核輻射測量上

核輻射測量上第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月如：GM管、電離室計(jì)數(shù)率電壓坪曲線死時(shí)間校正第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.閃爍計(jì)數(shù)器射線→閃爍體（固閃、液閃）→產(chǎn)生熒光→轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)→放大→記錄3.半導(dǎo)體探測器訊號(hào)正比于射線強(qiáng)度鋰漂移型（Ge(Li)、Si(Li))

能量分辨率高，能譜分析第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)固體閃爍計(jì)數(shù)器（一）探頭一、儀器工作原理γ→1.閃爍體吸收射線，將射線能轉(zhuǎn)化為光子第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月①無機(jī)晶體NaI（Tl）→γ射線ZnS（Ag）→α射線CsI（Tl）→β射線②有機(jī)閃爍體（有機(jī)晶體、塑料閃爍體）→β射線優(yōu)點(diǎn)：可塑性，低本底，不潮解第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月NaI（Tl）晶體的工作原理碘的原子量高、易吸收γ射線（三個(gè)效應(yīng)）導(dǎo)帶滿帶禁帶能帶原理孤立能級(jí)293310＞420nm第6頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月井型NaI（Tl）晶體（圖2-1），增加測量立體角，提高測量效率，125I≥70%理想閃爍體：①Z↑②發(fā)光效率↑③光譜匹配④τ短⑤自身透明第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.光導(dǎo)作用：減少全反射，提高測量效率PMTiciPMTici一般是硅油n大→ic大→全反射↓→E↑ic：臨界角n：折射率第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月3.光電倍增管（PMT）光→電子→放大（倍增）①光陰極→產(chǎn)生光電子要求：ⅰ光譜匹配ⅱ光電轉(zhuǎn)換效率↑②打拿極（次陰極）→電子倍增光電子在電場加速作用下，在打拿極打出更多電子，若每個(gè)打拿極倍增因子為4，12個(gè)打拿極總增益為：412≈1.7×107第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月③陽極→收集電荷，經(jīng)RC電路產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，脈沖大小與電荷量相關(guān)工作條件選定：信噪比優(yōu)點(diǎn)：①E↑②τ短缺點(diǎn)：對(duì)高壓要求高第10頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）核電子儀器2.甄別器甄別閾只有大于甄別閾的脈沖才能通過甄別器，進(jìn)入計(jì)數(shù)電路。作用：降噪，降本底第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月3.脈沖幅度分析器（單道）有上、下2個(gè)甄別器加一個(gè)反符合電路組成。二個(gè)甄別器閾值之差→道寬→計(jì)數(shù)窗（計(jì)數(shù)道）多道脈沖幅度分析器（256，4096道）

1234上甄別器下甄別器脈沖1和2上甄別器反符合電路輸出脈沖4脈沖1,2和4下甄別器第12頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、γ射線樣品測量（一）γ射線能量測量1.單能γ射線能量光電峰能量≈γ射線能量確定核素的特征（依據(jù)）△EE0光電峰第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.125I的γ能譜EC后核退激，Er=35.5keVK俘獲后及發(fā)射IC電子后X1：31keVX2：27.5keVK俘獲后X1X2e-第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月γ與x光子時(shí)而單獨(dú)輻射，時(shí)而出現(xiàn)符合事件。故而出現(xiàn)2個(gè)光電峰：27.5~35.5keV58~66keV27.5~35.558~66第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月單道譜儀：設(shè)定道寬，逐步改變下甄別位置，分別測定γ譜的不同部分，最后完成全譜。3.γ射線能譜測定多道譜儀：設(shè)定道寬，同時(shí)測定能譜各部分，得到能譜第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月能量分辨率=?E/E0137Cs光電峰NaI(Tl)分辨率≈7%~10%Ge(Li)4096道→~1%第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）γ射線活度測量1.絕對(duì)測量與相對(duì)測量絕對(duì)測量---不借助于中間手段直接測得樣品的活度值。Bq、dpm相對(duì)測量---測得樣品的脈沖計(jì)數(shù)率，如cpmcpm=dpm×E（測量效率）第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月在相對(duì)測量中，借助于模擬源或標(biāo)準(zhǔn)源，測得測定效率E，然后間接測得樣品的活度值微分測量---只記錄脈沖幅度介于兩個(gè)甄別閾之間的脈沖2.積分測量與微分測量積分測量---將脈沖高度高于甄別閾的脈沖全部記錄下來第19頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月②樣品測定（計(jì)數(shù)道，125I）微分測量一般用于：①能譜測定（三）工作條件的選擇1.工作電壓改變（逐漸升高）工作電壓，使信噪比最大（坪曲線）即為合適的電壓第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.甄別閾和道寬的選擇計(jì)數(shù)道：含全部的光電峰。如125I原則同上第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月1.幾何位置2.樣品體積3.射線能量4.儀器分辨時(shí)間5.晶體尺寸（四）相對(duì)測量的影響因素第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)放射性測量的統(tǒng)計(jì)學(xué)一、放射性衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律λ是單個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)的衰變幾率，對(duì)于整個(gè)樣品而言（N個(gè)原子核），λN則是單位時(shí)間內(nèi)衰變的原子核數(shù)目，即活度A第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月假定λ為10-5/s，平均每個(gè)原子核在1秒內(nèi)的衰變幾率為10-5，若樣品有106個(gè)原子核，則1秒內(nèi)平均有10個(gè)原子核衰變。以此類推，只要知道N和λ，即可精確的計(jì)算出放射性核素在任何時(shí)刻的衰變數(shù)（A），進(jìn)而算出n，然而事實(shí)并非如此。第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月例如用同一個(gè)放射源在相同的測量條件下測量多次，得計(jì)數(shù)率n，每次的n值并不相同，與理論計(jì)算結(jié)果也不同，這是因?yàn)楸M管每個(gè)原子核具有相同的衰變幾率λ，但哪個(gè)原子核先衰變，哪個(gè)后衰敗，卻無固定次序，純屬偶然事件，而大量的偶然事件則又服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。上述測量結(jié)果雖與理論值不同，卻服從一定的統(tǒng)計(jì)分布。第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月這種分布在統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱作泊松分布，且重復(fù)測量多次時(shí)的均值與理論值相近。如果進(jìn)行無數(shù)次測量，則與理論值一致，如硬幣投擲2面出現(xiàn)的概率當(dāng)n較小時(shí)（n≤10），泊松分布成偏態(tài)，當(dāng)n較大時(shí)（n≥16），分布趨于正態(tài)即高斯分布（正態(tài)分布，呈鐘罩形），位于曲線最高處，左右對(duì)稱第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月高斯分布是泊松分布的特例泊松分布高斯分布二、放射性測量的統(tǒng)計(jì)誤差計(jì)數(shù)N=nt第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)泊松分布原理，N的方差 ，是多次測量的均值或占高斯分布總面積的68.3%→可信限或置信度。

68.3%第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月其物理意義為：重復(fù)監(jiān)測多次，N約有68.3%的測量結(jié)果落入范圍內(nèi)，若只測量一次，則結(jié)果落在此范圍內(nèi)的概率為68.3%。故可用N代替。若誤差范圍取，可信限為95%；取，可信限為99.7%。計(jì)數(shù)率的標(biāo)準(zhǔn)差定為第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)誤差（RSD，變異系數(shù)）通常誤差范圍取 ，相對(duì)誤差N或n對(duì)E的影響第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月在誤差運(yùn)算中，若有 二數(shù)，則二數(shù)相減時(shí)，得實(shí)際測量中須考慮本底nb

對(duì)E的影響第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月若為測量計(jì)數(shù)率（總計(jì)數(shù)率，含本底）。為本底計(jì)數(shù)率，則樣本的凈計(jì)數(shù)率①nc↑,E↓②nb↓,E↓③t↑,E↓(或重復(fù)測多次)例題p45第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月三、測量誤差控制當(dāng)較小，E要求較高時(shí)，需較長時(shí)間的和，如14C法考古斷代。在總時(shí)間t內(nèi)，與應(yīng)有合理分配，以使E最小。令 ,以E對(duì)求極值第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月若粗測 ，測50min，E要求小于3%，求。則第34頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月t不變，E=2.8%若按 分配時(shí)間第35頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月在生物學(xué)研究中，當(dāng)測到含量低的樣本，如，其檢測值為0.1ng或0.1ng/mL，其結(jié)果是否可信，取決于測定值是否高于檢測限。四、最小可測量最小可測量→檢測限→靈敏度第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)標(biāo)記物的比活度及儀器的測量效率，即可計(jì)算出1ng物質(zhì)對(duì)應(yīng)的cpm值1.簡單體系第37頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一定，E視要求而定，也固定（=1min）若E=5%，nb=50cpm，則第38頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月③對(duì)于樣品本身含量的檢測限，尚與標(biāo)記物的比活度相關(guān)，比活度越高E↓設(shè)測量效率=0.4，樣品檢測限的活度值應(yīng)為483/0.4=1208dmp若tc、tb不變，放射性檢測限與①所要求的相對(duì)誤差相關(guān)，E越大，檢測限越低②與nb相關(guān)，nb↓,E↓第39頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.藥動(dòng)學(xué)研究中的檢測限在血藥濃度檢測限的計(jì)算中，假定游離125I有