γ輻射儀標定方法的研究

周仁紅等

摘 要：文章在研究了γ輻射儀的標定相關理論基礎上，利用空中標定法與地面標定法對FD-3013γ輻射儀進行了標定實驗，經實驗數據的處理得到儀器在不同標定方法下的標定函數。通過計算各點的相對誤差，從而對比了空中標定法與地面標定法對實驗的影響，進一步確定空中標定法優于地面標定法。

關鍵詞：地面標定；空中標定；FD-3013γ輻射儀

在放射性測量過程中，通常是通過測量放射性核素放射出？琢、？茁、？酌等射線的計數率來確定放射性核素的含量。由于影響測量射線計數率的因素很多，致使放射性核素的含量與核測量儀器的計數率的正比關系得不到正確反應。文章運用空中標定與地面標定法使用放射性標準源對儀器進行刻度標點，使儀器的計數率與標準源含量（或照射量率）之間保持確定的正比關系，以便使用統一的物理單位衡量放射性核素的數量或輻射量[4]。

1 實驗設備與方法

1.1 實驗設備與原理

數字FD-3013γ輻射儀采用NaI（Tl）晶體作為探測元件，其大小為30×25mm，儀器操作方便、中文液晶顯示、每秒顯示一次測量結果、報警閾值可選擇、測量顯示單位：uSv/h，具有電池電壓欠壓和未接探頭提示報警功能。

標準銫（Cs）源是一種呈銀色的軟金屬，其元素半衰期相對較長，為30年，且極易溶于水。

設空間內無對輻射的吸收和散射，距點源不同距離r處的γ射線照射量率X可按如下：

X=P/r2 （1）

式中，P-標準源常數（0.17uSv/h），它表示距離標準源1m處的γ射線照射量率。r-距離，以m為單位。

在實際工作中，將探測器固定，移動標準源改變距離r，按上式計算照射量率，并測出r對應的讀數。一般每一測程的標定曲線上按照射量率均勻分布5～7個點，作出標定曲線圖，根據標定曲線，找出儀器讀數與γ射線照射量率之間的關系[1]。

1.2 實驗方法

空中標定法就是利用標定支架將輻射儀和點狀銫源掛在離地面1.5m的空中進行儀器標定的方法。優先選定一個空曠的場地，周圍4m到5m范圍內沒有建筑物，立上兩根標定支架，兩個支架的距離為5m左右，在兩個支架間1.5m高處掛一根直徑2～3mm的鐵絲，將輻射儀的探頭安上鉛套與點狀源用吊環分別懸掛在鐵絲兩邊。同時保證探頭與點狀銫源在同一條直線上，用卷尺測定探頭與點狀銫源的距離。如圖1所示，標定時移動點狀銫源來改變兩者間距離，每移動一定距離，通過公式X=P/r2計算該點的照射量率X，并記下該點輻射儀的計數，測量多個點以后，利用最小二乘法得出儀器的計數率n 與照射量率X的關系，該關系即刻度函數，從而完成了輻射儀的標定[3]。

所謂地面標定法，它類似于空中標定法，但該操作法是在地面進行的，沒有標定支架，而且直接把標準源與伽馬輻射儀放到地面的。其操作步驟和計算方法與空中標定一樣，如圖2所示。

2 結果與討論

2.1 測量結果

空中標定法：

如表1所示FD-3013γ數字輻射儀用空中標定法所測的數據，其在測量時的本底為0.13uSv/h；各點在扣除本地后得到如下的實測值。其理論值利用公式X=P/r2（標準銫源在1m處的理論照射量率為0.17uSv/h，即為P的值）即可算得每點處的理論照射量率，其擬合計算值由圖3中公式算得。

根據上表實際測量值與理論值的數據，經過線性擬合得到公式如下：

Y1=0.8314X1+0.0079（2）

X1是實際測量值，單位為uSv/h；

Y1是擬合計算值，單位為uSv/h。

通過把每點處實測值代入以上公式（2），計算后得到各點處的擬合計算值，而相對誤差則利用公式

式中：w1擬合計算值是；w2是理論值。

通過計算得到相對誤差，知道在1.5m和3m處測量值不準，誤差超過10%，

其余的點符合實驗要求。出現異常點，可能是在移動輻射儀時，輻射儀探頭的中心與銫源中心，未能始終保持在一條直線上，導致其誤差變大，尤其是在探頭離源較遠的地方，顯得更為明顯[2]。

地面標定法：如表2所示FD-3013γ數字輻射儀地面標定法所測的數據，其在測量時的本底為0.09uSv/h；各點在扣除本地后得到如下的實測值。其理論值利用公式X=P/r2即可算得每點處的理論照射量率。其擬合計算值由圖4中公式算得。

根據上表實際測量值與理論值的數據，經過線性擬合得到公式如下：

Y2=0.8323X2+0.0091（4）

X2是實際測量值，單位為uSv/h；

Y2是擬合計算值，單位為uSv/h。

通過把每點處實測值代入以上公式（4），計算后得到各點處的擬合計算值，而相對誤差則利用公式（3），則可以計算出。

通過計算得到相對誤差，知道在0.5m和1.5m處誤差在10%以內，測量值準確，而其余的點都不符合實驗要求。出現這種原因可能是銫源放在地上，釋放的射線被大地吸收了一部分，導致輻射儀的吸收減少。

2.2 結論

由FD-3013γ輻射儀在空中標定法與地面標定法的結果看，其理論值與實測值的線性擬合式分別為Y1=0.8314X1+0.0079，Y2= 0.8323X2+0.0091，兩個擬合式的線性基本一致。但從相對誤差來看，地面標定法測量的數據算出的相對誤差多數已經超出10%，對實驗沒有任何意義。而空中標定法有兩點的誤差也超出10%，有可能是周圍環境物質的本底影響和在移動輻射儀時，未能使儀器與源在一條直線上，造成測量有誤，而其余點都符合實驗要求，達到實驗的目的。

參考文獻

[1]曹利國，酈文忠，龍先灌.核輻射探測及核技術應用實驗[M].原子能出版社，2010.

[2]盧炎，戴麗君，王平.地面γ能譜測量影響因素初探[M].長春地質學院報，1994.

[3]鄭成法.核輻射測量[M].原子能出版社，1983.

[4]黃乃明，周睿東，陳志東，等.大亞灣地區三次環境γ輻射劑量率調查測量結果比較分析[J].輻射防護通訊，2003.

作者簡介：周仁紅（1988-），女，四川遂寧人，碩士生，專業：核技術及應用。