液體閃爍譜儀、獲取淬滅校正曲線和放射性活度的方法與流程

2023-11-04 15:29:55 1

本發明屬於核輻射檢測技術領域，特別涉及一種建立淬滅校正曲線的方法、獲取未知樣品放射性活度的方法，以及一種液體閃爍譜儀。

背景技術：

輻射監督管理部門在地質、環境和生物醫學等場合進行輻射環境與輻射防護檢測時，需要可以滿足測量極低含量的氚和碳-14環境樣品的儀器來測量。液體閃爍技術可以滿足對已知樣品的測量，但對於未知樣品的測量，則需要儀器事先刻度，這就涉及到建立淬滅校正曲線。

現有的液體閃爍譜儀對樣品的定標需要建立淬滅校正曲線，建立淬滅校正曲線可以用多個樣品一次測量或者一個樣品去測量。採用多個樣品一次測量的方法，存在樣品瓶之間的厚度、透過性能和閃爍液與內標準樣品的取樣這三方面的誤差。採用一個樣品作為標準源建立淬滅校正曲線，是通過改變電壓或者在樣品周圍增加灰色的濾光片，均是通過改變光電子的收集效率，其缺點是：裝置結構過於簡易，操作較為複雜，僅適合該裝置的相關技術人員操作；或者通過多次打開樣品瓶蓋添加淬滅劑，其既操作麻煩，又因水吸附、樣品閃爍液揮發、氧淬滅等一系列因素，造成一些不必要的誤差。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種操作簡單方便、成本低、效率高的建立淬滅校正曲線的方法和獲取未知樣品放射性活度，以及一種自動化程度高，操作簡單方便，性能安全穩定的液體閃爍譜儀測量裝置。

為實現上述目的，本發明採用了如下技術方案：

一種建立淬滅校正曲線的方法，通過改變樣品和光電倍增管320之間的距離，獲取多組用於建立淬滅校正曲線的淬滅指數參數。通過改變樣品和光電倍增管的距離，從而達到減少樣品產生的光子到達光電倍增管光陰極上的效率，模擬實現樣品不同程度的淬滅指數，能夠實現通過一個樣品就能建立淬滅校正曲線，操作簡單方便。

本發明的建立淬滅校正曲線的方法，包括以下步驟：

a，樣品採用標準品，標準品放射性活度dpm為已知量；

b，通過改變樣品和光電倍增管320之間的距離，獲取多組淬滅指數參數qip值和cpm值；

c，根據準品放射性活度dpm和標準品計數率cpm值，計算獲得多組一一對應的淬滅指數qip值和計數效率e；

d，根據獲取的多組相應的淬滅指數qip值和計數效率e值建立淬滅校正曲線。

進一步，所述標準品為純β樣品(如碳-14、氫-3)或純α樣品。

進一步，所述成對的qip值和e值的組數為多組，採用一個樣品通過多次改變樣品和光電倍增管320之間的距離獲取。

一種獲取未知樣品放射性活度的方法，包括以下步驟：

a，調整好未知樣品和光電倍增管320之間的距離，獲取未知樣品的計數率cpm和對應的qip值；

b，採用本發明的建立淬滅校正曲線的方法建立的淬滅校正曲線，根據qip值得到相應的計數效率e值；

c，根據公式cpm為未知樣品計數率，計算得到未知樣品放射性活度a0。

一種液體閃爍譜儀測量裝置，包括收集裝置100，傳送裝置200，數據獲取模塊300和測量腔室310；所述收集裝置100用於盛放樣品；數據獲取模塊300包括光電倍增管320，光電倍增管320安裝於測量腔室310內；傳送裝置200包括水平傳送臺210和豎直傳送臺220，收集裝置100安裝於豎直傳送臺220上，水平傳送臺210能夠帶動豎直傳送臺220水平位移，將收集裝置100平移至測量腔室310的下方；豎直傳送臺220垂直連接於水平傳送臺210上，豎直傳送臺220能夠帶動收集裝置100垂直移動，通過改變樣品和光電倍增管320之間的距離，獲取不同淬滅程度的樣品的信息，通過計算獲取多組r值和樣品的計數率。

進一步，數據獲取模塊300還包括電子系統330和上位機340，所述電子系統330的輸入端與光電倍增管320的輸出端連接，電子系統330獲取光電倍增管320發出的電信號，上位機340的輸入端與電子系統330的輸出端連接，上位機340記錄並保存電子系統330內的電信號的相關參數，上位機340通過權利要求1-4任一所述的超低本底液閃譜儀建立淬滅校正曲線的方法進行淬滅校正曲線的繪製。

進一步，還包括控制器，控制器與傳送裝置200連接向傳送裝置200發出控制信號，控制水平傳送臺210和豎直傳送臺220的移動，將樣品送至指定位置。

本發明的建立淬滅校正曲線的方法，採用已知標準源，通過改變樣品和光電倍增管的距離，從而達到減少樣品產生的光子到達光電倍增管光陰極上的效率，模擬實現樣品不同程度的淬滅指數(qip)，能夠實現通過一個樣品作為標準源就能建立淬滅校正曲線，操作簡單方便，測量精度高。通過淬滅校正曲線可以用於獲取未知樣品放射性活度。本發明液體閃爍譜儀測量裝置的整體結構簡單緊湊，通過水平傳送臺和豎直傳送臺將樣品送至測量腔室內，豎直傳送臺能夠帶動收集裝置垂直移動，通過改變樣品與光電倍增管之間的距離，光電倍增管將不同淬滅程度的樣品的信息轉化成電信號，從而建立淬滅校正曲線。

附圖說明

圖1是本發明液體閃爍譜儀測量裝置的結構框圖；

圖2是本發明液體閃爍譜儀測量裝置的另一結構框圖。

具體實施方式

以下結合附圖1至2給出的實施例，進一步說明本發明的液體閃爍譜儀建立淬滅校正曲線的方法和測量裝置的具體實施方式。本發明的液體閃爍譜儀建立淬滅校正曲線的方法和測量裝置不限於以下實施例的描述。

本發明建立淬滅校正曲線的方法，通過改變樣品和光電倍增管320之間的距離，獲取多組用於建立淬滅校正曲線的淬滅指數參數。通過改變樣品和光電倍增管的距離，從而達到減少樣品產生的光子到達光電倍增管光陰極上的效率，模擬實現樣品不同程度的淬滅指數，能夠實現通過一個樣品就能建立淬滅校正曲線，操作簡單方便。獲取淬滅指數參數以及建立淬滅校正曲線的方式可以採用現有多個樣品一次測量或一個樣品改變電壓多次測量的方法或其它方式。

優選的，本發明採用以下方法，本發明的液體閃爍譜儀建立淬滅校正曲線的方法包括以下步驟：

a，樣品採用標準品，標準品放射性活度dpm為已知量；

b，通過改變樣品和光電倍增管320之間的距離，獲取多組標準品計數率cpm值；

c，根據準品放射性活度dpm和標準品計數率cpm值，計算獲得多組一一對應的淬滅指數qip值和計數效率e值；

d，根據獲取的多組相應的淬滅指數qip值和計數效率e值建立淬滅校正曲線。

標準品為已知無淬滅源，所述標準品為純β樣品或純a樣品，如碳-14源或者氫-3源，當然也可採用其他已知源。顯而易見，qip值和e值的樣本組數越多，淬滅校正曲線的相應的函數就越精確，綜合考慮成本等其他因素，qip值和e值的組數優選為6至13組。實驗過程中只需採用一個樣品，在調整好樣品和光電倍增管320的距離後，再對樣品進行測量(測量時間根據樣品的特性，確定)。通過多次移動樣品的位置獲取多組qip值和e值。

其中，淬滅指數qip值可採用現有技術依據cpm值(儀器獲取數據)計算直接給出，同一cpm值在不同的淬滅技術和測量模式下(有樣品譜指數(sis)，全譜的三重對二重符合計數之比(tdcr)等)qip有不同的算法(即qip的算法與淬滅參數選擇有關)，但qip與e是都會存在一定的函數關係，與本發明的改進點不相關，不在贅述。

計數效率e值根據公式計算，

cpm為標準品計數率，dpm為標準品放射性活度為已知量，通過上述公式自動計算得到與qip值一一對應的多組計數效率e值。

本發明建立淬滅校正曲線的方法，採用已知標準源，通過改變樣品和光電倍增管的距離，從而達到減少樣品產生的光子到達光電倍增管光陰極上的效率，模擬實現樣品不同程度的淬滅指數，從而實現通過一個樣品作為標準源就能建立淬滅校正曲線，操作簡單方便，測量精度高。當然通過改變光電倍增管位置與樣品的距離來獲取多組淬滅程度信息也是可以的，只要通過改變樣品與光電倍增管的距離來獲取多組淬滅程度信息均屬於本發明的保護範圍。顯而易見，作為一種變劣的方案，採用兩個樣品，通過改變樣品與光電倍增管的距離，獲取兩組以上的淬滅程度信息等類似方案屬於本發明的保護範圍。

如圖1、2所示，本發明還給出了一種實現建立淬滅校正曲線的方法的液體閃爍譜儀測量裝置，包括收集裝置100，傳送裝置200，數據獲取模塊300和測量腔室310。所述收集裝置100用於盛放樣品；數據獲取模塊300包括光電倍增管320，光電倍增管320安裝於測量腔室310內；傳送裝置200包括水平傳送臺210和豎直傳送臺220，收集裝置100安裝於豎直傳送臺220上，水平傳送臺210能夠帶動豎直傳送臺220水平位移，將收集裝置100平移至測量腔室310的下方；豎直傳送臺220垂直連接於水平傳送臺210上，豎直傳送臺220能夠帶動收集裝置100垂直移動，通過改變樣品和光電倍增管320之間的距離，獲取不同淬滅程度的樣品的信息，通過上位機340採取樣品的計數率，並通過上位機340計算獲取多組qip值。

如圖2所示，數據獲取模塊300還包括電子系統330和上位機340，所述電子系統330的輸入端與光電倍增管320的輸出端連接，電子系統330獲取光電倍增管320發出的電信號，上位機340的輸入端與電子系統330的輸出端連接，上位機340記錄並保存電子系統330內的電信號的相關參數，上位機340通過下述的建立淬滅校正曲線的方法進行淬滅校正曲線的繪製。還包括控制器，控制器與傳送裝置200連接向傳送裝置200發出控制信號，控制水平傳送臺210和豎直傳送臺220的移動，將樣品送至指定位置。

本發明超低本底液閃譜儀測量裝置的整體結構簡單緊湊，通過水平傳送臺和豎直傳送臺將樣品送至測量腔室內，豎直傳送臺能夠帶動收集裝置垂直移動，通過改變樣品與光電倍增管之間的距離，光電倍增管將不同淬滅程度的樣品的信息轉化成電信號，從而建立淬滅校正曲線。通過光電倍增管獲取樣品的淬滅程度信息屬於本領域的傳統技術，不在贅述。

以下結合超低本底液閃譜儀測量裝置進一步說明液體閃爍譜儀建立淬滅校正曲線的方法：

第一步：標準無淬滅源樣品(或淬滅程度低的樣品)放在樣品瓶(收集裝置100)的位置，記住位置。

第二步：液體閃爍譜儀通過傳送裝置200調整好樣品和光電倍增管320之間的距離，等待2分鐘，進入能譜分析測量的界面，選擇「開始」鍵後，儀器開始測量；例如，樣品放在2號的傳送帶上的瓶套內。上位機打開相應測量軟體後，選擇進入參數建立的界面，設置需要的參數。(活度參數設置裡面提供了兩種測量界面，計數分析和能譜分析)。

第三步：通過光電倍增管320進行測量，光電倍增管320將獲取的電信號輸出至電子系統330，上位機340記錄並保存電子系統330內的電信號的相關參數，上位機340通過計算獲取第一組cpm值及與cpm值對應的qip值；

第四步：再次傳送裝置200變更樣品的位置，調整樣品和光電倍增管320之間的距離，然後通過光電倍增管320進行測量；同理，獲取第二組cpm值及與cpm值對應的qip值；

重複上述步驟獲取多組qip值和qip值一一對應的cpm值；

第五步，上位機根據公式自動計算得到與qip值一一對應的多組計數效率e值；cpm為標準品計數率，dpm為標準品放射性活度為已知量；

第六步，上位機在軟體圖形界面中的二維坐標系中標記多組qip值和e值的位置；

第七步，全部標記完成後，軟體自動將多組值的坐標點進行連線，連線後軟體自動生成e＝f(qip)的多次函數關係式，完成淬滅校正曲線的繪製。

儀器全自動測量，數據自動保存，下次使用時，可以方便查找。當然第五步中的e值計算，也可以在第三、四步獲取cpm值及對應qip值的同時由上位機340直接計算出來。

通過上述建立淬滅校正曲線的方法建立的淬滅校正曲線可以用於測量未知樣品的放射性活度。

本發明還提供了一種通過上述建立淬滅校正曲線的方法獲取未知樣品放射性活度的方法，包括以下步驟：

a，通過液體閃爍譜儀測量裝置，樣品和光電倍增管(320)之間的距離最佳，獲取未知樣品的計數率cpm和對應的qip值，

b，採用上述的建立淬滅校正曲線的方法建立的淬滅校正曲線，根據qip值得到相應的計數效率e值；

c，根據公式cpm為未知樣品計數率，計算得到未知樣品放射性活度a0。

以下結合液體閃爍譜儀測量裝置進一步說明利用上述已經建立的淬滅校正曲線獲取未知樣品放射性活度的步驟：第一步：調整好樣品和光電倍增管320的距離，將未知樣品放在樣品瓶號的位置，記住位置；

第二步，進入能譜分析測量的界面，選擇「開始」鍵後，儀器開始測量，再對未知樣品進行測量；

第三步：測量界面樣品源計數分析求活度，根據上述建立的淬滅校正曲線的函數關係式e＝f(qip)，自動計算得到e值，

第四步，根據公式自動計算得到該樣品的活度dpm值(a0值)，可直觀顯示在測量界面內。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。