电离辐射环境监测的物理方法探讨

赵睿 王慧

摘要：随着公众环境保护意识的提高，这时对环境监测的要求也随之提高，环境监测的重要性也日益突出。本文主要分析了一些常见的电离辐射环境物理监测方法，其主要包括对环境辐射场的测量以及对环境样品的测量分析。

关键词：电离辐射；环境监测；物理方法

Abstract: with the improvement of public environmental protection consciousness, then to the requirements of environmental monitoring is getting higher and higher, and the importance of environmental monitoring has become more obvious. This paper mainly analyses some common ionizing radiation environment physical monitoring method, its main including environmental radiation field measurement and analysis of environmental samples measurement.

Keywords: ionizing radiation; Environmental monitoring; Physical methods

中图分类号： X83 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

环境辐射场的直接测量主要是对环境中放射性核素发射的X射线和γ射线在空气中吸收剂量率进行测量；若环境中的核素所发射的以β射线为主，这时可以直接对活度的浓度进行测量，但是在进行β射线的测量时可能会出现轫致辐射。对环境样品的测量分析即就是为了得到核素在环境介质中的活度浓度而对不同环境介质中的核素进行测量分析。

对电离辐射环境外照射的测量

通常在辐射环境中有人工核素、天然核素以及宇宙射线存在，它们以不同的状态分布在各种食物和环境介质中。其中人工核素主要有137Cs和90Sr；天然核素主要有40K、钍系以及铀系。通常从十几keV到3MeV的γ射线是直接可以探测到的环境辐射，其会随着环境介质的不同而出现不同的变化。

1.1γ射线空气吸收剂量率就地即时测量

进行该测量主要是为了得到辐射环境的相关资料并对其可能对该环境造成的污染情况检测出来。在环境外照射监测中所有的仪表必须要满足以下的要求：①灵敏度和精密度高同时要具有长期稳定性；②同一型号的设备必须具有一致性；③具有合适的响应能力以及对不同辐射的响应，要能区分出非待测辐射；④具有能量分辨率同时角响应不大；⑤要具有连续累计测量的能力同时可以实现剂量率随时间的变化的自动记录；⑥具有较强的环境适应能力；⑦功耗低便于携带，自动化程度要高。目前γ射线空气吸收剂量率仪主要的类型有计数管型、塑料闪烁体型以及高气压电离室型这三种类型的剂量率仪。其中球形高压电离室具有灵敏度高、自身本底低、具有良好的长期稳定性，基本上不存在角响应的影响而且能量响应较好，尤其是对宇宙射线和γ射线电离成分剂量响应接近，这对γ射线剂量率的测量是非常重要的，由于其具有很多的优点，在环境监测中得到了极为广泛的应用；塑料闪烁体剂量率仪的能量响应特性较好、灵敏度高而且重量小携带方便，但是对于宇宙射线的响应需要参照其他的仪表进行修正，而且在很大程度上会受到温度的影响，稳定性变化通常在正负百分之六的范围之内，目前我国这种仪器较多；计数管型γ射线剂量率仪脉冲输出信号大、稳定性好、温度适应性强而且功耗低，利用能力补偿技术对能量响应特性进行改善可使其成为具有较高灵敏度的γ辐射剂量仪，但是该种仪器对γ射线计数效率和宇宙射线高能带电粒子相差较大，因此使用其对γ射线剂量率的测量中应采用一定的补偿措施。从以上的分析中可以看出，这三种仪器各种都有自身的优点和不足，在选择的时候要根据实际情况。

1.2辐射环境γ外照射累积剂量的测量

进行该测量是为了获得完整的辐射剂量数据，这对辐射环境以及相关人员受到辐射外照射剂量的评价有着重要的作用和意义，通常在环境累积剂量的测量中会使用热释光剂量计，其是以LiF和CaSO4为主要材料的。首先，在使用热释光剂量计之前要做好准备工作，即就是要选定合适的热释光剂量计元件以及测量仪，然就可以根据相关规定中的测量方法，在清洗干净之后对其元件的性能进行检验和测量；其次，热释光剂量计的筛选与刻度的确定，完成热释光剂量计的清洗之后按要求退火，然后对本底进行测量，使用137Cs进行照射之后将热释光剂量计的大小测量出来，将本底的平均值在5％-10％范围内的热释光剂量计选择出来，为了确保测量的准确性，最好重复操作两次，最终将本底低分散性小的热释光剂量计筛选出来，然后经过相关部门将校准系数定出，元件退火之后将其放在干净的容器中再放进厚度为十厘米的铅室中以供备用；最后，要进行热释光剂量计的包装以及测量点的布设，元件在使用之前，要使其保持清洁并进行密封包装编号，同时要控制好包装材料的厚度。在布设中应以核设施为中心以不同方位和距离分成多个扇形区布点，所布设的点位做好能真实的反映出被测的环境，要确保其所在区域是平整的同时不会受到周围建筑物屏蔽的影响。

对环境样品总放射性的测量

2.1总α放射性的测量

对环境介质中总α放射性的测量通常成本低，给出的结果快，对于大量的放射性样品来说具有较强的筛选作用，这样可以节省大量的时间、人力和物力，因此作为环境放射性监测的主要方法之一。在一些相关的规范和方案中已经把环境样品中的α放射性作为监测的项目。首先，测量方法的确定，通常对α放射性的测量可以通过厚层样法、中间层厚度样法以及薄层样法这三种方法来完成测量，具体在选择使用的时候主要是各级样品的厚度；其次，选择α标准源和效率的测定，不同核素的α离子的能量也是各不相同的，因此样品厚度以及仪器对其探测效率和离子能量之间是有直接关系的，所以在实际测量中通常会使用相对比较法。主要样品源和标准源的几何形状相似、基质的原子序数相近，可以将其放在同一测量装置中的相同几何条件下进行比较测量，最后将被测样品的活度浓度计算出来，同时测量的结果要注明所使用标准源的类型。

2.2总β放射性的测量

β离子的能量是连续谱，不同的核素所发射的β离子的最大能量也是各不相同的，其比α离子的贯穿能力强很多，因此不宜采取薄样法和饱和层法，在测量时，一般都是在样品盘中将样品均匀的铺好，同时要控制好厚度。如果太厚就会损失大量的低能β，造成严重的测量误差。在进行β标准源的选择以及效率测定的时候，通常是以KCL作为标准物质来刻度仪器的总β探测效率，β标准源为40K、KCL粉末、以及90Sr-90Y。

2.3环境样品总α和总β的同时测量

通常可以使用平面型半导体探测器、闪烁探测器或者是正比计数器来实现总α和总β的同时测量。在测量中，分析固体样品时通常样品量都可以满足测量的要求。在对水样和气溶胶样品的总α和总β的测量中，如果水样和气溶胶含量较小，为了确保测量的准确性，可以通过固体物质标准对测量仪器进行刻度进而获得刻度系数，经过测量将总α和总β的放射性计算出来。

环境样品的核素分析

完成以上的测量，还应对环境样品的核素进行分析，也就是对样品中的特定核算以及含量的分析和测量。通常在样品中核素的含量都很少，尤其是含α和β核素的样品均需在放化分离之后再次测量，而含γ核素的样品通常可直接进行分析，但如果含量少依然需要再次测量。通常使用α、β、γ谱仪来实现对α、β、γ核素的测量分析。

4、结束语

综上所述，通常环境中的电离辐射主要包括α、β以及γ射线，文中对电离辐射环境的物理监测方法进行了分析，以实现对电离辐射环境的有效监测，同时可以为相关工作人员在测量时提供参考依据。

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