固体219Rn源的γ能谱法放射性纯度检验

对利用从铀矿石中提取得到的²²⁷Ac制备的固体²¹⁹Rn源进行了γ能谱分析,确定了²²⁷Ac的4个子体核素²²⁷Th、²²³Ra、²¹⁹Rn和²¹¹Bi的活度,并分析了能对²¹⁹Rn造成干扰的²²²Rn、²²⁰Rn母体核素²²⁶Ra、²²⁴Ra的活度。待²²⁷Ac及其子体达到放射性平衡后,通过测量²²⁷Th的235.97、256.25 keV,²²³Ra的154.21 keV,²¹⁹Rn的401.81 keV,²¹¹Bi的351.059 keV共5条γ射线,最终确定固体²¹⁹Rn源中²²⁷Th、²²³Ra、²¹⁹Rn和²¹¹Bi的活度为（1 069±3）、（1 079±5）、（1 095±13）、（1 096±14）和（11 089±4） Bq,固体²¹⁹Rn源的平均活度为（1 093±8）Bq;通过测量²²⁴Ra子体²¹²Pb的238.632 keV、²⁰⁸Tl的583.191 keV γ射线以及²²⁶Ra子体²¹⁴Bi的609.312、1 120.287 keV γ射线得到²²⁶Ra与²²⁴Ra的平均活度分别为5.12 Bq及0.433 Bq,远低于固体²¹⁹Rn源的平均活度,说明固体²¹⁹Rn源放射性纯度较高。以上结果表明,此源有望制成标准固体²¹⁹Rn源以用于延迟符合法测²²³Ra、²²⁷Ac装置的刻度。     

提高HPGe γ能谱法测量131Xem和133Xem探测灵敏度的方法研究

放射性氙同位素（¹³¹Xe^m、¹³³Xe^m、¹³³Xe和¹³⁵Xe）具有化学惰性、裂变产额大、易释放的特点,是监测核试验尤其是地下核试验最关键的核素之一。¹³¹Xe^m和¹³³Xe^m的γ射线发射概率小,X射线能量完全相同,致使HPGe γ能谱法测量¹³¹Xe^m和¹³³Xe^m活度的探测灵敏度低。针对这一技术难题,本文研究建立了¹³¹Xe^m和¹³³Xe^m活度测量的X/γ射线交互分析方法。利用贝叶斯方法推导了γ能谱中净峰面积概率分布,根据得到的¹³¹Xe^m和¹³³Xe^mX射线和γ射线净峰面积分布构建了活度分布的似然函数,采用最大似然法得到了¹³¹Xe^m和¹³³Xe^m活度。相对于仅用γ射线分析,提高了¹³¹Xe^m和¹³³Xe^m的探测灵敏度。     

240Am半衰期的测量

²⁴⁰Am的半衰期对准确测量²⁴¹Am(n,2n)²⁴⁰Am反应截面具有重要作用,当前评价的数据50.8(3) h是对²⁴⁰Am的987.8 keV γ射线用Ge(Li)探测器跟踪测量6 d的结果,测量时间不到3个半衰期,使得测量结果的不确定度偏大。本文利用Geant4模拟软件建立了阱型HPGe探测器的测量模型,模拟计算了不同Pb吸收厚度下²⁴⁰Am高能γ射线的探测效率,确定使用阱型HPGe探测器配合吸收X射线和低能γ射线的Pb吸收体可有效提高²⁴⁰Am高能γ射线的探测效率。根据Geant4模拟计算的结果,Pb吸收体厚度为1 mm时,对²⁴⁰Am的888.8 keV和987.8 keV两条特征γ射线的探测效率分别为14.1%和13.3%。在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上通过²⁴²Pu(p,3n)反应生产了²⁴⁰Am,制备了约700 Bq的²⁴⁰Am测量源,用上述方法跟踪测量²⁴⁰Am的888.8 keV和987.8 keV两条特征γ射线的强度,时间超过18 d,用最小二乘法拟合得到其半衰期为50.79(5) h,结果与评价结果一致,但减小了不确定度。     

便携式γ能谱仪闪烁探头改进设计及性能研究

为满足当前便携式γ能谱仪对高性能闪烁探头的需要,本文提出了采用CsI(Tl)晶体耦合雪崩光电二极管的方式代替NaI(Tl)晶体耦合光电倍增管以构成新的闪烁探测器,并设计了低噪声电荷灵敏放大器作为探测器读出电路。根据唯一变量原则分别测试了能量分辨率随温度与偏压的变化规律,并对多种放射源的γ射线进行能谱响应实验。实验结果表明：当温度为23 ℃且偏压为370 V时,该闪烁探头对¹³⁷Cs、²²⁶Ra、⁶⁰Co和¹⁵²Eu源的γ射线具备优异的能谱响应特性,其中,对¹³⁷Cs源的γ射线能量分辨率可达4.98%,输出信号信噪比可达21∶1,上升时间为80 ns。可见,改进后的闪烁探头的性能有大幅提升,具备能量分辨率更佳、体积更小、抗机械性能与适用性更强等优点。     

基于Fe(OH)3-CaCO3载带的水中228Ra的γ能谱分析方法

建立了一种基于Fe(OH)₃-CaCO₃载带的水中²²⁸Ra的γ能谱分析方法,适用于环境水中²²⁸Ra的分析。采用Fe(OH)₃-CaCO₃共沉淀法富集水中的²²⁸Ra,将富集后的²²⁸Ra采用Ba(Ra)SO₄共沉淀法进一步载带,¹³³Ba示踪法确定²²⁸Ra的全程回收率,使用高纯锗γ谱仪测量与²²⁸Ra达到放射性平衡的衰变子体²²⁸Ac的特征γ能量,从而获得²²⁸Ra的分析结果。通过对5 L水样的加标验证可知,²²⁸Ra回收率为81.8%~87.5%,加标水样测量结果与添加量的相对偏差为1.7%~5.3%,此方法的探测限为57.2 mBq/L。     

基于数字脉冲成形技术的HPGeγ谱仪系统研究

为满足高能量分辨率γ能谱测量要求,设计了基于数字脉冲成形技术的HPGe γ谱仪系统。该系统由前端电路、数字信号处理模块和上位机软件3部分组成,实现了8192道能谱测量。本文对前端电路的设计及数字脉冲成形参数的选择进行了介绍,并用⁶⁰Co、¹³⁴Cs、¹³⁷Cs和¹⁵²Eu源对该系统进行了初步测试。测试结果表明,基于数字脉冲成形技术的HPGe γ谱仪系统对1 332 keV能量峰的能量分辨率为1.8 keV;¹⁵²Eu特征能量峰与相应道址的线性拟合参数R²=0.999 993。该系统可满足高能量分辨率γ能谱测量要求。     

模拟气体标准源法校准反应堆惰性气体监测仪效率

为准确校准惰性气体监测仪对气体源的γ射线全能峰效率,制备了以可发性聚苯乙烯（EPS）颗粒为基质材料的马林杯放射性模拟气体标准源,模拟气体标准源装样密度为4.1 kg/m³,其中含²⁴¹Am、¹⁰⁹Cd、⁵⁷Co、⁵¹Cr等8种单能γ射线发射核素。利用该模拟气体标准源,对反应堆惰性气体现场监测仪的HPGe探测器γ射线全能峰效率进行了校准,校准覆盖能区为60～1836 keV,校准的效率标准不确定度最大为4.4%。同时采用点源代表点法进行了效率校准,并将模拟气体标准源与代表点位置处的点源效率校准结果进行对比,发现在校准能区内二者的效率比不为常数,效率偏差最大达28%,通过效率传递系数可减小偏差,且可得到效率传递系数拟合曲线。最后在81 keV能量点处,得到模拟气体标准源与标准气体源的效率比为1.26,此值可作为模拟气体标准源的实际应用参考。     

液体闪烁计数法分析水中226Ra活度浓度及其不确定度评价

通过建立以硫酸钡为载体共沉淀分离水中镭，液体闪烁计数法直接测量镭-226(²²⁶Ra)的方法，实现水中²²⁶Ra活度浓度的快速分析，并对方法不确定度进行评价。实验结果表明：该方法分析水中²²⁶Ra总效率为91.3%～98.5%，方法探测下限为0.01 Bq/L，相对扩展不确定度为7%(k=2)，样品计数率和总效率引入的误差是水中²²⁶Ra不确定度的主要来源。该方法具有良好的精密度和准确度，适用于饮用水中²²⁶Ra的快速分析。     

土壤中238U、226Ra、210Pb、210Po在3种蔬菜中的转移及食用后剂量估算

研究了广东地区受铀矿污染的土壤中生长的芥菜、大白菜、苋菜的根、茎、叶中²³⁸U、²²⁶Ra、²¹⁰Pb、²¹⁰Po的含量分布情况,其中根为主要富集部位;3种蔬菜的转移系数皆在10^-3~10^-2水平,芥菜的²³⁸U和²²⁶Ra的转移系数之间存在相互影响,大白菜的²¹⁰Pb和²¹⁰Po的转移系数之间也存在相互影响关系;对公众每食入1 kg蔬菜所产生的待积有效剂量做了初步估算,²³⁸U贡献的剂量为0.001~0.105 μSv,²²⁶Ra为0.004~0.576 μSv,²¹⁰Pb为0.019~0.646 μSv,²¹⁰Po为0.010~1.30 μSv。     

CTBT气溶胶γ能谱的能量漂移校正方法

CTBT放射性核素台站气溶胶样品通常采用HPGe γ谱仪系统测量,能量刻度是核素识别的关键。针对放射性核素台站气溶胶γ能谱存在的能量漂移问题,提出了一种基于²¹²Pb、²¹²Bi、²⁰⁸Tl、²¹⁰Pb、⁴⁰K和⁷Be等天然放射性核素γ射线的能量漂移校正方法。测试结果表明,该能量漂移校正方法能有效校正能谱中γ峰能量偏差。     

γ谱无源效率刻度法测量IAEA国际比对样品

利用γ谱无源效率刻度法对IAEA在2010年-2012年间提供的6个水样、3个土壤样和1个生物灰中的~(241)Am、~(133)Ba、~(60)Co、~(134)Cs、~(137)Cs、~(152)Eu、~(228)Ac、~(40)K、~(208)Tl、~(226)Ra、~(214)Bi、~(212)Pb、~(214)Pb、~(238)U等核素进行了活度浓度分析。测试结果与IAEA的参考值相比,报送的41个数据总体接受率为100%。通过比对结果分析,验证了γ谱无源效率刻度方法的实用性和可靠性,为该方法在环境辐射监测中的广泛应用提供了依据。     

~(238)Pu低能光子源衰变γ能谱识别

利用同轴P型高纯锗探测器,对X荧光分析的~(238)Pu低能光子源进行γ能谱分析,并对~(233)Pa、~(224)Ra、~(212)Pb、~(212)Bi及~(208)Tl的特征γ射线进行分析,确定上述核素的来源。其中,~(233)Pa是生产~(238)Pu的原料237 Np的衰变产物,~(224)Ra、~(212)Pb、~(212)Bi及~(208)Tl均为生产~(238)Pu的副产物~(236)Pu的衰变子核。能量为350、440、844、1 014、1 130、1 266、1 368、1 454keV的γ射线是α粒子轰击源封装材料引起原子核库伦激发或γ射线照射周边环境引起核激发产生。进行效率刻度后,使用γ能谱法计算各放射性核素的活度,并根据放射性平衡计算各放射性核素的质量。通过对~(238)Pu源γ能谱的分析,建立计算放射性同位素活度与质量的方法。     

Study of equivalent efficiency calibration method for radioactive gas source measured on HPGe detectors

ABSTRACT

In view of the complexity of current detection efficiency calibration of radioactive gas sources, a method using solid planar sources to be equivalent to gas sources was studied. For the 50 mL gas source box, an optimal equivalent scheme was selected by Monte Carlo Simulations. Then, the full-energy-peak efficiency curve of gas sources at the measurement position of 25 cm, with source-to-detector distance of 25 cm, was fitted by measuring solid planar sources with known activity. To verify the accuracy of the efficiency curve, ⁴¹Ar, ¹³³Xe and ⁸⁷Kr gases were produced and determined by length-compensated method. Then, their full-energy-peak efficiencies at 25 cm position away from the detector were directly calibrated. The percentage efficiency deviations between interpolation from the efficiency curve and direct calibration are all less than 2.5%, which proves the accuracy of the equivalent method. This calibration method is a general one and can be also used for some other radioactive sample measurements, such as non-destructive analysis of gaseous fission product samples with a suitable source-to-detector distance.     

γ射线发射率的测量

1982年中国计量科学院组织了国内~(152)EUγ射线发射率的测量比对。利用1979年国际比对的~(152)Eu标准源的γ射线发射率值刻度130 cm~3Ge(Li)探测器,然后测量~(22)Na等7个刻度源的九条γ射线发射率,以便和来自英国放化中心以及中国计量科学院用基准方法测量的结果相比较,反过来验证~(152)Eu标准源的可靠性。     

Self-absorption correction for low energy gamma rays: Application to 210Pb determination in marine sediments

A series of nondestructive, low energy gamma-ray spectrometric measurements by means of intrinsic Ge detectors was carried out for the activity determinations of several naturally occurring radionuclides in marine sediments. The system was calibrated for efficiency using a radioactive sample obtained by combining standard radioactive solutions with a suitable matrix. This procedure is strictly only correct for the analysis of samples of similar composition with the same mass absorption coefficients at the investigated energies. Nevertheless, the efficiency calibration can be extended to different matrix samples if the variation in self-absorption is accurately taken into account.A method for calculating the self-absorption correction at any energy of interest is proposed and verified for the determination of ²¹⁰Pb activity at an energy of 46.5 keV. The direct gamma method and the conventional, accurate, but tedious, alpha technique via ²¹⁰Po, which can be alternatively applied to the determination of ²¹⁰Pb, agreed mostly within 8%.     

矿石品位仪的测量结构优化

为实现矿石品位仪的结构优化,利用蒙特卡罗（MCNP）软件,构建几何模型,模拟伽马射线在矿石品位仪系统内的输运过程。比较两种伽马放射源^60Co和^226Ra的测量效果差异,并分析了放射源与伽马探测器安装位置对测量效果的影响。结果表明,提高矿石品位仪测量效果的有效手段主要有：采用^226Ra放射源取代^60Co放射源;减小探测器与放射源距离;放射源与物料的距离调整为约30cm。     

Calibration Sources (activity measures) of γ Rays Based on Background Soil

A method for preparing bulk sources of rays for calibrating the efficiency of the counting geometries up to 0.1 liters in volume in the photon energy range 5–2500 keV is described. The sources are prepared using a mixture of chernozem and chestnut soils (base) and solutions of radionuclides with T _1/2 < 1 yr (⁵⁴Mn, ⁵⁷Co, ⁵⁸Co, ⁸⁸Y, ^114m In, ¹³⁹Ce, ¹⁴¹Ce, ²⁰³Hg) and long-lived radionuclides (¹³³Ba, ¹⁵²Eu, ²⁰⁷Bi, ²²⁶Ra, ²⁴¹Am) with activity 1.7·10³–1.15·10⁴ Bq and radionuclide purity >99.9%. Certification and checking measurements were performed using the RÉUS-II-15 setup (class II working standard).The prepared set of four bulk volume activity measures is intended for an in-laboratory measurement geometry used for radionuclide analysis of soil samples by the spectrometric method.     

Airborne Radon-222 Measurement by Active Sampling with Charcoal Adsorption and Gamma-Ray Spectrometry

A simple method for measuring radon concentration in air is presented. Airborne radon is adsorbed in a charcoal bed by an active air sampling. In time, the adsorbed radon comes to attain radioactive equilibrium with its short-lived progeny ²¹⁴Pb. Utilizing this fact, radon concentration is derived from γ-ray measurement of ²¹⁴Pb. This method is estimated to be capable of detecting radon concentration in air down to 0.79Bq·m^?3 The adsorption coefficient obtained with the method is compared with what is obtainable with passive sampling. Applications of this method to indoor and outdoor radon measurements are described.