我国相关标准水样总α、总β放射性分析方法应用中存在的问题及应对

分析了目前我国水样总α、总β放射性测量相关标准规定方法实际应用中存在的问题,提出相应的解决办法。 ①标准未对样品采集和制备之间以及样品制备和测量之间的时间间隔作出规定,对于地下水或岩层渗水等²²⁴Ra含量较高的样品应在采样后48 h内尽快分析,以准确判断其总α水平; ②水样残渣量过高时,会影响测量结果的准确性,可采取延长测量时间、使用大面积测量盘的方式降低探测限; ③标准没有规定使用哪种α源测定低本底测量仪α道对β道的串道比,为避免使用不同α源导致的串道比差异,可使用串道比较低的固体闪烁探测器、半导体探测器的低本底测量仪测量样品,或者使用铝箔、纸片等屏蔽α射线,减少α道对β道的串道影响。     

α放射性表面污染位置灵敏探测器模拟设计

为解决计数型表面污染仪无法给出污染分布的问题,设计了基于闪烁体和硅光电倍增管的α位置灵敏探测器。利用GEANT4模拟了α粒子在探测器中输运与发光全过程,并根据光子的分布重建α粒子的位置。模拟结果表明,采用0.1 mm厚的GAGG闪烁体与1 mm有机玻璃光导耦合的探测器,模拟结果的最高分辨率可达0.1 mm;使用GAGG闪烁体搭建的α位置灵敏探测器分辨率可达0.8 mm,ZnS闪烁体分辨率可达0.4 mm;设计的α位置灵敏探测器具有较高的位置分辨性能,可满足表面污染分布测量的需求。     

YAP伴随α粒子探测器的研制

研制了一种可安装于D-T中子发生器内的伴随α粒子探测器.该探测器选用直径30 mm、厚0.5 mm的掺铈铝酸钇(YAP:Ce)闪烁体,可密封于D-T中子发生器内.采用蓝宝石玻璃作耐高温光学法兰,粒子在YAP闪烁体中产生的光信号经过蓝宝石玻璃传到光电倍增管光阴极上.光电倍增管阳极输出α粒子的电脉冲信号.探测器输出负信号的前沿下降时间约为6 ns;对241Am 5.486 MeV α粒子的能量分辨率约为5.4％.在高压倍加器用作D-T中子源时,在15 kcps计数率下,该探测器对3.5MeV伴随α粒子的能量分辨率约为27％,峰谷比达到10:1.YAP闪烁体及蓝宝石玻璃经8 h400℃烘烤后,该探测器的时间性能和能量分辨性能未发生改变.实验表明研制的探测器满足了密封D-T中子发生器的制造工艺要求,可安装于小型D-T中子发生器内用作伴随α粒子探测器.     

新型低本底α/β测量系统设计

设计了一套新型低本底α/β测量系统。该系统采用ZnS(Ag)薄板复合塑料闪烁体作为主探测器,平板形塑料闪烁体作为反符合探测器,实现样品中总α和总β的同时测量。利用ARM架构的MCU作为系统运行核心,FPGA硬件电路作为数据采集单元,基于脉冲宽度甄别方法实现测量系统的α/β脉冲甄别。对该系统进行了主要性能测试,测试结果表明:测量α粒子时,本底为0.003 min~(-1)·cm~(-2),对~(239)Puα标准平面源的探测效率为92.5%,α对β道的串道比为0.87%;测量β粒子时,本底为0.072 min~(-1)·cm~(-2),对~(90)Sr-~(90)Yβ标准平面源的探测效率为62.0%,β对α道的串道比为0.03%。     

用于复合闪烁体的α、β脉冲甄别电路设计

设计了一种用于复合闪烁体,能够甄别区分α、β脉冲信号的甄别电路,并给出了测试结果。结果表明该电路能很好地甄别α、β脉冲信号,满足了α、β复合闪烁体探测器的要求。     

α/β粒子在不同类型探测器上的能量响应及其等效因子的一致性

通过测量不同类型探测器或同一类型探测器不同台（路）对不同能量α/β放射性粒子的计数效率和等效因子,比较它们之间等效因子的一致性,探讨各类型探测装置在总放射性测量中的适应性。结果显示,常用的3种探测器即复合有机闪烁体、流气式正比计数器、金硅面垒半导体探测器对总α和总β粒子的计数效率-粒子能量关系总体上一致,总α计数效率与能量呈指数关系,总β计数效率与能量呈对数关系,低能β出现偏转。3种探测器能量响应比对的实验结果显示,复合有机闪烁体和流气式正比计数器两者的α和β等效因子具有良好的一致性,而金硅面垒半导体探测器对α测量的等效因子与前两种探测器相似,但是对β粒子的能量响应有显著差异,低能β等效因子明显偏低,因此金硅面垒半导体探测器不宜于总放射性测量和食品卫生检验。     

FJ414型低本底α闪烁探头

在低本底α放射性测量中,金硅面垒半导体探测器、电离室、正比计数器和硫化锌闪烁探测器等都被广泛使用。它们各有其优缺点,但由于ZnS(Ag)闪烁体的材料便宜,制备工艺简单,因此使用得更广泛。 在低水平α放射性测量中,由于α粒子的电离密度大,能量高(一般大于4MeV),因此α粒子在探测器中产生的脉冲幅度比β粒子、μ介子大得多,测量装置不需要笨重的物质     

便携式总α测量仪研制

文章介绍了便携式总α测量仪的研制.通过探测器选型、光电倍增管选型以及集成设计,并进行了本底、探测效率、稳定性、环境适应性等试验.研制的总α测量仪本底计数率为0.23 min-1、对239Pu电镀面源的2π探测效率大于90％,在温度为0～50℃和相对湿度小于90％％的环境条件下性能稳定,仪器体积小、总质量约10 kg,便...     

双闪烁体快中子飞行时间谱仪

一台由散射闪烁体和中子探测器及其屏蔽准直系统、α粒子探测器和相应的电子学仪器组成的双闪烁体快中子飞行时间谱仪已经建立,并在研究D(n,n)D和D(n,2n)P反应中获得了满意的结果,文章介绍了它的工作原理、结构、主要性能和应用。     

新型全身表面污染测量仪的软件设计

介绍了自制新型全身表面α、β污染测量仪的软件设计。该软件按照功能划分为系统管理软件及道盒数据获取软件。系统管理软件部分主要介绍了仪器的整体运行流程,如自检、参数设置、被测人员人体姿势信息探测器、人员测量过程、本底监测过程、数据处理方式和模式。数字道盒完成了探测器脉冲信号实时采集和传输。     

低水平γ,β放射性测量仪

在低水平α、β放射性测量中,可以采用不同的探测器,如半导体探测器,闪烁计数器及流气式正比计数管等。 半导体探测器对带电粒子的测量,有较高的探测效率和较低的本底。由于我国目前生产的探测器有效面积较小,使仪器探测灵敏度受到限制,加之它的表面机械性能较差,污染后去污不方便,且容易损坏。 ZnS(Ag)闪烁计数器具有良好的鉴别α粒子和β、γ辐射的能力,本底较低,可用于α粒子的测量,但探测效率不高。     

4H-SiC肖特基二极管α探测器研究

碳化硅(SiC)是一种具有优良物理性能的宽禁带半导体材料,可作为探测器的优良探测介质。用241Am源5.486 MeV的α粒子研究4H-SiC肖特基二极管α探测器的能量分辨率和信号相对上升时间等特性。在真空室中,使SiC探测器暴露在α粒子下,SiC探测器输出良好的响应信号。SiC二极管对5.486 MeVα粒子的能量分辨率最佳可达3.4%;经前置放大器FH1047输出和示波器观测,脉冲幅度随偏压增加而稳定在(35.39±0.21)mV;脉冲上升时间随偏压增加而稳定在(137.87±9.44)ns。4H-SiC肖特基二极管对α粒子响应良好,可用于α粒子强度测量。结合SiC耐辐照、耐高温等特性,进一步改进后有望制成分辨率更高、上升时间更快、耐辐照的新型α探测器和中子探测器。     

~(222)Rn/~(220)Rn子体连续测量仪研制

实验研制了基于α能谱法的~(222)Rn/~(220)Rn子体连续测量仪。该仪器采用微孔滤膜采样,采用PIPS探测器与α能谱测量技术实现~(222)Rn、~(220)Rn子体的α粒子计数与测量。实验测试表明:在不更换滤膜的前提下,可实现~(222)Rn/~(220)Rn子体的活度浓度及潜能的有限次连续测量;测~(222)Rn、~(220)Rn子体活度浓度的下限为10 Bq/m~3,~(222)Rn子体活度浓度为100 Bq/m~3时的测量合成不确定度优于10%。     

BH1216Ⅲ型二路低本底αβ测量仪

描述了一种可同时测量两个样品中总α总β的低本底测量仪.它的测量系统采用新型ST-1221型低本底αβ闪烁体和低噪声CR120型光电倍增管组成主探测器,由一块200mm×30mm的ST-401型塑料闪烁体和CR119型光电倍增管作为反符合探测器.仪器对于90Sr-90Yβ源的2π效率比≥60%时,本底≤0.07cm-2*min-1;对于239Puα源的2π效率比≥80%时,本底≤0.0017cm-2*min-1.仪器对于总α的灵敏度为5～20mBq / L,对于总β的灵敏度为10～40mBq / L.     

新型~(210)Po测量仪的研制

为提高~(210)Po测量仪的检测灵敏度、扩大活度检测范围和提升检测工效,研制了新型仪器。该仪器共有五个测量通道及其独特结构,探测元件选用面垒半导体探测器,屏蔽盒和送样器选择放射性杂质极少的黄铜等材料及结构,主要电路采用ARM微处器理和超高速运算放大器芯片,人机界面采用触摸技术与电脑程控相结合。仪器省去了铅室屏蔽装置、反符合探测器及其相关线路,重量轻、体积小。适用于~(210)Po样品分析,也可检测其他极微弱α样品。     

BHl216Ⅲ型二路低本底αβ测量仪

描述了一种可同时测量两个样品中总α总β的低本底测量仪.它的测量系统采用新型ST-1221型低本底αβ闪烁体和低噪声CR120型光电倍增管组成主探测器,由一块200mm×30mm的ST-401型塑料闪烁体和CR119型光电倍增管作为反符合探测器.仪器对于90Sr-90Yβ源的2π效率比≥60%时,本底≤0.07cm-2*min-1;对于239Puα源的2π效率比≥80%时,本底≤0.0017cm-2*min-1.仪器对于总α的灵敏度为5～20mBq / L,对于总β的灵敏度为10～40mBq / L.     

基于双闪烁体探测器的四路低本底αβ测量仪研制

介绍了一种基于双闪烁探测器的低本底αβ测量仪,该仪器可用于低水平αβ样品测量,并可区分αβ粒子。阐述了αβ双闪烁体探测器的主要参数和先进的数字化电路设计思路,给出了仪器αβ本底水平、串道比、αβ效率等物理性能的测试指标。描述了仪器软件自动坪曲线测量、自动刻度等功能的设计。     

BH1216型二路低本底αβ测量仪

描述了一种可同时测量两个样品中总α总β的低本底测量仪。它的测量系统采用新型ST-1221型低本底αβ闪烁体和低噪声CR120型光电倍增管组成主探测器,由一块200mm×30mm的ST-401型塑料闪烁体和CR119型光电倍增管作为反符合探测器。仪器对于90Sr-90Yβ源的2π效率比≥60%时,本底≤0.07cm-2·min-1;对于239Puα源的2π效率比≥80%时,本底≤0.0017cm-2·min-1。仪器对于总α的灵敏度为5～20mBq/L,对于总β的灵敏度为10～40mBq/L。     

中子通量测量的质子反冲望远镜

研制了用于测量D-T中子通量的质子反冲闪烁望远镜,望远镜由二个对带电粒子响应的半导体探测器(△E)和一个CsI(TI)闪烁探测器(E)组成.利用脉冲形状甄别技术抑制CsI闪烁探测器的γ射线本底,△E探测器的高偏压对提高信噪比是重要的.二个△E探测器和一个E探测器实现了三重符合.在三重符合条件下,通过有、无辐射体的测量得...     

水中大面积ZnS(Ag)闪烁体总α在线监测系统模拟设计

采用Geant4软件对大面积ZnS(Ag)探测器有效探测体积、闪烁体厚度及半径、荧光收集效率进行了模拟,确定了闪烁体的最佳结构尺寸,并对探测系统整体结构进行了优化设计,最后对探测系统的最小可探测活度浓度进行了估算。理论设计的大面积ZnS(Ag)闪烁体对238U产生的α粒子的探测效率的模拟结果为0.005 2 s~(-1)/(Bq/L),探测系统的本底计数率为1 min~(-1),则探测器在16 h内即可实现0.5 Bq/L的测量目标。该研究对于总α放射性活度在线测量装置的研发具有重要的指导意义。