所产生 的脉冲信号.
4Baidu Nhomakorabea
G-M计数器（Geiger-Muller Counters）
n mt mt
相对误差为:
n F mt 1
n
n
mt n
16
样品净计数率的计算
所有的核探测器都本底计数。所以探测器测量样品所得到的计数包
括放射性样品（Nc）和仪器本底（Nb）计数两部分，样品的净计数
（Ns）为： Ns = Nc - Nb
如果tc 和tb 分别为放射性样品和本底的测量时间，则样品的净计
通过E=（样品计数率-本底计数）/放射性活度 计算出样品探测效率。以样品道比值作为横坐标，探测效率作为纵
坐标可作出一条关系曲线（两道选取合理所得到的是一条直线或 光滑的曲线）。 未知样品测量时，可先测出该未知样品在两道中的计数率，算出 道比值，利用道比值在标准曲线上查出探测效率。 即可算出该未知样品的放射性活度大小。
泊松分布。当N≥16时，它过渡到高斯分布。在放射性测量中N一 般都远远大于16。 统计误差的表示及运算。 测量结果表示：N± σN ， 核衰变的标准误差可表示为：σN=N1/2 （中科院原子能所编“放射 性同位素知识应用”第156页），所以测量结果又能写成：N± N1/2 相对误差F= σN/N= ± N1/2 /N = 1/ N1/2 （相对误差反映测量的精确 度） 误差的运算 （见讲义37页）
数率为：
ns
Nc tc
Nb tb
nc nb
根据误差运算公式，净计数率的标准误差为： ns
相对误差为： Fns
nc nb
tc
tb
nc nb
nc nb tc tb
17
例：在4分钟里，测得总的样品的计数是6000，本底是计数4000。
问：其净计数率和标准误差各是多少？
解：
ns
Nc tc
A
B 无淬灭
淬灭1
淬灭2
脉冲高度（1） 图2-15. 淬灭对β谱的影响
脉冲高度（2）
60 50 40 30 20 10
0 0.2
3H
0.4
0.6
0.8
1.0
B/A
13
用样品道比法进行淬灭校正的方法是：
配制一组（一般7—9个）放射性活度（DPM）已知并相等，但淬 灭程度不同的一系列标准样品。
在液闪中测出这些样品在两道中（A，B）的计数（CPM），算出 道比值。
nc nb nb
F2 n
nc nb
2
nc nb nc nb
F2 n
nc nb
2
F 2T n
1
2
nc nb
21
例：如果某仪器的探测效率为60%，本底不超过40cpm，实验给定 的总测量时间T=2min，Fns≦5%，要达到上述要求，所需样品最小 的放射量是多少？
解：
F 2T n
样品的衰变数(dps)= 样品的计数（cps)-本底计数（cps)
E（探测效率）
14
核计数的统计学处理
误差来源：系统误差、偶然误差、过失误差 。
统计误差是一种特殊的偶然误差，它是由核事件的微观过程本身 的随机性所造成的。
本节重点介绍涉及在核辐射计数测量应用中的统计（偶然）误差。 核衰变的统计性 ，可通过实验观察到。平均计数N≤10时，它服从
计
数
有源
率
无源
工作阈值
甑别域
9
放射性样品的测量
探测器的测量方式:
定量测量(获得样品量多少的测量)
绝对测量:利用测量装置直接测量或经过各种校正后测得样品的活度。 相对测量:将样品和标准源在相同条件下进行测量。
样品的衰变数(dps)= 样品的计数（cps)-本底计数（cps) E（探测效率）
定性测量：根据放射性核素在衰变时都会发射出自己特征能 量的射线 ，分析判断出射线种类
射线（带电粒子）进入G-M 管， 产生电离，气体放大，雪崩现象， 假计数，淬灭。
G-M 管内充有两种气体：1、惰 性气体 2、卤素气体（有机蒸 汽）。惰性气体和有机蒸汽的最 佳比例约为9：1，而卤素比例很 小，常在0.1%-0.01%之间。
淬灭原理：１、淬灭气体比惰性 气体电离电势低。很容易将自己 的电子转移给惰性气体。２、淬 灭气体的正离子在与阴极作用时， 打出次级电子和光子的几率很小， 而主要是从阴极上获得电子被中 和，成为激发态的分子，然后通 过自身的解离释放多余的能量。 3、淬灭气体对光子具有较强的 吸收能力。
放射性核素的探测
气体电离探测器 闪烁探测器 放射性探测器中使用的电子仪器 放射性样品的测量 核计数的统计学处理
1
射线与物质作用能产 生各种效应。(电离、 光电效应…)
探测器是收集射线与 物质作用所产生的光 效应,将其转变成电脉 冲。
电子线路接收电脉冲。
2
常用的探测器类型
气体电离探测器 固体闪烁探测器 液体闪烁探测器 半导体探测器 激光扫描仪
15
统计分析的应用
1、计数率、平均计数和平均计数率标准误差和相对误差的表示
计数率的标准误差为：
n
N t
n t
n
相对误差为：
Fn
t n
1 nt
1 N
平均计数的标准误差为：
N N
Nm
m
相对误差为：
N
F m 1 1
N
N
mN
N
注意：
在此时间（t）和测量次数 （m）看作无误差的确定值。
平均计数率的标准误差为： N n
液体体积一样,固体摆放 位置一致。
Tritonx-甲苯-水 乳化剂
凝胶剂(硬脂酸铝等)
::::::
一定大小微粒
固相载体摆放位置
12
液闪测量中的淬灭校正方法
内标准源法 ：样品计数效率
用外加的标准源（对标准源 计
有要求）来确定。
数 率
具体操作步骤是：先测样品 计 （数D）率的（标C1准）源；，加并入计已数知活度 （C2）；确定计数效率E。
6
光电倍增管
将光变成电(阴极) 光电子在倍增级中倍增 阳极输出电脉冲 光耦合剂和光导
7
放射性探测器中使用的电子仪器
电脉冲通过电子仪器的 状况.
定标器或记录仪是在给 定的时间内，累计、显 示，由脉冲高度分析器 输出的信号。
各种探测器电子线路部 分基本相同.
8
探测器的调试
确定甑别域值 确定工作电压 调整放大倍数 计算探测效率(E) 品质因素(F)的计算 F=E2/B(B:本底计数)
tb
nb
19
估算所需的测量时间 给定测量时相对误差，计算满足不大于这个相对误差时所需要
的最短测量时间。
将 tc nc
tb
nb
代入
Fns
nc nb
tc
tb
nc nb
nc nb
nc
nb
得
Fns
tc
tc nb nc nb
nc
, Fns
tb nc nb nc nb
tb
整理可得
tc
nc F2
5
闪烁探测器 （Scintillation Detectors）
闪烁探测器的组成见右图。 闪烁体的种类很多，从化学成份上
看分为无机和有机两大类，而从物 理形态上又分为固体、固溶体、液 体和气体。 理想闪烁体的特征。 无机和有机闪烁体的发光机制有很 大的不同。大家自己看讲义。 常用的无机闪烁体（NaI(Tl), ZnS(Ag)）,常用的有机闪烁体（塑 料闪烁体） 液体闪烁体（组成、特点）