放射性监测方法

一、监测对象及内容 

放射性监测按监测对象可分为①现场监测②个人剂量监测③环境监测。 

具体测量内容包括：①放射源强度、半衰期、射线种类及能量；②环境和人体中放射物质含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量。 

二、 放射性测量实验室 

（ 1 ）放射性化学实验室 

（ 2 ）放射性计测实验室 

三、放射性检测仪器 

常用的检测器有三类，即电离型检测器、闪烁检测器和半导体检测器。 

（ 1 ）电离型检测器 

原理： 如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将发生电离。电离探测器即是通过收集射线在气体中产生的电离电荷进行测量的。 

仪器：常用的有电离室、正比计数管、盖革 — 弥勒计数管（ G-M 管）。 

用法： 电离室是测量由电离作用而产生的电离电流，适用于测量强放射性；正比计数管和盖革 — 弥勒计数管则是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这适合于测量弱放射性。 

（ 2 ）闪烁探测器 

原理：是利用射线照射在某些闪烁体上而使它发生闪光的原理进行测量的仪器。它具有一个闪烁体，当射线进入其中时产生闪光，然后用光电倍增管将闪光讯号放大、记录下来。 

用法：该探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被用作测量α、β、γ辐射强度。由于它对不同能量的射线具有很高的分辨率，所以又可作谱仪使用。通过能谱测量，鉴别放射性核素，并且在适当的条件下，能够定量的分析几种放射性核素的混合物。此外，这种仪器还能测量照射量和吸收剂量。 

（ 3 ）半导体检测器 

原理：是将辐射吸收在固态半导体中，当辐射与半导体晶体相互作用时将产生电子 — 空穴对。由于产生电子 — 空穴对的能量较低，所以该种探测器具有能量分辨率高且线性范围宽等优点。 

用法：用硅制作的探测器可用于α计数、α、β能谱测定；用锗制作的半导体探测器可用于γ能谱测量，而且探测效率高、分辨能力好。半导体探测器是近年来迅速发展的一类新型核辐射探测仪器。 

四、放射性监测方法 

对环境样品进行放射性测量和对非放射性环境样品监测过程一样，也是经过以下三个过程： 

样品采集 —— 样品前处理 —— 仪器测定 

根据下列因素决定采集样品的种类。 

1 、监测目的和监测对象， 

2 、待测核素的种类、辐射特性及其物理化学形态 

3 、在环境中的迁移及影响 

4 、有时要同时采集大气、水、土壤和生物样品来确定某污染源或某地区的放射性污染状况。 

1、样品采集 

（ 1 ）放射性沉降物的采集 

沉降物包括干沉降物和湿沉降物。 

干沉降物可用水盘法、粘纸法、高罐法采集。 

湿沉降物采集方法除上述方法外，常用一种能同时对雨水中核素进行浓集的采样器。 

（ 2 ）放射性气溶胶的采集 

常用滤料阻留采样法，其原理与大气中颗粒物的采集相同。 

（ 3 ）其他类型样品的采集 

其他类型样品的采集与非放射性样品的采集相近。 

2、 样品预处理 

1 、目的：浓集对象核素、去除干扰核素、将样品的物理形态转换成易于进行放射性检测的形态。 

2 、方法： 

①衰变法 

②共沉淀法 

③灰化法 

④电化学法 

⑤其他预处理方法 

①衰变法 

样品放置一段时间，使寿命短的干扰放射性核素衰变后，再对样品进行放射性测量。 在测定大气中放射性气溶胶的总α、β放射性时常用这种方法，在用过滤法采样后，放置 4-5 小时，以使短寿命的氡、钍子体蜕变殆尽。 

②共沉淀法 

加入共沉淀剂使待测核素得以沉淀析出。此法具有简便、实验条件易满足等优点，在某些情况下还能直接提供固态样品源，所以在微量放射性核素的分析中也是一种常用的分离浓集手段。居里夫妇发现一系列天然放射性元素便是运用这种技术。 

用一般化学沉淀法分离环境样品中的微量放射性核素时，有时达不到溶度积，因而不能达到分离要求。为此，可加入毫克数量级惰性载体。 

③灰化法 

固态样品或蒸干的水样，可放入瓷坩埚内，置于 500 ℃ 马福炉中灰化一定时间，冷却后称量灰重，并转入测量盘中，均匀铺样后检测其放射性。 

④电化学法 

通过电解的方法将放射性核素（如 Ag 、 Pb 、 Bi 等）沉积在阴极、或以氧化物（如 Pb 、 Co ）的形式沉积在阳极上。该法的优点是分离纯度高。沉积在惰性金属片（或丝）电极上的沉积物可直接（或做成样品源）进行放射性测量。 

⑤其他预处理方法 

其他预处理方法与非放射物质相近。 

3、环境中放射性监测 

（ 1 ）水样总α放射性活度的测定 

水中常见辐射α粒子的核素有 Ra 、 Rn 及其衰变产物等。一般情况下，水样总α放射性浓度是 0.1Bq/L ，超过此值，即应进行总α放射性活度的测量。 

测定水样总α放射性活度的作法如下：取一定量水样，过滤，滤液加硫酸酸化，蒸干，在低于 350 ℃ 温度下灰化。灰分移入测量盘中，铺匀成薄层，用闪烁探测器测量。在测量样品之前，先测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品（标准源），以确定探测器的计数效率，计算样品源的相对放射性活度，即比放射性活度。 

（ 2 ）水样总β放射性活度测量 

水中的β射线常来自 K 、 Sr 、 I 等核素的衰变，一般认为安全水平为 1Bq/L 。水样总β放射性活度测量步骤基本与测量总α放射性活度相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含 K 的化合物作标准源。 

（ 3 ）土壤中总α、β放射性活度的测量 

采集 4-5 份表土，除去杂物，晾干（或烘干），压碎，缩分，直至剩 200 -300g 土样，再于 500 ℃ 灼烧，冷却后研细、过筛备用。称取适量上述土样于测量盘中，铺匀，用相应的探测器分别测量α和β比放射性活度（测β放射性的样品层应厚于测α放射性的样品层）。 

（ 4 ）氡的测定 

氡是一种天然产生的放射性气体，来源于自然界中铀的放射性衰变，它本身会发生天然衰变并产生具有放射性的衰变产物。受到氡和氡衰变产物的照射会使患肺癌的危险性增加。 

氡与空气作用时，能使空气电离，因而可用电离型探测器通过测量电离电流测定其浓度，测量时可采用活性炭吸附法浓缩样品中的氡；水体中氡的测定也可用闪烁探测器通过测量由氡及其子体衰变时所放出的α粒子测定其浓度。 

（ 5 ）各种形态的碘 -131 的测定 

碘 -131 是裂变产物，它的裂变产额较高，半衰期较短，可作为反应堆中核燃料元件包壳是否保持完整状态的环境监测指标，也可以作为核爆炸后有无新鲜裂变产物的信号。 

大气沉降物、液态或固态动植物样品中的 131 I 呈各种化学形态和状态，收集各种形态的含 131 I 样品后，可用四氯化碳萃取法制得样品源，然后放于测量盘中测β计数。对例行大气环境监测，可在低流速下连续采样一周或一周以上，然后用γ谱仪定量测定各种化学形态的 131 I 。 

4、个人外照射剂量的测定 

外照射主要来自天然放射源发射的γ、β辐射对人体外部的照射，约占天然本底照射的 80% 。个人外照射剂量可用佩戴在身上、能对辐射剂量进行累积的小型、轻便、易使用的个人剂量计测量，常用的个人剂量计有袖珍电离室、胶片剂量计、热释光体和荧光玻璃。