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行业新闻

氡气测量应用及α能谱测量特点

发布时间: 2017-09-19 23:52   765 次浏览

氡气测量应用


     放射性核素发生α衰变时会产生α射线,它是具有很强电离能力的重带电粒子,当其照射人体组织粘膜时,其对人体危害很大。不同核素衰变产生的α射线的能量是不同的,进行α能谱测量,可实现对某一核素的测量。目前对天然放射性核素衰变产生的α射线的测量主要是应用于氡气和钍射气的测量。据统计研究表明,室内氡气污染是仅次于吸烟导致肺癌的第2大诱因。同时,可利用氡气的一些性质,广泛应用于铀矿资源勘查、石油天然气勘查、裂隙基岩地下水资源勘查、地质构造勘查、地面沉陷勘查等领域。


 α能谱测量特点

α粒子为带正电重粒子,具有很强的电离物质的能力。同时,α粒子在物质中的射程很短,氡及其子体α衰变产生的α粒子在空气中的射程约在4cm~9cm范围内,具体会因空气湿度的影响略有差异。在进行α能谱测量时,主要是利用α粒子的电离物质的特性对其进行探测的。但是,在α能谱测量时,为了保持能量的线性关系,必须使α粒子能量损耗具有一致性,也即使其处于同一能量衰减条件下对其进行探测。

用来对α射线进行α能谱测量的主要探测器为半导体探测器,包括:金硅面垒型半导体探测器、锂离子注入型半导体探测器、Si-PIN半导体光电二极管等。半导体探测器具有能量分辨率高、性能稳定、探测效率较高、体积小、抗磁性好、光电转换效率高、反向漏电流小以及价格便宜等优点,被广泛应用。半导体探测器探测原理共同特征是利用α粒子的电离特性电离其PN结区,产生大量电子-空穴对,在偏置电压作用下,电子-空穴分别向两个电极移动,并输出信号。α粒子能量不同,电离出来的电子-空穴对数量也不同,因此输出信号的幅度也不同。根据这一特性,可利用后续电子学电路,实现脉冲幅度信息和脉冲数量信息的记录,从而实现对某一核素的定性测量。

为了满足α粒子同一能量衰减条件要求,***理想的测量条件是α辐射体被吸附到探测器表面,在其表面发生α衰变,这个α衰变产生的α粒子的能量不会损耗在空气射程中。如果探测器表面镀层厚度是一致的(用来探测α粒子的半导体探测器表面电极有一层很薄的导电层,厚度微米量级),那么α粒子穿过镀层进入PN结区前损耗的能量基本是一致的,因此仍然能保持能量线性特性。

在进行α能谱测量时,要实现对某一核素的定性测量,则这一核素衰变产生的α粒子能量必须具有特征性,且相应衰变核素尽量为短寿核素。通过对天然放射性核素α射线能谱特性进行分析可知,在铀系中222Rn,218Po,214Po,在钍系中220Rn,216Po,212Po均具有能量特征性,除222Rn外,均为短寿核素。

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