核辐射测量的单位和标准源

11.8.1核辐射测量单位。

11 . 8 . 1.5438+0放射性

活度A是代表放射性核素衰变数的物理量,是指在给定时刻,一定量的放射性核素在特定能量状态下,单位时间内的核衰变数,即

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在国际单位制中,活动的单位是贝克勒尔,用符号Bq表示。1Bq是指一定量的核素每秒产生一次核衰变,即1Bq=1s-1。在CGS系统中,活度单位是居里(Ci),它与Bq的关系是

1Ci = 3.7×1010Bq

11.8.1.2物质中放射性核素的含量

固体物质中放射性核素的含量通常用质量分数wb表示。Wb是指放射性核素B的质量与混合物质量的比值。在国际单位制中,单位是%,10-6和10-9。在核勘探中,钾的质量分数w(K)以%为单位;平衡铀的质量分数w(U)为10-6。当放射性核素及其平衡态不清楚时,单位为铀的百万分之一当量,w(eU)=10-6表示相当于w(U)=10-6U产生的γ辐射电离效应的放射性物质的质量分数。

液体或气体中放射性核素的含量大多用质量浓度ρb来表示,ρb是放射性核素b的质量与混合物体积的比值。SI制中ρb的单位为kg/m3、g/m3、mg/m3、ng/m3(仅适用于气体样品)。ρb的单位为g/L、mg/L和μ g/l,两个单位之间的关系为

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特别需要指出的是,液体和气体中的氡含量是用放射性浓度来表示的。放射性浓度是指样品中氡的放射性A与样品体积的比值。在SI体系中,其单位为Bq/L,与CGS体系中氡的浓度单位艾曼(em)有如下关系。

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11.8.1.3曝光

曝光量X是衡量射线产生电离效应的物理量。定义为空气中产生的相同符号的离子的总电荷的绝对值dQ与dm的比值,即X = dq/dm,当空气中释放的质量为dm的所有电子(电子和正电子)都被空气阻挡时。

国际单位制中照射量的单位是C/kg(库仑/千克),过去用R(伦琴)作为单位。它们之间的关系如下

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需要指出的是,辐照剂量X仅适用于空气介质中的X辐射或γ辐射,不适用于其他介质和其他辐射。

11.8.1.4暴露率

暴露率是指单位时间内的暴露量,即= d x/d t,SI单位为c/(kg·s)[库仑/(kg·s)]或A/kg(安培/千克)。过去以R/s(伦琴/秒)为单位,常用单位为R/h(伦琴/小时)及其小数单位γ,1 γ = 10-6 R/h..两个单位之间的换算关系为

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曝光率与射线强度(单位时间内垂直入射在材料单位截面上的射线能量)之间存在着密切的比例关系,因此曝光率也常用来衡量射线的强度。

11.8.1.5其他核物理量

①计数率。指放射性仪器在单位时间内记录的脉冲数。单位是cps(脉冲/秒)或cpm(脉冲/分钟)。1 cpm=60 cps

②α粒子的径迹密度。指固体径迹探测器单位面积上的径迹数,单位为J/mm2。

11.8.2标准源

核辐射测量必须有一定的测量标准,所以需要准备一些已知放射性核素含量或照射量率的放射源作为基准,称为标准源。

标准源实际上是一种特殊容器中具有一定质量的放射性物质。因为标准源是计量的基准,必须准确可靠,所以生产中要使用半衰期长的放射性物质。同时也要提前了解制作标准源的放射性物质的成分、含量、衰变过程和能谱组成。

标准源可用于校正核测量仪器的灵敏度;校准仪器的测量数据,并将其转换为统一的曝光率单位;比较样品和标准源的照射率,从而确定样品中放射性元素的含量。

根据物质形态,标准源可分为固体标准源、粉末标准源和液体标准源。根据使用特点,可分为射线标准源、射气标准源和内容标准源三种。

11.8.2.1 X射线标准源

x射线标准源以其辐射的射线为基准进行比对测量。根据射线的性质,射线标准源可分为四类:α射线标准源、β射线标准源、γ射线标准源和中子标准源。

刚从矿石中提取的U3O8可以作为α射线的标准源。大约1年后,238U、234Th和234Pa达到平衡后,由于234Th和234Pa都是β辐射源,这种放射源可以作为β射线的稳定标准源(α射线必须用吸收屏过滤掉)。此外,人工放射性核素被广泛用作α和β射线的标准源。

经过提纯并与其衰变产物平衡的镭,经过吸收屏过滤β射线后,可用作γ射线源。人工放射性核素60Co也可以用作伽马射线的标准源。另外137Cs,214Am,234Pu等。可用作检验仪器的工作标准源。

中子标准源包括钋-铍中子源、镭-铍中子源和锎中子源。除锎中子源通过自发裂变产生中子外,其他两个中子源都是用钋或镭衰变产生的α粒子轰击铍原子核产生中子。

11.8.2.2发射标准源

发散标准源以其累积的发散浓度作为比较测量的基准。主要有两种氡(222Rn)标准源和钍(220Rn)标准源。

氡标准源由密封在玻璃容器中的镭盐溶液制成。溶液中镭的含量一般为10-6 ~ 10-11g/L..目前有固体镭盐制成的氡气标准源和氡室,是校准测氡仪的标准源。钍发射标准源由钍化合物溶液在专用玻璃容器中制成,钍含量为1 ~ 10 mg/L。

11.8.2.3含量标准来源

含量标准源是比较铀、钍、钾含量的标准源。用于室内放射性物理分析和野外伽马能谱测量。它主要由粉状铀、钍矿石和钾盐制成。

室内分析的含量标准源包括铀标准源(由钍和氯化钾制成的钾标准源)。

确定γ谱仪转换系数,将仪器测量结果转换成含量单位(g/t,10-6等)所需的标准源。)有一定的体积,称为标准模型。标准模型可分为五种:①平衡铀模型,由达到平衡的纯铀矿石制成;②钍模型,由纯钍矿石制成;③用铀和钍混合制成的铀钍混合模型,用于检验仪器换算系数测定的准确性;④钾模型,由钾盐制成;⑤零值模型,由放射性核素含量极低的石英砂制成,用于测量仪器的基数(即仪器探测材料中的放射性物质或探测器被污染、仪器噪声、假脉冲等引起的照射率。).