CN105242297A - 一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核辐射探测领域，特别是涉及一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法，改方法包括下述步骤：一、γ谱仪能量刻度；<b>二、</b>90Sr探测效率刻度；三、样品中90Sr含量测量。本发明适用于样品中90Sr含量的快速测量分析。
Description
技术领域
本发明属于核辐射探测领域，特别是涉及一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法，适用于样品中90Sr含量的快速测量分析。
背景技术
90Sr是重要的裂变产物，主要由核电站运行、核试验、核废物处理等途径产生，具有亲骨性和高毒性，能够参与机体的新陈代谢，沉积到骨骼中，对人体形成长期内照射损伤。90Sr含量的测量在工业、医疗、安全、环保等领域都具有十分重要的意义。
90Sr是纯β放射性核素，其子体90Y也以β衰变为主(发射强度为99.9％)，β射线最大能量分别为0.546MeV和2.28MeV。目前普遍采用的90Sr含量测量方法为放化分析法，即先对样品进行放化分离、提纯，然后采用α/β低本底谱仪、液闪、ICP-MS等仪器测量其β放射性活度来确定样品中90Sr含量。
另有文献报道了几种90Sr含量的直接测量方法，主要是指利用探测器对未经放化处理的样品进行直接测量，可以分为层叠式闪烁法、塑料闪烁光纤法和轫致辐射法三种。层叠式闪烁法和塑料闪烁光纤法的原理是：先设计具有特殊结构的探测器，然后通过测量90Sr的子体90Y发射的高能β射线来确定样品中90Sr含量。轫致辐射法的原理是：直接利用高纯锗探测器测量90Sr的子体90Y与土壤介质原子相互作用产生的韧致辐射光子来推算90Sr含量。这类方法避免了放化分析流程，能有效缩短测量周期，在大面积污染区大量样品90Sr含量测量中得到了应用和发展。
文献对比分析表明，本申请提出了一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法。该方法将金属粉末直接加入样品，避免了放化流程，可获得较高的探测效率，实现90Sr含量的快速测量。国内外相关领域未发现与该申请方法相同的专利及文献。
发明内容
本发明的目的是：针对大面积放射性污染区大量样品90Sr含量的测量问题，建立直接测量放射性污染样品中90Sr含量的新方法，简化测量流程，缩短测量时间，实现90Sr含量的快速测量。
本发明的技术方案：一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法，所述的方法包括下述步骤：
一、γ谱仪能量刻度：选用241Am-137Cs-60Co混合点源，置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，进行能谱测量，根据241Am59.54keV、137Cs661.7keV、60Co1332keV三条γ射线所对应的道址，给出能量和道址关系曲线，完成能量刻度；
二、90Sr探测效率刻度：将含一定质量的选定金属粉末标准体源置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，测量特征X射线的计数率n，标定该方法的探测效率ε＝n/A；
三、样品中90Sr含量测量：采集待测区域样品，使用烘干机和粉碎机，将样品在100～110℃下烘干4小时、粉碎，过100目筛后，加入与效率刻度相同质量含量的同种金属粉末，混合均匀后制备待测样品；保持与效率刻度相同的测量几何条件，将待测样品置于γ能谱探测器端面上方，测量其γ能谱；解谱得到特征X射线计数N，根据探测效率可求出样品中的90Sr活度Ax＝N(ε·t)。所述的金属粉末为金粉末或银粉末或铅粉末。所述的高纯锗γ能谱探测器为市售产品。
基本原理：90Sr及其子体90Y都是纯β放射性核素，半衰期分别为28.78年和64.10小时，根据递次衰变规律，90Sr与90Y经过640h即可达到长期平衡，平衡后两者的放射性活度相等，测定90Y的活度就能确定90Sr的含量。90Sr和90Yβ衰变电子与样品介质的原子核发生非弹性碰撞，会产生轫致辐射。直接将样品与金属粉末进行混合，把90Sr和90Y的衰变电子以及轫致辐射光子转化为金属粉末的特征X射线，利用高纯锗γ谱仪探测特征X射线的强度即可推算出样品中90Sr的含量。为了使金属粉末可回收再利用，制样时选择金属粉末粒径大于40目，选择粉碎后的样品粒径小于100目，测量完后再过40目筛分离金属粉末。
该方法可满足大批量样品中90Sr含量测量需求，其创新点如下：(1)提出了一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法；(2)选择了不同的金属粉末粒径和样品粒径，金属粉末可回收利用；(3)将金属粉末加入样品，减少样品自吸收效应，使获得较高的特征X射线探测效率。
有益效果：针对大面积放射性污染区大批量样品中90Sr含量的测量需求，发明了一种新的测量方法。该方法能够实现利用高纯锗γ谱仪直接测量样品中的90Sr含量，避免了放化分析，简化了测量流程，缩短了测量周期，能满足大量样品筛选、分类的测量需求。
具体实施方式
实施例1、一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法，所述的方法包括下述步骤：
一、γ谱仪能量刻度：选用241Am-137Cs-60Co混合点源，置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，进行能谱测量，根据241Am59.54keV、137Cs661.7keV、60Co1332keV三条γ射线所对应的道址，给出能量和道址关系曲线，完成能量刻度；
二、90Sr探测效率刻度：将含一定质量的选定金属粉末标准体源置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，测量特征X射线的计数率n，标定该方法的探测效率ε＝n/A；
三、样品中90Sr含量测量：采集待测区域样品，使用烘干机和粉碎机，将样品在100～110℃下烘干4小时、粉碎，过100目筛后，加入与效率刻度相同质量含量的同种金属粉末，混合均匀后制备待测样品；保持与效率刻度相同的测量几何条件，将待测样品置于γ能谱探测器端面上方，测量其γ能谱；解谱得到特征X射线计数N，根据探测效率可求出样品中的90Sr活度Ax＝N(ε·t)。所述的金属粉末为金粉末或银粉末或铅粉末。所述的高纯锗γ能谱探测器为市售产品。
实施例2、一、γ谱仪能量刻度：选用国防科工委一级计量站制备和检定的241Am-137Cs-60Co混合点源，置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，进行能谱测量，根据241Am59.54keV、137Cs661.7keV、60Co1332keV三条γ射线所对应的道址，给出能量和道址关系曲线，完成能量刻度；
二、90Sr探测效率刻度：金属粉末种类决定特征X射线能量，含量影响特征X射线的穿透，为获得较高的90Sr探测效率，需要选定合适的金属粉末种类和含量；通过计算和分析选定了金粉末，其在样品中的质量含量为30％，制备含30％金属粉末的90Sr体源(活度为ABq)，置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，测量在特定条件下特征X射线的计数率n，标定该方法的探测效率ε＝n/A；
三、样品中90Sr含量测量：采集待测区域样品，使用烘干机和粉碎机，将样品在105℃下烘干4小时、粉碎，过100目筛后，加入金粉末，混合均匀后制备待测样品；保持与效率刻度相同的测量几何条件，将待测样品置于γ能谱探测器端面上方，测量其γ能谱；解谱得到特征X射线计数N，根据探测效率可求出样品中的90Sr活度Ax＝N(ε·t)。
实施例3、以超低本底宽能型高纯锗探测器(ULB)作为能谱探测器；样品盒材质为聚乙烯塑料，内径和内部高度分别为7.5cm和2.5cm，侧壁和底部厚度均为0.1cm；样品成分为沙土，金属粉末为金粉，样品中金粉的质量含量为30％，测量时间为10000s，效率刻度值如表1所示，样品中90Sr活度测量结果如表2所示；
表190Sr-90Y所致特征X射线探测效率
表2实际样品测量结果
表2给出了1#和2#沙土样品的测量结果，表中90Sr的实际活度由放化方法分析平行样品获得，本发明的测量结果相对偏差分别为4.5％和2.7％，可满足测量需求。结果表明，本发明提出的通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法是可行的，测量结果的可靠性较高。
Claims (3)
1.一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法，其特征在于：所述的方法包括下述步骤：
一、γ谱仪能量刻度：选用241Am-137Cs-60Co混合点源，置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，进行能谱测量，根据241Am59.54keV、137Cs661.7keV、60Co1332keV三条γ射线所对应的道址，给出能量和道址关系曲线，完成能量刻度；
二、90Sr探测效率刻度：将选定金属粉末标准体源置于高纯锗γ能谱探测器端面上方，测量在特征X射线的计数率n，标定该方法的探测效率ε＝n/A；
三、样品中90Sr含量测量：采集待测区域样品，使用烘干机和粉碎机，将样品在100～110℃下烘干4小时、粉碎，过100目筛后，加入与效率刻度相同质量含量的同种金属粉末，混合均匀后制备待测样品；保持与效率刻度相同的测量几何条件，将待测样品置于γ能谱探测器端面上方，测量其γ能谱；解谱得到特征X射线计数N，根据探测效率可求出样品中的90Sr活度Ax＝N/(ε·t)。
2.根据权利要求1所述的一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法，其特征在于：所述的金属粉末为金粉末或银粉末或铅粉末。
3.根据权利要求1所述的一种通过激发金属粉末直接测量90Sr含量的方法，其特征在于：所述的高纯锗γ能谱探测器为市售产品。
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Citations (3)
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| JPS60618A (ja) * | 1983-04-04 | 1985-01-05 | ノ−トン カンパニ− | 磁気記録媒体 |
| CN101986155A (zh) * | 2010-06-10 | 2011-03-16 | 中国人民解放军63653部队 | 一种土壤中的90Sr快速分析方法 |
| CN103344982A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-10-09 | 中国原子能科学研究院 | 一种土壤中Sr-90的放化分析方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| J.W. MIETELSKI等: "Application of a low-background gamma-ray spectrometer to the determination of 90Sr", 《APPLIED RADIATION AND ISOTOPES》 * |
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