收稿日期:2000201220；修回日期:2000205217
作者简介：彭朝华(1974—
)，男(土家族)，湖南张家界人，研究实习员，核物理专业 第35卷第3期原子能科学技术
Vol.35,No.3
2001年5月Atomic Energy Science and Technology
May 2001
文章编号:100026931(2001)0320258205
放射性活度的γ2
γ符合测量彭朝华，吴小光，李广生
(中国原子能科学研究院核物理研究所，北京 102413)
摘要：用4台HPG e 探测器组成的γ2γ符合测量装置，对标准源133Ba 和134Cs 的放射性活度进行了测
量。实验值与标称值间的相对偏差，除1个样品为019%外，其余5个样品皆好于012%。关键词:γ2γ符合;HPG e 探测器；活度测定中图分类号:TL81712 文献标识码:A
4πβ2γ符合法是一种较好的放射性活度绝对测量方法，特别是对于简单β2γ级联衰变的核素，该方法具有很高的准确度。但面对衰变纲图复杂的情况，很难用简单表达式求出放射性核素的绝对活度，必须引入较为复杂的修正项。现普遍采用效率外推法，即通过符合吸收技术将
效率外推到百分之百时得到放射源的活度。该方法中作了一些假定，有的假定可近似满足，但有的很难实现。因此，效率外推法仍有一定的近似性，限制了测量准确度的进一步提高。为方
便、准确地测量放射性活度，本工作用标准源133Ba 和134Cs 对γ2
γ符合方法进行探讨。1 基本原理
级联发射的两个光子γ1和γ2分别被2个探测器记录，探测器对γ1、
γ2的计数率分别为n 1=A 0P 1ε11
1+α1(1)n 2=A 0P 2ε2
1
1+α2
(2)
式中:A 0为放射源活度;P 1、P 2为γ1、γ2的绝对发射率;α1、α2为γ1、γ2的内转换系数;ε1、ε2
炒西洋菜为包括立体角和探测器本征效率在内的γ1、
γ2的探测效率。符合计数率则为n c =A 0P 1P 2ε1ε2
w (θ)(1+α1)(1+α2)
(3)其中:w (θ)为γ1和γ2的方向角关联函数;θ为两个探测器之间的夹角。由式(1)、
(2)和(3)得到放射性活度的表达式为
n 1n 2n c =
A 0
w (θ朋友的英文单词
)
(4)
考虑到由于符合单元的有限分辨时间而引入的偶然符合，以及因测量装置的死时间造成的计数丢失，需对式(4)作修正。采用类似于β2γ符合的处理方法[1]，推得γ2
γ符合测量放射性活度的精确表达式为
海的写法
A 0w (θ)=(n 1-n b ,1)(n 2-n b ,2)n c -n b ,c ・1+τR (n 1+n 2-2n c )+(2τR /n c )(n 1-n c )(n 2-n c )1-n c τD
(5)
式中:n b ,1、n b ,2和n b ,c 分别为相应道的本底计数率;τR 为符合单元的分辨时间;τD 为测量装
置的死时间。这样，在两个γ道上选定合适的能量窗，通过测量γ1、γ2的计数及γ12γ2的符合计数，可方便地得到绝对衰变率。
图1 探测器位置示意图
Fig.1 Schematic reprentation of detector positions
2 测量方法
211 测量装置
γ2
γ符合计数用4台HP G e 探测器(探测器的探测效率为30%，对60Co 1332keV γ射线的能量分辨率约为211keV )组成的
符合装置进行测量(图1)。γ1和γ2之间的夹角保持90°,4个探测器皆放置于用铅砖围
成的屏蔽室内，以减少本底辐射的影响。
图2示出实验的电子学方框图。HP G e1和HP G e2探测器输出的脉冲信号经放大器AMP 放大后，由定时单道分析器TSCA1和TSCA2进行能量选择，选定的γ1信号输入混合器M IX ，其输出经成形电路G D G 整形延迟后分成两路输出。一路送到定标器COUN1进行γ1计数，另一路送到符合单元
CO IN 。与此同时，来自HP G e3和HP G e4探测器的脉冲经TSCA3和TSCA4能量挑选的γ2
信号输入到另一台混合器，并经整形延迟后，一路由定标器COUN3对γ2计数，另一路送到符合单元，
其输出信号由定标器COUN2进行符合计数。符合装置的分辨时间为014μs 。测量系统的死时间为211μs 。
212 133
B a 源的放射性活度测量
根据133Ba 的衰变纲图，选取356281keV 级联跃迁进行γ2γ符合测量。133Ba 源放在4个探测器间的中心位置，距每个探测器4cm 。先用CANB ERRA S35多道分析器测量每个HP G e 探测器记录的γ单谱，经能量刻度，用单道分析器的输出信号作为多道分析器的开门信号。通过调节单道分析器的甄别阈和窗宽，选定所要的光电峰。用探测器1、2记录的356keV γ跃迁与由探测器3、4记录的81keV γ跃迁进行符合测量。共测量3个样品，每个样品测量3次，每次测量2～3h ，以保证符合计数高于1×104。在实验条件不变的情况下，测量本底计数。为提高测量结果的可靠性，还对303281keV 级联γ跃迁进行测量。这时，必须考虑356
9
52第3期 彭朝华等：放射性活度的γ2γ符合测量
图2 电子学方块图
Fig.2 Block diagram of electronics
AMP ———线性放大器;TSCA ———定时单道分析器;MIX ———混合器;G D G ———门和延迟发生器;COIN ———符合单元;COUN ———定标器
keV γ跃迁在303keV 窗内的康普顿散射光子与81keV γ跃迁产生的假符合计数的贡献。西红柿炖土豆
213 134
Cs 源的放射性活度测量
鉴于134Cs 源强度最大的605和796keV 两条γ跃迁有级联关系，采用上述方法进行7962605keV γ跃迁的符合测量。值得注意的是:1363和1035keV γ跃迁(包括802keV γ跃迁)均与605keV 基态跃迁有级联关系。因此，这些γ射线在796keV 窗内的康普顿分布不仅造成本底计数增加，还会与605keV γ跃迁产生符合计数；为扣除这些假符合计数和高能γ射线在单道窗内的康普顿本底，把选择796keV γ跃迁的两个单道分析器的甄别阈分别设置在796keV 光电峰左右两侧的平坦处，而窗宽不变，以此与605keV γ跃迁进行符合计数，再把选择605keV γ跃迁的两个单道分析器按同样的方法进行调整，以此与796keV γ跃迁做符合测量。测量数据表明：高能γ射线的康普顿分布对活度测量的贡献为3%～5%。这与样品活度、甄别阈和窗宽等情况有关。实验测量了3个134Cs 样品，每个样品测量3次，每次测量3～4h ，以保证有足够高的符合计数。为检验测量结果的重复性，进行了第2轮重复测量。
3 结果
根据实验观测值，经康普顿本底修正，利用式(5)可直接得到133Ba 和134Cs 标准源的放射
性活度。这两个核的γ2γ方向角关联取自文献[2,3]的实验值。另外，文献[4]给出的方向角关联理论值也作为参考依据。这两种核素6个样品的标称活度的参考日期分别为1996年11
月7日和1998年10月7日。经衰变校正(133Ba 的T 1/2=(3862±15)d [5],134Cs 的T 1/2=(75216±118)d [6],133Ba 和134Cs 放射性活度测量的最终结果分别列于表1和2。给出的不确
定度由表3所列各单项不确定度的平方和合成而得。
062原子能科学技术 第35卷
表1 133B a 标准源的活度测量结果
T able 1 R esults of activity measurements for the 133B a stand ard sources
标称活度/Bq
γ2
γ符合测量结果1)/Bq 301281keV
356281keV 平均
509417(±1%)509911509117509514±4518645516(±1%)
642218646813644516±5810622713(±1%)
617018
616914
617011±5515
注:1)每个测量结果均为3次测量的平均值
表2 134
Cs 标准源的活度测量结果
T able 2 R esults of activity measurements for the 134Cs stand ard sources
标称活度/Bq
γ2
班级制度
flashedγ符合测量结果1)/Bq 第1轮测量
第2轮测量
平均
193803(±0112%)194247193330193789±1356179372(±0112%)179825178309179067±1253163270(±0112%)
162230
164479
163355±1143
注:1)每个测量结果均为3次测量的平均值
表3 133
B a 和134Cs 活度测量结果的不确定度
T able 3 U ncertainties of activity measurements for the 133B a and 134Cs sources 不确定度来源不确定度/%
133
Ba
134
Cs
计数统计
015015分辨时间修正011011死时间修正012012康普顿本底修正012013角关联修正016012衰变修正014012合成不确定度
019
017
4 讨论
从表1、2可知：测量结果与标准源活度的标称值非常一致。它们之间的相对偏差除133Ba 的1个样品为019%以外，其余5个样品皆好于012%。这表明本方法的测量结果是可靠的。计数统计是影响测量结果准确度的重要因素，特别是符合计数起了主要作用。为提高符合计数的统计，使用高效率探测器和增加探测器数目是有效的方法。若结合采用快2慢符合测量，则既可实现短分辨时间的选择，又可实现线性的能量选择，有利于减少干扰和降低偶然符合本底。HP G e 探测器记录的γ射线谱，除光电峰以外，还有康普顿连续分布。因此，高能γ射线在单道窗卡的光电峰上的康普顿成份不仅造成单道窗内的本底计数增加，还会产生假符合计数，从而影响活度测量的准确度。为减少康普顿分布的影响，最好选取强度大或能量高的γ跃迁进行符合测量。此外，如果每台探测器都装备成反康普顿谱仪，将会取得更加满意的效果。
1
62第3期 彭朝华等：放射性活度的γ2
虎落平阳什么意思γ符合测量
262原子能科学技术 第35卷陈细林和杨毅提供了133Ba和134Cs标准源，在此表示感谢。
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γ2γCoincidence Measurements for Activity Determination
PEN G Zhao2hua,WU Xiao2guang,L I Guang2sheng茂密的近义词
(China Institute of A tomic Energy,P.O.Box275210,Beijing102413,China)
Abstract:Activities of the standard sources133Ba and134Cs are determined using four HP G e detec2 tors byγ2γcoincidence measurements.The experimental results are in good agreement with the standard values of samples.Relative deviations between them are less than0.2%except one sample of133Ba.
K ey w ords:γ2γcoincidence;HP G e detector;activity determination
