CN109814149B - 一种可用于锶-90直接测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于屏蔽膜的锶‑90快速低干扰测量技术，根据锶‑90的平衡子体钇‑90产生的β粒子能量高及其穿透能力强的特点，采用深色超薄屏蔽膜将样品与闪烁液分离，样品置于闪烁液中部，结合液体闪烁能谱仪的高能测量模式，α粒子、低能β粒子和高能β粒子的切伦科夫光子等均被屏蔽膜吸收屏蔽，不被仪器计数，只有透过屏蔽膜的高能β粒子转化成的闪烁荧光被仪器计数，通过对钇‑90的测量分析样品中锶‑90的活度浓度。黑色超薄屏蔽膜、加闪烁液且在高能计数模式测量是该技术的最佳分析条件。本发明可用于水、土壤和生物样品中锶‑90的分析。

Description

一种可用于锶-90直接测量的方法

技术领域

本发明涉及环境放射性监测领域，具体是一种可用于锶-90直接测量的方法。

背景技术

液体闪烁能谱仪测量锶-90时，高能α核素、其它β核素影响测定结果准确性，通过仪器测量能谱数值处理甄别技术难度较大，而通过放化流程分离去除样品中的α核素、其它β核素耗时费力。为简化样品处理流程，提高分析精度，本申请提出一种快速、准确的锶-90测量方法。

文献对比分析表明，本申请提出的基于屏蔽膜测量锶-90/钇-90平衡体中透过屏蔽膜的高能钇-90核素，实现锶-90放射性活度的液体闪烁能谱仪快速、低干扰测量，在国内外相关领域未发现与该申请原理相同的专利及文献。

发明内容

发明的目的在于：提供一种可以克服液体闪烁能谱仪测量中常见计数干扰和猝灭干扰的锶-90测量方法，该测量方法的运用简化了样品处理流程、提高分析精度，达到液体闪烁能谱仪快速、准确测量锶-90的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可用于锶-90直接测量的方法，包括锶-90样品1、屏蔽膜3、闪烁液4和光电倍增管5，根据锶-90平衡子体钇-90产生的β粒子能量高及穿透能力强的特点，采用屏蔽膜将样品与闪烁液分离，样品置于闪烁液中部，结合液体闪烁能谱仪高能测量模式，α粒子、低能β粒子和高能β粒子的切伦科夫光子等均被屏蔽膜屏蔽，不被液体闪烁能谱仪计数，只有透过屏蔽膜的高能量β粒子被液体闪烁能谱仪计数，通过对钇-90的测量分析样品中锶-90的活度浓度。

该技术的优点一是降低了计数干扰，样品中放射性核素产生的α粒子和低能β粒子通过屏蔽膜阻挡、以及所在液体介质自吸收的共同作用下，不能穿过屏蔽膜与闪烁液作用，从而不被液体闪烁能谱仪计数；穿过屏蔽膜的高能β粒子产生的切伦科夫光子均被深色屏蔽膜吸收，不被液体闪烁能谱仪计数；只有高能β粒子转化成的闪烁荧光被仪器计数；二是避免猝灭干扰，由于样品与闪烁液不直接接触，核素在传统液闪计数中的化学猝灭和颜色猝灭均可忽略，因此样品酸度、盐分及颜色等因素不会对探测效率产生影响。

作为本发明进一步的方案：所述的屏蔽膜可以是高压聚乙烯、低压聚乙烯的防水薄膜材料。

作为本发明再进一步的方案：所述的屏蔽膜为不透光薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用屏蔽膜克服了液体闪烁能谱仪测量中常见的计数干扰和猝灭干扰，通过屏蔽膜屏蔽和液体介质自吸收作用，从而使α粒子、低能β粒子被屏蔽不被仪器计数，避免了样品中发射α粒子和低能β粒子放射性核素产生的计数干扰，实现了高活度样品直接测量，同时该方法中样品与闪烁液不直接接触，从而简化了低活度样品前处理流程，提高了分析精度。其次，计数后的样品还可以回收，继续进行其它化学操作。实现了锶-90的液体闪烁能谱仪快速、无损、准确测量。

附图说明

图1置于不同颜色屏蔽膜的钚-239标准源样品在液体闪烁能谱仪高能计数模式测量的脉冲谱图。

图2置于不同颜色屏蔽膜的锶-90/钇-90标准源样品在液体闪烁能谱仪高能计数模式测量的脉冲谱图。

图3锶-90/钇-90标准源分离后置于黑色屏蔽膜后，加闪烁液在高能计数模式测量的衰变谱图。

图4置于不同屏蔽膜的锶-90/钇-90标准源用低能计数模式测量的脉冲谱图。

图5屏蔽膜厚度与测量锶-90/钇-90标准源探测效率的关系表征图。

图6屏蔽膜直径与测量锶-90/钇-90标准源探测效率的关系表征图。

图7屏蔽膜颜色对吸光度与锶-90/钇-90标准源探测效率的关系图表。

图8屏蔽膜厚度对吸光度与锶-90/钇-90标准源探测效率的关系图表。

图9铬酸钠浓度对吸光度与锶-90/钇-90标准源探测效率的关系图表。

图10锶-90样品直接测量的工作原理示意图。

图中：锶-90样品1、α粒子2、屏蔽膜3、闪烁液4、光电倍增管5、高能β粒子6和低能β粒子7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～10，本发明实施例中，一种可用于锶-90直接测量的方法，包括锶-90样品1、α粒子2、屏蔽膜3、闪烁液4、光电倍增管5、高能β粒子6和低能β粒子7，其特征在于：根据锶-90的平衡子体钇-90产生的β粒子能量高及穿透能力强的特点，采用屏蔽膜3将样品与闪烁液4分离，锶-90样品1置于闪烁液4中部，结合液体闪烁能谱仪的高能测量模式，α粒子2、低能β粒子7和高能β粒子6的切伦科夫光子等均被屏蔽膜3屏蔽，不被液体闪烁能谱仪计数，只有透过屏蔽膜3的高能量β粒子6被液体闪烁能谱仪计数，通过对钇-90的测量分析样品1中锶-90的活度浓度，所述屏蔽膜3可以是高压聚乙烯、低压聚乙烯的防水薄膜材料，所述的屏蔽膜3为不透光薄膜，所述实施例详细说明了本发明。

实施例1

屏蔽膜3对α核素的屏蔽：分别准备直径22mm、厚度0.01mm，颜色分别为白色、黑色的屏蔽膜3，加入5mL钚-238标准源，然后分别放在装有15mL闪烁液4的计数瓶中，在液体闪烁能谱仪高能计数模式进行计数。测量谱图见图1。

白色屏蔽膜和黑色屏蔽膜对钚-238计数均处于本底水平，不被仪器计数，说明0.01mm屏蔽膜可以很好地屏蔽所有α粒子2。

实施例2

屏蔽膜3对切伦科夫光子的屏蔽：准备直径22mm、厚度0.01mm，颜色分别为白色、粉色、蓝色、红色和黑色的屏蔽膜3，加入5mL锶-90-钇-90标准源，然后分别放在装有15mL闪烁液4的计数瓶中，在液体闪烁能谱仪高能计数模式进行计数。测量谱图见图2。同颜色屏蔽膜3的探测效率和屏蔽膜3的吸光值见图7。

随屏蔽膜3吸光值由粉色<白色<蓝色＝红色<黑色依次增大，屏蔽膜3对闪烁荧光吸收越明显，导致测到的脉冲谱图逐渐向左偏移，且脉冲高度也逐渐降低；其中吸光最强的黑色膜完全吸收了钇-90的切伦科夫光子，测到的脉冲图由原来的双峰变成单峰。黑色屏蔽膜可以很好地排除钇-90切伦科夫光子的计数干扰。

实施例3

屏蔽膜3对低能β核素的屏蔽：分离锶-90/钇-90平衡体，将分离后锶-90和钇-90均分成两等份，分别置于白色屏蔽膜和黑色屏蔽膜，同实施例2制备样品，均在高能模式测量。每个样品在分离后一定时间间隔进行测量，跟踪各种条件下的衰变谱图。各种测量条件的谱图结果见图3。

置于屏蔽膜3的锶-90绝大部分被屏蔽，测到的计数主要是钇-90发射的高能β粒子6转化成闪烁荧光的贡献。黑色屏蔽膜可以很好地排除低能量锶-90的计数干扰，是该方法理想的屏蔽膜。

实施例4

测量条件的优化：同实施例2制备样品，在液体闪烁能谱仪低能计数模式测量，测量结果谱图见图4。

在低能测量模式，脉冲谱图与高能测量模式(图2)的脉冲谱图相似，但在低能区的计数范围(50-400ch)比高能模式(200-400ch)宽，即便是置于黑色屏蔽膜的样品1，对应样品1谱峰在低能区也有一小峰。因此，为完全排除低能β粒子7和切伦科夫光子的计数干扰，该技术选择加闪烁液的高能测量模式。

实施例5

屏蔽膜3厚度的优化：选取厚度分别为0.01mm、0.03mm的白色和黑色屏蔽膜，同实施例2制备测量样品。并用分光光度仪分析不同厚度屏蔽膜的吸光度。屏蔽膜3厚度对测量结果的影响见图5，不同厚度屏蔽膜的吸光度见图8。

对于白色屏蔽膜，随膜厚度增加探测效率明显降低，而对于黑色屏蔽体，膜厚度对探测效率影响不明显。由屏蔽膜厚度对吸光度影响(图8)结果可见，对于白色和黑色屏蔽膜，双层屏蔽膜均比单层的吸光值高一倍。由此可知，增加膜厚度主要是加强了对荧光较弱的切伦科夫光子和低能锶-90所转化荧光的吸收，而黑色屏蔽膜的计数与这两部分无关，因此，在一定厚度范围内，黑色薄膜厚度对其探测效率影响不明显。

实施例6

屏蔽膜直径的优化：选取直径分别为5、10、17、22、24mm的黑色屏蔽膜，依次加入0.5、2、3、4、5、6mL锶-90/钇-90标准源，然后分别放在装有19.5、18、17、16、15、14mL闪烁液的计数瓶中，在高能计数模式测量并计算探测效率。探测效率随屏蔽膜直径的变化趋势见图6。

随屏蔽膜直径增大探测效率明显降低。这主要是由样品体积增加引起，与传统液闪计数方法结果相同，随样品体积增大探测效率明显降低。由于计数瓶内部直径为24mm，屏蔽膜太粗不便于塞进计数瓶，实际操作屏蔽膜的最大直径选择22mm。

实施例7

该方法对猝灭干扰的屏蔽：制备铬酸钠浓度分别为0、3×10^-4、3×10^-3、3×10^-2、3×10^-1、3mol/L的溶液，分别取4.5mL上述溶液，并加入0.5mL锶-90/钇-90标准源，然后分别放在装有15mL闪烁液的计数瓶中，在高能计数模式测量并计算探测效率。其探测效率变化趋势见图9。

尽管随铬酸钠浓度增大溶液吸光度明显增大(见图9)，锶-90样品1介质中铬酸钠浓度对探测效率影响不明显，说明该技术完全避免了传统方法的猝灭干扰。该结果无论对锶-90直接测量还是前处理富集都具有很好的应用前景，一方面避免了猝灭校正，另一方面可以简化锶-90前处理流程，省去了脱色、调酸度等步骤。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可用于锶-90直接测量的方法，其特征在于：包括锶-90样品(1)、屏蔽膜(3)、闪烁液(4)和光电倍增管(5)，锶-90样品(1)中含有α粒子(2)、高能β粒子(6)和低能β粒子(7)，采用屏蔽膜(3)将锶-90样品(1)与闪烁液(4)分离，锶-90样品(1)置于闪烁液(4)中部；锶-90样品(1)中的α粒子(2)、低能β粒子(7)被屏蔽膜(3)隔离不能与闪烁液(4)作用，从而不被仪器计数；穿过屏蔽膜(3)的高能β粒子(7)产生的切伦科夫光子被其完全吸收，不被仪器计数；只有透过屏蔽膜(3)的高能量β粒子(7)被光电培增管(5)进行计数。

2.根据权利要求1所述的一种可用于锶-90直接测量的方法，其特征在于：所述的屏蔽膜(3)为高压聚乙烯或低压聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的一种可用于锶-90直接测量的方法，，其特征在于：所述的屏蔽膜(3)为白色、粉色、蓝色、红色和黑色的屏蔽膜。

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