8 核辐射测量方法

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1、核辐射探测原理及探测方法王德忠教授核科学与工程学院2009/9/241核辐射测量方法核辐射测量任务：测量核辐射活度的测量。测量辐射场量的测量：辐射注量（率）。辐射能量或能谱测量。辐射剂量的测量。有关时间的量：半衰期或寿命等。2009/9/242/57放射性活度及其单位放射性活度的严格定义：处于特定能态的一定量放射性核素在给定时刻的活度A是dN除以dt内，由该能态发生自发衰变或核跃迁数的期望值。A=dN/dt单位时间间隔内的核衰变通常称为衰变率。因此活度也即放射性核素在某时刻的衰变率的期望值。放射性活度国际单位为贝克勒尔简称Bq（贝克）1Bq

2、=1衰变/s1MBq=103kBq=106Bq历史上放射性活度长期用过的单位是居里（Ci）1Ci=3.7×1010Bq1Ci=103mCi=106μCi2009/9/243/57几个与放射性活度有关的概念发射率：是指放射性样品在单位时间内平均发射某种射线的粒子数。比放射性活度（比活度）：放射性样品中某种放射性核素的活动与样品质量（或体积）之比，即单位质量（或体积）的放射性样品内核素的活度。其单位是kBq·g-1，MBq·g-1，Bq·l-1，kBq·l-1等。2009/9/244/57放射性样品活度测量一般探测装置对放射性样品进行活度测量时，得到的是

3、单位时间内纪录的脉冲数，即计数率。主要影响因素：几何因素；探测器的本征探测效率；吸收因素；散射因素；分辨时间；本底计数。2009/9/245/57活度的绝对测量和相对测量绝对测量：利用测量装置直接测量放射性核素的衰变率。不必依赖于其它测量标准的比较。这种测量又称为直接测量。相对测量：借助于其它测量标准来校准测量装置，再利用这一测量装置来测量放射性核素的衰变率。这种测量又称为间接测量。通常的使用测量仪器多是相对测量。2009/9/246探测效率本征效率：进入探测器灵敏体积射线产生一个脉冲的概率。绝对效率：放射源（或样品）产生的射线在探测器产生一个脉冲的概率。

4、样品测量的绝对效率与探测器本征效率、放射源的特性（分布和组分）、探测器与源间几何位置、周围物质的散射和吸收等因素有关。2009/9/247活度测量方法（1）核素衰变特性决定活度与射线数量之间关系(分支比)（2）测量方法的绝对效率决定测量射线数量与发出射线数量间关系（3）通过（1）和（2）间的关系，即可通过测量射线数量导出测量样品的活度2009/9/248几何因素对于一般探测器，放射性样品都是放在探测器外面进行测量的，因此射入探测器灵敏体积的粒子数只是发射率的一部分。一般用几何因子fg来进行校正。fg的定义是每秒到达探测器灵敏体积的粒子数目与样品每秒发射的

5、粒子数目之比。几何因子的校正对点源易于计算，对非点源或扩散源可用数值积分方法计算。2009/9/249/57计算点源对圆盘探测器的几何效率，如图所示2R探测器H源1tgR/H11Hf2sind(1)g42R2H2o2009/9/2410计算圆盘形源对圆盘形探测器的几何因子2RH2r几何因子：2113ab235a35af{1b[b[]}g21/225/227/229/22(1a)8(1a)16(1a)64(1a)222aR/H2009/9/2411/57222br/(H)探测器的本征探测效率本征探测效率就是进

6、入探测器灵敏体积的一个入射粒子产生一个脉冲的几率。探测器本征效率的最大值为1，其数值与探测器种类、运行状况和几何尺寸有关、与入射粒子的种类和能量、探测器窗厚度有关，还与电子记录仪的工作状况有关。粒子以平行束入射和以锥形束入射的探测效率是有差别的。2009/9/2412/57吸收因素放射性样品发射的射线，在达到探测器之前，一般要经过三种吸收层：样品材料本身的吸收（自吸收）、样品和探测器之间空气层的吸收和探测器窗的吸收。2009/9/2413/57散射因素散射对测量的影响有两类：正向散射和反向散射。正向散射使射向探测器灵敏区的射线偏离而不能进入灵敏区，

7、这种散射使计数率减少。反散射使原来不该射向探测器的射线经散射后而进入灵敏区，这种散射使计数率增加。2009/9/2414/57分辨时间计数装置的分辨时间是指它能够区分连续两个入射粒子的最小时间间隔。显然，在分辨时间内进入探测器的第二个粒子就无法记录下来。因此，计数装置实际观测到的计数率要比真正进入探测器内的真计数率少。2009/9/2415/57本底计数在放射性测量中，狭义的本底计数是指没有被测样品时测量装置显示出的计数，而把样品中干扰放射性产生的计数称为干扰计数。总的本底计数应是上述两者之和。放射性样品的净计数率为测得的计数率减去本底计数率。20

8、09/9/2416/57α、β放射性活度测量的小立体