電離輻射環(huán)境監(jiān)測的物理方法探討

趙睿 王慧

摘要：隨著公眾環(huán)境保護意識的提高，這時對環(huán)境監(jiān)測的要求也隨之提高，環(huán)境監(jiān)測的重要性也日益突出。本文主要分析了一些常見的電離輻射環(huán)境物理監(jiān)測方法，其主要包括對環(huán)境輻射場的測量以及對環(huán)境樣品的測量分析。

關鍵詞：電離輻射；環(huán)境監(jiān)測；物理方法

Abstract: with the improvement of public environmental protection consciousness, then to the requirements of environmental monitoring is getting higher and higher, and the importance of environmental monitoring has become more obvious. This paper mainly analyses some common ionizing radiation environment physical monitoring method, its main including environmental radiation field measurement and analysis of environmental samples measurement.

Keywords: ionizing radiation; Environmental monitoring; Physical methods

中圖分類號： X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

環(huán)境輻射場的直接測量主要是對環(huán)境中放射性核素發(fā)射的X射線和γ射線在空氣中吸收劑量率進行測量；若環(huán)境中的核素所發(fā)射的以β射線為主，這時可以直接對活度的濃度進行測量，但是在進行β射線的測量時可能會出現(xiàn)軔致輻射。對環(huán)境樣品的測量分析即就是為了得到核素在環(huán)境介質中的活度濃度而對不同環(huán)境介質中的核素進行測量分析。

對電離輻射環(huán)境外照射的測量

通常在輻射環(huán)境中有人工核素、天然核素以及宇宙射線存在，它們以不同的狀態(tài)分布在各種食物和環(huán)境介質中。其中人工核素主要有137Cs和90Sr；天然核素主要有40K、釷系以及鈾系。通常從十幾keV到3MeV的γ射線是直接可以探測到的環(huán)境輻射，其會隨著環(huán)境介質的不同而出現(xiàn)不同的變化。

1.1γ射線空氣吸收劑量率就地即時測量

進行該測量主要是為了得到輻射環(huán)境的相關資料并對其可能對該環(huán)境造成的污染情況檢測出來。在環(huán)境外照射監(jiān)測中所有的儀表必須要滿足以下的要求：①靈敏度和精密度高同時要具有長期穩(wěn)定性；②同一型號的設備必須具有一致性；③具有合適的響應能力以及對不同輻射的響應，要能區(qū)分出非待測輻射；④具有能量分辨率同時角響應不大；⑤要具有連續(xù)累計測量的能力同時可以實現(xiàn)劑量率隨時間的變化的自動記錄；⑥具有較強的環(huán)境適應能力；⑦功耗低便于攜帶，自動化程度要高。目前γ射線空氣吸收劑量率儀主要的類型有計數管型、塑料閃爍體型以及高氣壓電離室型這三種類型的劑量率儀。其中球形高壓電離室具有靈敏度高、自身本底低、具有良好的長期穩(wěn)定性，基本上不存在角響應的影響而且能量響應較好，尤其是對宇宙射線和γ射線電離成分劑量響應接近，這對γ射線劑量率的測量是非常重要的，由于其具有很多的優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測中得到了極為廣泛的應用；塑料閃爍體劑量率儀的能量響應特性較好、靈敏度高而且重量小攜帶方便，但是對于宇宙射線的響應需要參照其他的儀表進行修正，而且在很大程度上會受到溫度的影響，穩(wěn)定性變化通常在正負百分之六的范圍之內，目前我國這種儀器較多；計數管型γ射線劑量率儀脈沖輸出信號大、穩(wěn)定性好、溫度適應性強而且功耗低，利用能力補償技術對能量響應特性進行改善可使其成為具有較高靈敏度的γ輻射劑量儀，但是該種儀器對γ射線計數效率和宇宙射線高能帶電粒子相差較大，因此使用其對γ射線劑量率的測量中應采用一定的補償措施。從以上的分析中可以看出，這三種儀器各種都有自身的優(yōu)點和不足，在選擇的時候要根據實際情況。

1.2輻射環(huán)境γ外照射累積劑量的測量

進行該測量是為了獲得完整的輻射劑量數據，這對輻射環(huán)境以及相關人員受到輻射外照射劑量的評價有著重要的作用和意義，通常在環(huán)境累積劑量的測量中會使用熱釋光劑量計，其是以LiF和CaSO4為主要材料的。首先，在使用熱釋光劑量計之前要做好準備工作，即就是要選定合適的熱釋光劑量計元件以及測量儀，然就可以根據相關規(guī)定中的測量方法，在清洗干凈之后對其元件的性能進行檢驗和測量；其次，熱釋光劑量計的篩選與刻度的確定，完成熱釋光劑量計的清洗之后按要求退火，然后對本底進行測量，使用137Cs進行照射之后將熱釋光劑量計的大小測量出來，將本底的平均值在5％-10％范圍內的熱釋光劑量計選擇出來，為了確保測量的準確性，最好重復操作兩次，最終將本底低分散性小的熱釋光劑量計篩選出來，然后經過相關部門將校準系數定出，元件退火之后將其放在干凈的容器中再放進厚度為十厘米的鉛室中以供備用；最后，要進行熱釋光劑量計的包裝以及測量點的布設，元件在使用之前，要使其保持清潔并進行密封包裝編號，同時要控制好包裝材料的厚度。在布設中應以核設施為中心以不同方位和距離分成多個扇形區(qū)布點，所布設的點位做好能真實的反映出被測的環(huán)境，要確保其所在區(qū)域是平整的同時不會受到周圍建筑物屏蔽的影響。

對環(huán)境樣品總放射性的測量

2.1總α放射性的測量

對環(huán)境介質中總α放射性的測量通常成本低，給出的結果快，對于大量的放射性樣品來說具有較強的篩選作用，這樣可以節(jié)省大量的時間、人力和物力，因此作為環(huán)境放射性監(jiān)測的主要方法之一。在一些相關的規(guī)范和方案中已經把環(huán)境樣品中的α放射性作為監(jiān)測的項目。首先，測量方法的確定，通常對α放射性的測量可以通過厚層樣法、中間層厚度樣法以及薄層樣法這三種方法來完成測量，具體在選擇使用的時候主要是各級樣品的厚度；其次，選擇α標準源和效率的測定，不同核素的α離子的能量也是各不相同的，因此樣品厚度以及儀器對其探測效率和離子能量之間是有直接關系的，所以在實際測量中通常會使用相對比較法。主要樣品源和標準源的幾何形狀相似、基質的原子序數相近，可以將其放在同一測量裝置中的相同幾何條件下進行比較測量，最后將被測樣品的活度濃度計算出來，同時測量的結果要注明所使用標準源的類型。

2.2總β放射性的測量

β離子的能量是連續(xù)譜，不同的核素所發(fā)射的β離子的最大能量也是各不相同的，其比α離子的貫穿能力強很多，因此不宜采取薄樣法和飽和層法，在測量時，一般都是在樣品盤中將樣品均勻的鋪好，同時要控制好厚度。如果太厚就會損失大量的低能β，造成嚴重的測量誤差。在進行β標準源的選擇以及效率測定的時候，通常是以KCL作為標準物質來刻度儀器的總β探測效率，β標準源為40K、KCL粉末、以及90Sr-90Y。

2.3環(huán)境樣品總α和總β的同時測量

通?？梢允褂闷矫嫘桶雽w探測器、閃爍探測器或者是正比計數器來實現(xiàn)總α和總β的同時測量。在測量中，分析固體樣品時通常樣品量都可以滿足測量的要求。在對水樣和氣溶膠樣品的總α和總β的測量中，如果水樣和氣溶膠含量較小，為了確保測量的準確性，可以通過固體物質標準對測量儀器進行刻度進而獲得刻度系數，經過測量將總α和總β的放射性計算出來。

環(huán)境樣品的核素分析

完成以上的測量，還應對環(huán)境樣品的核素進行分析，也就是對樣品中的特定核算以及含量的分析和測量。通常在樣品中核素的含量都很少，尤其是含α和β核素的樣品均需在放化分離之后再次測量，而含γ核素的樣品通?？芍苯舆M行分析，但如果含量少依然需要再次測量。通常使用α、β、γ譜儀來實現(xiàn)對α、β、γ核素的測量分析。

4、結束語

綜上所述，通常環(huán)境中的電離輻射主要包括α、β以及γ射線，文中對電離輻射環(huán)境的物理監(jiān)測方法進行了分析，以實現(xiàn)對電離輻射環(huán)境的有效監(jiān)測，同時可以為相關工作人員在測量時提供參考依據。

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