测量β放射性活度的TDCR效率计算技术绝对测量方法

　　1　概述

　　放射性核素测量技术是核技术应用的重要基础,特别是纯β核素,因其测量的难度而尤为人们所重视。

　　纯β核素放射性活度测量最具优势的技术是液闪方法,自五十年代应用测量仪器商品出现以来,至今已发展得十分成熟,但最终量值溯源所依赖于的计量基准方法(绝对测量、测量标准化),却由于液闪技术固有的猝灭问题,而一直困难重重。

　　在猝灭的量化表征、猝灭校正等重要方面已进行了大量的工作,应用测量(相对测量)方面也得到很好的结果,但在基准测量方面则问题较多,且一直是人们致力发展的方面。

　　80年代初,针对以往人们的研究工作主要集中在猝灭的实验校正方面,对猝灭机制的理论研究很少,且主要是对可忽略猝灭的样品,A.G.Malonda等[1～3]着力从理论方面对猝灭(较大猝灭)行为进行了研究,在Marshall[4],Briks[5]和Gibson液闪计数效率理论工作的基础上,解决了液闪计数效率与猝灭关系的理论模型建立,为液闪技术的进一步发展奠定了基础。

　　进入90年代,B.R.Meyer和B.R.S.Simpson[6～8]鉴于当时用于β核素活度绝对测量的效率示踪、外推等方法的困难,在通常人们采用的双管配置的基础上,发展了三管配置系统,并且以实测的三管符合计数与双管符合计数的比值为关键点建立了实验测量与理论效率关系曲线的联系,提出了全新的液闪测量方法,即三重-双重符合比值效率计算技术(TDCR)。这一技术建立在液闪计数效率的计算理论基础上,具有独特的技术优点,可用于纯β核素,也包括EC衰变类型,引起以BIPM为中心的国际放射性计量学界的注意和重视。1995—1996年组织的204T1核素(β衰变和EC)的小范围国际比对获得了成功。1997年更扩大组织世界范围的204T1活度测量国际比对。TDCR技术是比对的重要方法之一。

　　TDCR技术把液闪方法用于β衰变放射性核素的活度基准技术推进到一个新的阶段。90年代,中国计量科学研究院也建立了自己的三重-双重液闪符合系统的基础,进行了一定的先期预研工作,并成功地参加了1997年的国际比对。

　　2　TDCR技术原理

　　在三重-双重液闪符合计数系统中,衰变率为N0的放射源与其产生的双重符合计数率ND及三重符合计数率NT之间有下列关系:

　　其中,εD,εT分别是相应的双重和三重符合液闪计数效率。

　　根据β粒子液体闪烁计数过程的光子产生、传输及光电子产生和渡越机制,液闪计数效率为:

　　其中,K=2,3,分别对应双重(D)和三重(T)符合;N(E)是粒子能量为E的β谱;Q(E)是电离猝灭校正因子。据此可计算得到液闪计数效率εK与猝灭指数p的关系。且由(1)、(2)两式可得: