当前课程知识点：核辐射物理及探测学 > 第十二章核辐射测量方法 > 12.1 活度测量方法 > 12.1.4 α放射性样品活度的测量

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12.1.4 α放射性样品活度的测量在线视频

12.1.4 α放射性样品活度的测量

下一节:12.1.5 β放射性样品活度的测量

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12.1.4 α放射性样品活度的测量课程教案、知识点、字幕

在了解了影响放射性

活度测量的6个因素之后

我们来看一看具体的例子

首先来看看α的情况

我们来看看α放射源

活度测量时候的情况

对于α放射源活度测量

我们又可以分为两种可能性

一种是小立体角测量薄α源

我们来看看

α粒子在从放射源出来的时候

它是各向同性的

这意味着

无论哪个角度观察单位立体角

测量到的α粒子都是一样多的

对α粒子的测量

我们可以用多种探测器

例如塑料闪烁体

或者银激活硫化锌

或者铊激活的碘化铯

或者金硅面垒探测器

或者薄窗正比管

由于α粒子是一种强电离粒子

它可以在短距离内

形成较多的能量沉积

因此这里边无论是哪种探测器

都可以形成可观的信号

所以我们可以近似的认为

这些探测器对α粒子的

本征探测效率是接近于1的

正因为此

本征探测效率在这一页

就不再出现了

是一个点源要求

点源要求源探距离和源的尺寸相比

是要明显增大的

一般而言

要求源探测器在几十个厘米

可是我们知道

α粒子在空气中的射程

是几个厘米到十几个厘米

是小于这里边的几十个厘米的

这就意味着α粒子

可能就打不到探测器

就被空气吸收了

为了让α粒子能够被探测器测量

我们需要对这个几十厘米之内的空气

进行抽真空处理

我们需要使它稀薄到一定程度

然后让α粒子能够穿透空气

进入探测器

在做了这样设置之后呢

我们就可以用

右图所示的这个机构

以小立体角法来测量α源的活度了

公式就是A=(n-nb)/(fτ·fg)

这里边这个n是实测计数率

这里边nb是本底计数率

是把放射源拿走之后

再做同样的测量

所得到的本底计数率

因此n-nb就是净计数率

净计数率除以死时间校正因子fτ

再除上几何校正因子fg

得到的就是我们所需要的活度

这就是小立体角法测量

薄α源的公式

用这种方法在做测量的时候

其实会面临一些困难的

困难来自于两方面

一方面小立体角法

小立体角法它的含义就是

α源所产生的α粒子

进入探测器的概率是比较小的

有几何因素

进入概率是比较小的

这是第一第二这是一个薄的源

薄的源的含义是什么呢

是这个源的厚度

比α粒子射程要明显的小

我们知道α粒子射程呢

通常只有几个微米

如果一个薄的源

它的厚度比几个微米还小

那么这个源就可能只有亚微米

在很薄的源的这样情况下

这个源的总活度就比较小

总活度小

刚才我们又知道立体角也小

因此每秒钟

探测器所能测量到的

α粒子数量就会非常少

如果测量时间是有限的

则统计性就会很差

那反过来

如果你要获得好的统计性

测量时间就得非常长

这在实际工作中是不令人满意的

所以为了更好的

或者更快速的评价一个

含α放射性的样品

我们通常面对的是厚源情况

就厚源的情况

我们来看看例子

这里边绿色是一个探测器

下面是一个含α放射性的样品

例如铀矿石

我们假设这个α放射性

在其中是均匀的

因此讨论整个放射源

不是一般性

就可以简化为讨论的这一小层

我们现在讨论两个

蓝线所夹的

dx厚的一小层

这一小层距离上表面的距离是x

我们这里面同时画出了一个单位圆

画出了一个圆

它实际上是个球

这个球有一个半径r

r的含义是什么呢

r的含义是α粒子在

样品里边的射程

α粒子有确定的射程

这意味着α粒子样品里边

是不可能射到这个球的外边

我们现在讨论的这两个蓝线

所夹的这一小层

它所产生的α粒子

会有多少跑出样品

被这个探测器所测量到呢

首先看一看每一个α粒子

跑出去的概率是多少

这个概率就是Ω/4π

已经知道α粒子

出射4π是各相同性的

因此它会在4π的立体角均匀出现

这个出射方向

所占的立体角到底有多大呢

也就是这个θ

所决定的两个红线

所对应的立体角是多少呢

就是这里面所说Ω(θ)

这Ω(θ)/4π

我们经过简单计算

容易知道它等于

而且(R-x)/2R

这里面的(R-x)

就是α在样品中的射程

减去你所关心的α粒子

出射点与上表面的距离

(R-x)

再比上2R

比上α 粒子

在样品里边的射程的两倍

这就是在这个位置

所产生的α粒子

能够成功射出上表面

进而被探测器所测量到的概率

这一层有多少个α粒子

每秒钟在被产生呢

那就是Am·S·dx

那么S·dx对应是体积

体积就是Am比活度

得到就是这一小层

它的总活度

这些总活度

以Ω的概率射出来

对探测器测量

因此得到右边这个式子

就是这一小层所产生的

α粒子射入探测器的数量

我们把每一个小层

都可以得到这样的一个式子

把它做积分

就可以得到这个放射源总体而言

射出扇面被探测器测量到的

α粒子数量

这个数就是一个积分

是这一个公式

从0到tm的一个积分

0的含义是这个蓝色的一层

是在上表面

tm含义是

这个蓝线往下所到的位置

要知道这个tm

是不能任意增大的

tm的最大值

只能到α粒子射程

因为这个点

如果距离上表面的距离

超过了射程的话

α粒是肯定不可能出去的

所以这个n的最大取在哪呢

取在tm取R的时候

也就是这里边tm取R的时候

这个tm取R时候

所以对于一个样品厚度

已经超过了射程

α粒子在其中射程的源而言

它所做的饱和厚度呢

就可以把这个tm

替换成R之后得到

是Am/2·S·R/2

它的物理含义就是

一个比活度为m的厚源

用一个面积为s的探测器

测量的时候

探测器所能测量到

总活度是多少呢

是AmSR/4

这就是α放射性

活度测量时候的特点

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

12.1.4 α放射性样品活度的测量笔记与讨论

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