分析水產品中放射性活度的檢測方法

郭麗

摘 要：在水產品中放射性活度的檢測中，一般需采用γ射線能譜儀，儀器常數法、探測效率法均屬于常用的檢測方法，這類方法的實用性較高。基于此，本文將選擇常見的水產品作為樣品，選擇的研究對象為Cs-137，以此對水產品放射性活度檢測的最佳方法進行研究，希望研究內容能夠給相關從業人員以啟發。

關鍵詞：水產品;放射性活度;儀器常數法;探測效率法;γ射線能譜儀

前言：

研究中儀器常數法采用的標準源為標準水源（Cs-137），樣品中的Cs-137活度可基于儀器常數測量、樣品譜獲取、基于儀器常數的計算獲得。探測效率法在應用中的效率刻度采用標準體源（Eu-152），以此建立體現探測效率與能量的關系的效率刻度曲線，消除各類干擾因素，多種放射性核素活度即可基于一次檢測樣品獲取。

1.實驗材料

采用的實驗原料包括牡蠣、鲅魚、扇貝、對蝦，產地均為青島;采用的標準源包括標準水源（Cs-137）、標準溶液（Cs-137）、標準點源（Co-60）、標準體源（Eu-152）;采用的主要設備和儀器包括γ射線能譜儀、樣品杯、高速組織搗碎機，γ射線能譜儀由杜瓦瓶、92X多道分析器、屏蔽體、HPGe探測器組成，樣品杯為容積1L的Marinell凹形杯[1]。

2.實驗方法

2.1樣品制備

取牡蠣、鲅魚、扇貝、對蝦四種樣品的可食部分進行搗碎處理，采用高速組織搗碎機，加入標準溶液（Cs-137），開展細致攪拌，最終得到待測樣品。對蝦樣品、扇貝樣品、鲅魚樣品、牡蠣樣品添加的標準溶液（Cs-137）活度分別為118.95Bq、62.83Bq、59.48Bq、11.90Bq。

2.2實驗條件

實驗采用的γ射線能譜儀型號為GeM-40190-P，采用HPGe-40190型號的探測器，擁有40%的相對探測效率、1.90keV的能量分辨率。針對性測定空盒本底計數率，可得到0.0125計數/s的結果。

2.3能量刻度

儀器能量刻度采用標準點源（Co-60）、標準點源（Eu-152）進行，探測器正上方25cm處，分別在點源架固定兩種標準點源，即可通過針對性測量、計算機處理獲得譜儀系統能量刻度曲線，具體校準也可隨之完成。

3.結果與討論

3.1儀器常數法應用

基于儀器常數法的核素定性識別必須開展能量刻度，以此確定全能峰峰位所在道數與γ射線能量間的關系。儀器常數法可用于待測核素與標準源相同時，屬于典型的低水平γ放射性測量，需解決探測效率、符合相加修正、自吸收修正等問題。在某一核素的測量計算中，需綜合考慮樣品測量時間、由于干擾造成的假活度、標準源的絕對自吸收系數、樣品的自吸收系數、符合相加干擾因數、探測效率、γ光子的發射幾率，而在待測核素相同、幾何相同、密度和介質相同情況下，即可采用儀器常數法進行測量，待測樣品與標準源存在相同的儀器常數屬于該方法應用的基礎。圍繞水產品組成成分進行分析可以發現，魚、蝦、貝等水產品可食部分均質后一般擁有0.95～0.99kg/L的密度，該密度近似于水，因此標準源可采用標準水源（Cs-137），保證接近的密度、相同的幾何形狀存在，由此采用的儀器常數法無需進行效率刻度[2]。

將樣品杯稱重，標記為W1，在樣品杯中加入制備好的樣品并裝填至規定的刻度，保證標準源與樣品存在相同的幾何條件，進一步稱重標記為W2，即可通過計算得到樣品密度，其中對蝦樣品、扇貝樣品、鲅魚樣品、牡礪樣品的密度分別為0.976kg/L、0.958kg/L、0.984kg/L、0.969kg/L。進一步開展儀器常數測定，將活度123.36Bq的標準水源（Cs-137）套在探測器頂端，基于661.6KeV開機測量全能峰凈面積N，大于100000計數，同時記錄測量時間T，開展3次測量，測量時間為65000s，可獲得N的計數分別為131358、131207、131172，對應的儀器常數分別為61.04、61.11、61.13，取平均值可確定儀器常數為61.09。

在探測器頂端放置盛有樣品的樣品杯，基于樣品對Cs-137特征（661.6KeV）γ射線全能峰凈面積n進行測量，大于10000計數，對蝦樣品、扇貝樣品、鲅魚樣品、牡礪樣品通過測量可獲得的n值分別為10548、10154、11207、14055，對應的測量時間分別為54000s、10800s、10800s、7200s，共進行5次測量，可獲得對應的樣品中Cs-137活度平均值，分別為11.93Bq、57.43Bq、63.39Bq、119.25Bq，其中時間標準偏差分別為0.46、0.69、0.54、0.47，參考值分別為11.90、59.48、62.83、118.95，相對偏差分別為-1.8%、-2.6%、0.9%、-0.1%。

基于上述數據進行分析可以發現，使用儀器常數法和標準水源（Cs-137）的Cs-137活度測量存在0.47～0.69間的數據標準偏差，數據的歸一性良好。相對于添加標準溶液（Cs-137）的參考值，存在-2.6%～0.9%之間的相對偏差，考慮到實驗過程的復雜性和樣品制備過程影響，同時參考一般比對實驗存在的相對偏差數值，可確定密度差異帶來的自吸收及樣品對測量誤差影響不大，誤差處于可接受范圍內。因此，在放射性活度（Cs-137）檢測中，儀器常數法可直接用于測量，無需進行自吸收修正、效率刻度、符合相加修正。

3.2探測效率法應用

在待測核素與標準源不同時，探測效率法可用于水產品中放射性活度的檢測，考慮到探測器損失、自吸收等因素影響，必須開展針對性的效率刻度并建設效率曲線。基于一個標準源開展刻度，多種核素的活度即可進行測量。由于本文研究圍繞典型的低水平活度測量展開，作為刻度源的標準體源（Eu-152）與樣品的密度接近，且在源很強的情況下符合相加干擾因數才重要，因此可采用減本底的方法消除，且非事故條件下的樣品可以忽略待測樣品中非待測核素干擾。深入分析可以發現，在效率刻度基于標準體源（Eu-152）開展時，作為單個多能核素，統一的活度使得效率曲線擬合良好且計算更為簡便。

儀器的效率刻度采用標準體源（Eu-152），需要在探測器頂端放置標準體源，進行24h開機測量，刻度譜可由此獲取，記錄γ射線全能峰面積（Eu-152特征），即可求得不同峰位道址特征峰的標準體源（Eu-152）探測效率。基于求得的探測效率點數據，即可最終得到效率刻度曲線。在基于探測效率法的樣品活度測定中，需在探測器頂端放置盛有樣品的樣品杯，基于樣品對Cs-137特征（661.6KeV）γ射線全能峰凈面積進行測量，大于10000計數，對蝦樣品、扇貝樣品、鲅魚樣品、牡礪樣品通過測量可獲得譜文件，由此針對性計算全能峰面積（Cs-137特征峰位）。基于0.851的γ光子發射幾率（對Cs-137），即可基于專用分析軟件分析獲取的樣品譜，通過在計算機中輸入標準源的活度，即可基于探測效率實現修正，樣品的活度也可隨之獲得，對蝦樣品、扇貝樣品、鲅魚樣品、牡礪樣品進行5次測量，可獲得的活度平均值分別為11.44Bq、57.62Bq、61.99Bq、117.58Bq，其中時間標準偏差分別為0.44、0.53、0.29、0.51，參考值分別為11.90、59.48、62.83、118.95，相對偏差分別為-3.9%、-3.1%、-1.3%、-1.2%。

結合上述數據進行分析可以發現，效率刻度后的譜儀可基于探測效率法較好用于Cs-137活度測量，測量存在0.29～0.53間的數據標準偏差，數據的歸一性良好。相對于添加標準溶液（Cs-137）的參考值，存在-1.2%～-3.9%之間的相對偏差，其中牡蠣樣品存在-3.9%的最大偏差，但相對于低水平放射性測量來說，該偏差仍較小。考慮到實驗過程的復雜性和樣品制備過程影響，同時參考一般比對實驗存在的相對偏差數值，可確定誤差處于可接受范圍內。因此，在放射性活度（Cs-137）檢測中，探測效率法具備較高實用價值。

結論：

綜上所述，儀器常數法與探測效率法均可較好服務于水產品中放射性活度檢測。深入分析可以發現，儀器常數法的應用不必制成灰樣，需采取均質可食部分進行樣品處理，可直接使用該方法進行檢測。探測效率法的適用于水產品的多種放射性一次檢測，具備更高實用性，但應用前需要進行效率刻度并針對性進行刻度源的制備，為減少自吸收和符合相加干擾，同樣需要采用水作為介質。

參考文獻：

[1]趙玲，楊清海.丹東市銷售魚貝類天然核素放射性調查[J].遼東學院學報（自然科學版），2018，25（02）：112-115.

[2]董信芳，陳凌，潘競舜.黃海五類典型海產食品中～（210）Po水平[J].核化學與放射化學，2018，40（01）：67-73.