放射性测量概论,中国辐射防护研究院,放射性测量概论,1 放射性的基本概念 2 核衰变规律和放射性平衡 3 辐射与物质的相互作用 4 放射性的测量 5 放射性测量数据的处理,1 放射性的基本概念 1.1 元素和原子,所有的物质都由元素组成。构成某一元素最基本的单位是该元素的原子。 原子的中心是原子核。一定数量的电子绕着原子核按照一定的轨道运行。原子核带正电荷，电子带负电荷。 核的质量虽然几乎等于原子的质量，可是它仅占整个原子的极小一部分空间。,原子结构示意图,L,K,L,M,K,1.2 原子核和核素,原子核中的基本粒子是质子和中子，它们被统称为核子 结合能是一个具体的核形成时释放出来的能量。每个核子的结合能是这个核稳定性的量度。 具有相同数目的质子和中子并处于同一核能态的一类原子称为核素。 原子序数相同而中子数不同的原子，它们在化学元素周期表中占有同一位置，为此称它们为同位素。,质子和中子结合形成氦核时 质量的亏损,2个自由中子的质量 ：21.00867=2.01734 amu 2个自由质子的质量 ：21.00728=2.01456 amu 两者之和： 4.03190 amu 形成氦核的质量： 4.00150 amu 质量的亏损： 0.03040 amu 相当的结合能： 28.3 MeV (1amu相当于 931MeV的能量） 每个核子的结合能： 28.3/4 = 7.08 MeV,一些核素的结合能,表1-1 同位素、同质异位素、同中子 异荷素和核同质异能素,1.3 核衰变的类型及产生的辐射（1）,不稳定的原子核自发地改变核结构转变成另一种核的现象叫做核衰变。 常见的有5种放射性衰变类型。 由原子核放射出来的带电的或非带电的粒子（射线和X射线也是光子）称为核辐射。 衰变过程中放射出的粒子实际上就是氦原子核。凡是能够产生衰变的同位素一定是母体的质量大于子体和氦原子（即粒子 ）的总质量。,粒子带一个单位e负电荷，事实上就是电子。衰变可以看成是母体核中的一个中子转变为质子的结果。+粒子称正电子或阳电子，是一种质量和电子相等，但带着1e单位正电荷的粒子，+衰变可看成是由核中的一个质子转变成为中子而放出+ 粒子和中微子的结果。 射线是从原子核内放射出来的一种电磁辐射。从核衰变得到的射线通常是随射线、射线或其它射线一起产生的。 放射射线的核衰变还可以以发射内转换电子的方式从激发态回到较低的激发态或基态，,1.3 核衰变的类型及产生的辐射（2）,表1-2 各种核衰变及伴随的原子序数和质量数的变化,1.4 放射性活度和剂量的单位（1） （1）放射性活度 放射性活度也叫放射性强度，它以放射性物质在单位时间内发生的核衰数目（核衰变数/秒或核衰变数/分）表示。 我国目前实行的法定放射性活度单位的专门名称为贝可勒尔，简称贝可，用符号Bq表示。1贝可=1秒-1。,（2） 吸收剂量和吸收剂量率 吸收剂量是当电离辐射与物质相互作用时，用来表示单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物理量。 吸收剂量的SI单位为焦耳每千克（J/Kg），单位的专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示。1戈=1焦耳/千克（1Gy=1J/kg）。 吸收剂量率表示单位时间内的吸收剂量，吸收剂量率的SI单位为焦耳每千克秒，单位的专门名称为戈每秒，用符号Gy/S表示，1Gy/S=1J/kg S。,1.4 放射性活度和剂量的单位（2）,表1-4 放射性活度和剂量的名称、符号及单位,S-1,2 核衰变规律和放射性平衡(1),2.1 衰变率 放射性核素的每一个核的衰变并不是同时发生的，完全是一种随机事件。 dN/dt是衰变率，常常称之为放射性（活度）。放射性原子数N按时间的指数函数而衰减。 2.2 衰变常数和半衰期 衰变常数的物理意义就是在单位时间内每一个核的衰变几率。 半衰期是放射性原子数因衰变而减少到原来的一半所需要的时间。衰变常数和半衰期的相互关系是： T 1/2=2/ =0.693/,2.3 放射性生长与衰变的相互关系 （1）长期平衡：当母体的半衰期十分长，而子体的半衰期相当短时。 （2） 暂时的平衡：当母体的半衰期并不太长,但仍比子体的半衰期长时。 （3）不成平衡：当子体B的半衰期比母体的半衰期长时。,2 核衰变规律和放射性平衡(2),图1-4 . 在长期平衡情况下，总放射性活度以及母体和子体的衰变率和时间的关系,3 辐射与物质的相互作用(1),3.1 带电粒子与物质的相互作用 （1）电离和激发 （2）散射 （3）吸收 （4）韧致辐射 （5）煙没辐射 （6）契连科夫辐射,3.2 辐射与物质的相互作用 (1) 光电效应 (2) 康普顿效应 (3) 电子对的生成 (4) 射线的吸收,3 辐射与物质的相互作用(2),4 放射性的测量,4.1辐射探测仪器 4.1.1 气体探测器 (1) 气体电离的一般规律 (2) 电离室 (3) 计数管 4.1.2 闪烁计数器 4.1.3 半导体探测器,图1-7 离子对收集数（电离电流）-外加电压关系曲线 1复合区；2电离室区；3正比区；4有限正比区；5G-M区；6连续放电区。,4.2就地辐射测量,4.2.1 瞬时剂量率的测量 常用高压电离室和闪烁体型仪器 4.2.2 环境辐射的连续自动监测系统 （1）空气中外照射剂量率的测定 （2）放射性气溶胶监测 （3）有关气象参数的测定 4.2.3 累积剂量测量 常用热释光剂量计（TLD）,4.3 实验室测量,4.3.1 测量放射性活度的基本方法: 绝对测量法和相对测量法 4.3.2 样品的非破坏性测量 (1) 总放射性活度的测量 (2) 放射性核素的能谱分析 (3) 放射性活度相对测量中的重要修正项或因子:本底，探测效率，分支份额，射线的几率，衰变与生长因子。,4.3.3 样品的破坏性测量,样品的破坏性测量指的是用放射化学方法对样品中待测放射性核素进行化学分离和纯化后用辐射探测仪器对其进行的测量。 （1）放射化学分析的特点 （2）放化分析中常用专业名词术语的基本概念 放射性纯和放射化学纯 比活度 载体和反载体 分离因子 去污因子 （3）化学回收率的测定,5 放射性测量数据的处理,5.1计数误差 5.2误差传递 5.3合理测量时间的选择 5.4测量结果和误差的表示 （1）本底计数可以忽略时； （2）本底计数不能忽略时； （3）按样品的活度表示结果及其误差时,表1-5 放射性重复测量结果,表1-5 放射性重复测量结果,表示平均计数 与每次计数n的差，即。,