放射性監(jiān)測方法

一、監(jiān)測對象及內(nèi)容 

放射性監(jiān)測按監(jiān)測對象可分為①現(xiàn)場監(jiān)測②個人劑量監(jiān)測③環(huán)境監(jiān)測。 

具體測量內(nèi)容包括：①放射源強(qiáng)度、半衰期、射線種類及能量；②環(huán)境和人體中放射物質(zhì)含量、放射性強(qiáng)度、空間照射量或電離輻射劑量。 

二、 放射性測量實驗室 

（ 1 ）放射性化學(xué)實驗室 

（ 2 ）放射性計測實驗室 

三、放射性檢測儀器 

常用的檢測器有三類，即電離型檢測器、閃爍檢測器和半導(dǎo)體檢測器。 

（ 1 ）電離型檢測器 

原理： 如果核輻射被電離室中的氣體吸收，該氣體將發(fā)生電離。電離探測器即是通過收集射線在氣體中產(chǎn)生的電離電荷進(jìn)行測量的。 

儀器：常用的有電離室、正比計數(shù)管、蓋革 — 彌勒計數(shù)管（ G-M 管）。 

用法： 電離室是測量由電離作用而產(chǎn)生的電離電流，適用于測量強(qiáng)放射性；正比計數(shù)管和蓋革 — 彌勒計數(shù)管則是測量由每一入射粒子引起電離作用而產(chǎn)生的脈沖式電壓變化，從而對入射粒子逐個計數(shù)，這適合于測量弱放射性。 

（ 2 ）閃爍探測器 

原理：是利用射線照射在某些閃爍體上而使它發(fā)生閃光的原理進(jìn)行測量的儀器。它具有一個閃爍體，當(dāng)射線進(jìn)入其中時產(chǎn)生閃光，然后用光電倍增管將閃光訊號放大、記錄下來。 

用法：該探測器以其高靈敏度和高計數(shù)率的優(yōu)點(diǎn)而被用作測量α、β、γ輻射強(qiáng)度。由于它對不同能量的射線具有很高的分辨率，所以又可作譜儀使用。通過能譜測量，鑒別放射性核素，并且在適當(dāng)?shù)臈l件下，能夠定量的分析幾種放射性核素的混合物。此外，這種儀器還能測量照射量和吸收劑量。 

（ 3 ）半導(dǎo)體檢測器 

原理：是將輻射吸收在固態(tài)半導(dǎo)體中，當(dāng)輻射與半導(dǎo)體晶體相互作用時將產(chǎn)生電子 — 空穴對。由于產(chǎn)生電子 — 空穴對的能量較低，所以該種探測器具有能量分辨率高且線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。 

用法：用硅制作的探測器可用于α計數(shù)、α、β能譜測定；用鍺制作的半導(dǎo)體探測器可用于γ能譜測量，而且探測效率高、分辨能力好。半導(dǎo)體探測器是近年來迅速發(fā)展的一類新型核輻射探測儀器。 

四、放射性監(jiān)測方法 

對環(huán)境樣品進(jìn)行放射性測量和對非放射性環(huán)境樣品監(jiān)測過程一樣，也是經(jīng)過以下三個過程： 

樣品采集 —— 樣品前處理 —— 儀器測定 

根據(jù)下列因素決定采集樣品的種類。 

1 、監(jiān)測目的和監(jiān)測對象， 

2 、待測核素的種類、輻射特性及其物理化學(xué)形態(tài) 

3 、在環(huán)境中的遷移及影響 

4 、有時要同時采集大氣、水、土壤和生物樣品來確定某污染源或某地區(qū)的放射性污染狀況。 

1、樣品采集 

（ 1 ）放射性沉降物的采集 

沉降物包括干沉降物和濕沉降物。 

干沉降物可用水盤法、粘紙法、高罐法采集。 

濕沉降物采集方法除上述方法外，常用一種能同時對雨水中核素進(jìn)行濃集的采樣器。 

（ 2 ）放射性氣溶膠的采集 

常用濾料阻留采樣法，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。 

（ 3 ）其他類型樣品的采集 

其他類型樣品的采集與非放射性樣品的采集相近。 

2、 樣品預(yù)處理 

1 、目的：濃集對象核素、去除干擾核素、將樣品的物理形態(tài)轉(zhuǎn)換成易于進(jìn)行放射性檢測的形態(tài)。 

2 、方法： 

①衰變法 

②共沉淀法 

③灰化法 

④電化學(xué)法 

⑤其他預(yù)處理方法 

①衰變法 

樣品放置一段時間，使壽命短的干擾放射性核素衰變后，再對樣品進(jìn)行放射性測量。 在測定大氣中放射性氣溶膠的總α、β放射性時常用這種方法，在用過濾法采樣后，放置 4-5 小時，以使短壽命的氡、釷子體蛻變殆盡。 

②共沉淀法 

加入共沉淀劑使待測核素得以沉淀析出。此法具有簡便、實驗條件易滿足等優(yōu)點(diǎn)，在某些情況下還能直接提供固態(tài)樣品源，所以在微量放射性核素的分析中也是一種常用的分離濃集手段。居里夫婦發(fā)現(xiàn)一系列天然放射性元素便是運(yùn)用這種技術(shù)。 

用一般化學(xué)沉淀法分離環(huán)境樣品中的微量放射性核素時，有時達(dá)不到溶度積，因而不能達(dá)到分離要求。為此，可加入毫克數(shù)量級惰性載體。 

③灰化法 

固態(tài)樣品或蒸干的水樣，可放入瓷坩堝內(nèi)，置于 500 ℃ 馬福爐中灰化一定時間，冷卻后稱量灰重，并轉(zhuǎn)入測量盤中，均勻鋪樣后檢測其放射性。 

④電化學(xué)法 

通過電解的方法將放射性核素（如 Ag 、 Pb 、 Bi 等）沉積在陰極、或以氧化物（如 Pb 、 Co ）的形式沉積在陽極上。該法的優(yōu)點(diǎn)是分離純度高。沉積在惰性金屬片（或絲）電極上的沉積物可直接（或做成樣品源）進(jìn)行放射性測量。 

⑤其他預(yù)處理方法 

其他預(yù)處理方法與非放射物質(zhì)相近。 

3、環(huán)境中放射性監(jiān)測 

（ 1 ）水樣總α放射性活度的測定 

水中常見輻射α粒子的核素有 Ra 、 Rn 及其衰變產(chǎn)物等。一般情況下，水樣總α放射性濃度是 0.1Bq/L ，超過此值，即應(yīng)進(jìn)行總α放射性活度的測量。 

測定水樣總α放射性活度的作法如下：取一定量水樣，過濾，濾液加硫酸酸化，蒸干，在低于 350 ℃ 溫度下灰化。灰分移入測量盤中，鋪勻成薄層，用閃爍探測器測量。在測量樣品之前，先測量空測量盤的本底值和已知活度的標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)源），以確定探測器的計數(shù)效率，計算樣品源的相對放射性活度，即比放射性活度。 

（ 2 ）水樣總β放射性活度測量 

水中的β射線常來自 K 、 Sr 、 I 等核素的衰變，一般認(rèn)為安全水平為 1Bq/L 。水樣總β放射性活度測量步驟基本與測量總α放射性活度相同，但檢測器用低本底的蓋革計數(shù)管，且以含 K 的化合物作標(biāo)準(zhǔn)源。 

（ 3 ）土壤中總α、β放射性活度的測量 

采集 4-5 份表土，除去雜物，晾干（或烘干），壓碎，縮分，直至剩 200 -300g 土樣，再于 500 ℃ 灼燒，冷卻后研細(xì)、過篩備用。稱取適量上述土樣于測量盤中，鋪勻，用相應(yīng)的探測器分別測量α和β比放射性活度（測β放射性的樣品層應(yīng)厚于測α放射性的樣品層）。 

（ 4 ）氡的測定 

氡是一種天然產(chǎn)生的放射性氣體，來源于自然界中鈾的放射性衰變，它本身會發(fā)生天然衰變并產(chǎn)生具有放射性的衰變產(chǎn)物。受到氡和氡衰變產(chǎn)物的照射會使患肺癌的危險性增加。 

氡與空氣作用時，能使空氣電離，因而可用電離型探測器通過測量電離電流測定其濃度，測量時可采用活性炭吸附法濃縮樣品中的氡；水體中氡的測定也可用閃爍探測器通過測量由氡及其子體衰變時所放出的α粒子測定其濃度。 

（ 5 ）各種形態(tài)的碘 -131 的測定 

碘 -131 是裂變產(chǎn)物，它的裂變產(chǎn)額較高，半衰期較短，可作為反應(yīng)堆中核燃料元件包殼是否保持完整狀態(tài)的環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)，也可以作為核爆炸后有無新鮮裂變產(chǎn)物的信號。 

大氣沉降物、液態(tài)或固態(tài)動植物樣品中的 131 I 呈各種化學(xué)形態(tài)和狀態(tài)，收集各種形態(tài)的含 131 I 樣品后，可用四氯化碳萃取法制得樣品源，然后放于測量盤中測β計數(shù)。對例行大氣環(huán)境監(jiān)測，可在低流速下連續(xù)采樣一周或一周以上，然后用γ譜儀定量測定各種化學(xué)形態(tài)的 131 I 。 

4、個人外照射劑量的測定 

外照射主要來自天然放射源發(fā)射的γ、β輻射對人體外部的照射，約占天然本底照射的 80% 。個人外照射劑量可用佩戴在身上、能對輻射劑量進(jìn)行累積的小型、輕便、易使用的個人劑量計測量，常用的個人劑量計有袖珍電離室、膠片劑量計、熱釋光體和熒光玻璃。