第三部分放射性核素的探測第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一射線與物質作用能產生各種效應。(電離、光電效應…)探測器是收集射線與物質作用所產生的光效應,將其轉變成電脈沖。電子線路接收電脈沖。第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一常用的探測器類型測量形式氣體電離探測器固體閃爍探測器液體閃爍探測器半導體探測器激光掃描儀定量（強度測量）定性（能量測量）定位（相對定量，絕對定位）第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一氣體電離探測器

氣體作為吸收射線（帶電粒子）的介質。帶電粒子穿過氣體時，氣體被電離產生電子和正離子在強外電場作用下，可引起一個瞬間的電離電流.探測器記錄電流所產生的脈沖信號.第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一G-M計數器（Geiger-MullerCounters）

射線（帶電粒子）進入G-M

管，產生電離，氣體放大，雪崩現象，假計數，淬滅。G-M

管內充有兩種氣體：1、惰性氣體

2、鹵素氣體（有機蒸汽）。惰性氣體和有機蒸汽的最佳比例約為9：1，而鹵素比例很小，常在0.1%-0.01%之間。

淬滅原理：１、淬滅氣體比惰性氣體電離電勢低。很容易將自己的電子轉移給惰性氣體。２、淬滅氣體的正離子在與陰極作用時，打出次級電子和光子的幾率很小，而主要是從陰極上獲得電子被中和，成為激發態的分子，然后通過自身的解離釋放多余的能量。3、淬滅氣體對光子具有較強的吸收能力。第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一閃爍探測器（ScintillationDetectors）

閃爍探測器的組成見右圖。閃爍體的種類很多，從化學成份上看分為無機和有機兩大類，而從物理形態上又分為固體、固溶體、液體和氣體。理想閃爍體的特征。無機和有機閃爍體的發光機制有很大的不同。大家自己看講義。常用的無機閃爍體（NaI(Tl),ZnS(Ag)）,常用的有機閃爍體（塑料閃爍體）液體閃爍體（組成、特點）第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一光電倍增管將光變成電(陰極)光電子在倍增級中倍增陽極輸出電脈沖光耦合劑和光導第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一放射性探測器中使用的電子儀器

電脈沖通過電子儀器的狀況.定標器或記錄儀是在給定的時間內，累計、顯示，由脈沖高度分析器輸出的信號。

各種探測器電子線路部分基本相同.第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一探測器的調試確定甑別域值確定工作電壓調整放大倍數計算探測效率(E)品質因素(F)的計算F=E2/B(B:本底計數)甑別域計數率有源無源工作閾值第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一放射性樣品的測量

探測器的測量方式:

定量測量(獲得樣品量多少的測量)

絕對測量:利用測量裝置直接測量或經過各種校正后測得樣品的活度。

相對測量:將樣品和標準源在相同條件下進行測量。

定性測量：根據放射性核素在衰變時都會發射出自己特征能量的射線，分析判斷出射線種類樣品的衰變數(dps)=樣品的計數（cps)-本底計數（cps)E（探測效率）

測量樣品的制備

液閃測量中的淬滅校正方法

第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一測量樣品的制備放射性測量對樣品制備的要求不高。相比之下液閃測量，多數樣品需根據其測量形式進行一定的處理。

液閃測量，包括：均相測量和非均相測量。非均相測量，包括：乳濁液測量法、懸浮液測量、固相法。液體體積一樣,固體擺放位置一致。Tritonx-甲苯-水乳化劑::::::凝膠劑(硬脂酸鋁等)一定大小微粒固相載體擺放位置第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一液閃測量中的淬滅校正方法

內標準源法：樣品計數效率用外加的標準源（對標準源有要求）來確定。具體操作步驟是：先測樣品計數率（C1）；加入已知活度（D）的標準源，并計數（C2）；確定計數效率E。

E=（C2-C1）/D樣品道比法：原理：1、淬滅時，β譜脈沖高度降低，能譜左移（見圖2-15（1））2、β譜在給定的兩個道內計數比值發生變化（見圖2-15（2））3、道比值與淬滅程度與儀器探測效率有線性關系（見右下圖）。具體方法見后。外標準源道比法

計數率淬滅1淬滅2無淬滅脈沖高度（1）計數率B無淬滅CA淬滅1淬滅2脈沖高度（2）圖2-15.淬滅對β譜的影響第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一用樣品道比法進行淬滅校正的方法是：配制一組（一般7—9個）放射性活度（DPM）已知并相等，但淬滅程度不同的一系列標準樣品。在液閃中測出這些樣品在兩道中（A，B）的計數（CPM），算出道比值。通過E=（樣品計數率-本底計數）/放射性活度計算出樣品探測效率。以樣品道比值作為橫坐標，探測效率作為縱坐標可作出一條關系曲線（兩道選取合理所得到的是一條直線或光滑的曲線）。未知樣品測量時，可先測出該未知樣品在兩道中的計數率，算出道比值，利用道比值在標準曲線上查出探測效率。即可算出該未知樣品的放射性活度大小。樣品的衰變數(dps)=樣品的計數（cps)-本底計數（cps)E（探測效率）

第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一核計數的統計學處理

誤差來源：系統誤差、偶然誤差、過失誤差。統計誤差是一種特殊的偶然誤差，它是由核事件的微觀過程本身的隨機性所造成的。本節重點介紹涉及在核輻射計數測量應用中的統計（偶然）誤差。核衰變的統計性，可通過實驗觀察到。平均計數N≤10時，它服從泊松分布。當N≥16時，它過渡到高斯分布。在放射性測量中N一般都遠遠大于16。

統計誤差的表示及運算。測量結果表示：N±σN

，核衰變的標準誤差可表示為：σN=N1/2

（中科院原子能所編“放射性同位素知識應用”第156頁），所以測量結果又能寫成：N±N1/2相對誤差F=

σN/N=±N1/2/N=1/N1/2

（相對誤差反映測量的精確度）誤差的運算（見講義37頁）第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一統計分析的應用

平均計數率的標準誤差為：

1、計數率、平均計數和平均計數率標準誤差和相對誤差的表示

計數率的標準誤差為：

相對誤差為：

平均計數的標準誤差為：

相對誤差為：

相對誤差為:

注意：在此時間（t）和測量次數（m）看作無誤差的確定值。

第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一樣品凈計數率的計算

所有的核探測器都本底計數。所以探測器測量樣品所得到的計數包括放射性樣品（Nc）和儀器本底（Nb）計數兩部分，樣品的凈計數（Ns）為：

Ns=Nc-Nb

如果tc

和tb

分別為放射性樣品和本底的測量時間，則樣品的凈計數率為：

根據誤差運算公式，凈計數率的標準誤差為：

相對誤差為：

第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一例：在4分鐘里，測得總的樣品的計數是6000，本底是計數4000。

問：其凈計數率和標準誤差各是多少？

解：

所以，ns=500±25cpm第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一測量時間的合理分配

在給定總測量時間T內（T=tc+tb），tc

和tb如何分配可使測量誤差最小？因為所以，欲使σns最小，應令上式的一階導數為零，即

因為上式中故整理后第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一估算所需的測量時間

給定測量時相對誤差，計算滿足不大于這個相對誤差時所需要的最短測量時間。

將代入得整理可得第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一最小可測量量的計算

給