放射性分析手册 第2版PDF格式文档图书下载

第1章 核辐射及其与物质的相互作用和放射性同位素衰变 1

1.1引言 1

1.2粒子辐射类型 1

12.1a粒子 1

12.2负电子 9

12.3正电子 12

1.2.3.1N／Z比和核的稳定性 14

1.2.3.2正电子发射与电子俘获 14

1.2.4β粒子吸收和透射 15

12.5内转换电子 17

12.6俄歇电子 20

12.7中子辐射 21

1.27.1中子分类 21

1.27.2中子源 25

（1）a粒子引起的核反应 25

（2）自发裂变 25

（3）中子引起的裂变 26

（4）光中子（γ，n）源 27

（5）加速器源 28

（6）聚变 28

1.2.7.3中子与物质的相互作用 29

（1）弹性散射 29

（2）非弹性散射 31

（3）中子俘获 31

（4）去弹性反应 32

（5）核裂变 32

1.2.7.4中子衰减和截面 32

1.2.7.5中子衰变 35

1.3电磁辐射—光子 36

1.3.1二象性：波动和粒子 36

13.2γ辐射 38

13.3湮没辐射 40

1.3.4切伦科夫辐射 41

1.3.5X辐射 41

1.3.6轫致辐射 42

1.4电磁辐射与物质相互作用 44

14.1光电效应 44

1.4.2康普顿效应 44

1.4.3电子对产生 47

1.4.4光子联合作用 48

1.5阻止本领和传能线密度 53

1.5.1阻止本领 53

1.5.2传能线密度 56

1.6放射性同位素衰变 58

1.6.1半衰期 59

1.6.2一般衰变方程 64

1.6.3长期平衡 65

16.4暂时平衡 67

1.6.5非平衡 69

1.6.6复杂衰变纲图 69

1.7放射性单位和放射性核质量 70

1.7.1放射性单位 70

1.7.2放射性活度和放射性核质量的关系 71

1.7.3无载体放射性核素 72

参考文献 72

第2章 气体电离探测器 79

2.1气体电离辐射探测原理 79

2.2气体电离探测器特性 80

2.2.1电离室 80

2.2.2正比计数器 81

2.2.3盖革—弥勒计数器 81

2.3气体电离探测器工作特性定义 81

2.3.1计数效率 81

2.3.2能量分辨率 82

2.3.3分辨时间 82

2.3.4定位 82

2.4电离室 82

2.4.1电离室的工作模式 83

2.4.1.1工作于电流模式的电离室 83

2.4.1.2电荷积分电离室 83

2.4.1.3脉冲式电离室 83

2.4.2电离室示例和应用 84

2.4.2.1放射源的校准 84

2.4.2.2气体的测量 84

2.4.2.3Frisch栅网电离室 85

2.4.2.4电离室的辐射谱学 86

2.4.2.5驻极体探测器 86

2.4.2.6裂变电离室 87

2.5正比气体电离探测器 87

2.5.1正比计数器示例和应用 88

2.5.1.1总a-β计数，a-β甄别，以及使用正比气体电离计数器的辐射谱学 88

2.5.1.2位置灵敏正比计数器 90

（1）单丝正比计数器 90

（2）多丝正比计数器 91

（3）微条和微格电离计数器 91

2.5.1.3使用正比气体电离探测器的低水平计数技术 95

2.5.1.4在环境监测和保健物理中的应用 96

（1）水中的氡 96

（2）241Pu的测量 97

（3）55Fe的测量 97

（4）空气中的氚 97

（5）放射性锶 98

（6）保健物理 98

2.6盖革—弥勒计数器 99

2.6.1盖革—弥勒计数器的设计和特性 100

2.6.1.1充气 100

2.61.2猝灭 100

2.61.3坪 100

2.6.1.4应用 101

2.7专用型电离探测器 102

2.7.1中子探测器 102

2.7.1.1BF3管结构 103

2.7.1.2快中子探测器 104

（1）长中子计数器 105

（2）在裂变材料和放射性废物核分析中的中子计数 105

（3）水分测量 106

2.7.2多样品读出系统 106

2.7.3自给能探测器 107

2.7.4自猝灭流光探测器 107

2.7.5远程a探测器 108

2.7.6液体电离和正比探测器 109

2.7.7动态随机存取存储器（DRAM） 110

参考文献 110

第3章 固体核径迹探测器 120

3.1引言 120

3.2固体核径迹探测的基本原理和方法 122

3.2.1核径迹的物理和化学性质 122

3.2.1.1浅迹的形成 122

3.2.1.2通过化学和电化学蚀刻显现径迹 124

1.化学蚀刻（CE） 124

2.电化学蚀刻（ECE） 125

3.2.2径迹探测器种类和性质 126

3.22.1一般性质 126

3.2.2.2老化和环境效应 127

3.2.3径迹评估方法 128

3.2.3.1人工／视觉计数 128

3.2.32火花计数 129

3.2.3.3自动径迹评估的先进系统 130

3.2.4测量过程的基础 131

3.2.4.1显示效率 131

3.2.4.2灵敏度 132

3.2.4.3统计误差 132

3.2.4.4本底测量 132

3.2.4.5校准和标准化 133

3.3测量和应用 133

3.3.1地球和行星学 133

3.3.1.1氡测量 133

1.探测器对氡和氡子体的响应 135

2.测量类型 136

3.3.1.2裂变径迹断代 137

3.3.1.3行星学 138

1.*月球样品 138

2.陨石样品 139

3.3.1.4宇宙射线测量：粒子鉴别 140

3.3.2物理科学 141

3.3.21粒子谱 141

3.3.2.2重离子测量 142

3.3.2.3中子测量 143

1.热中子 144

2.快中子 145

3.3.2.4原子核和反应堆物理 145

3.3.2.5放射性成像 146

3.3.2.6元素分析和分布 148

3.3.3生物和医学科学 149

3.3.3.1辐射防护剂量学／保健物理 149

1氡剂量学 149

2.中子剂量学 150

3.重离子剂量学 151

3.3.3.2环境科学 151

1.水、牛奶、土壤和植物等的铀和镭浓度的测量 151

2.环境中的钚 152

3“强放射性粒子”测量 152

3.3.3.3癌症诊断和治疗 152

3.4结论 154

3.5致谢 155

参考文献 155

第4章 半导体探测器 165

4.1引言 165

4.1.1充气电离室 165

4.1.2半导体探测器 165

4.1.3Ge和Si探测器的基本差异 167

4.1.3.1能隙 167

4.13.2原子序数 167

4.1.3.3半导体材料的纯度或电阻率 168

4.1.3.4电荷载流子的寿命τ 169

4.2Ge探测器 169

4.2.1高纯锗探测器 169

4.2.2典型的γ谱分析 170

4.2.2.1发射Eγ＜1022keV单能γ射线源的谱 170

4.2.2.2至少发射一条能量≥1022keV的多能γ射线源的谱 171

4.22.3峰相加 173

4.2.2.4真符合相加效应 173

1.简单情况的真符合修正 174

2.用CanberraGenie2000软件进行真符合修正 175

3.使用Ortec的γ软件进行真符合修正 176

4.2.2.5Ge逃逸峰 176

4.2.3Ge探测器的标准特性 177

4.2.3.1能量分辨力 177

1.电子学噪声贡献（FWHM）elect和它的时间行为 177

2.机械振动和外部RF噪声的干扰 179

3.峰变坏的其他来源 179

4.高斯峰形 180

4.2.3.2峰康比 181

4.2.3.3探测器效率 181

1.几何效率因子 181

2.本征效率εi和透射Tr 181

3.相对效率 182

4.实验效率曲线 183

5.效率的数学计算 184

4.2.4本底和降低本底 185

4.2.4.1有源本底 185

4.2.4.2无源本底 185

1.人造同位素 185

2.天然同位素 186

4.2.4.3源自宇宙的本底 199

1.“瞬发”，连续干扰本底 199

2.中子诱发“瞬发”分立的γ射线 199

3“缓发”r射线 199

4.2.4.4减小本底 199

1.被动减小本底 199

2.主动减小本底 200

4.2.5探测器的选择 201

4.2.5.1通用标准 201

4.2.5.2井型Ge探测器 202

4.2.5.3对同轴探测器的“相对效率”限制 202

4.2.5.4宽能锗或“BEGe”探测器 203

4.3Si探测器 204

4.3.1Si（Li）X射线探测器 204

4.3.2Si带电粒子探测器 204

4.3.2.1a探测器 205

1.影响分辨力和效率的因素 206

2.影响污染和稳定性的因素 208

3.探测器系统的稳定性 208

4.最小可探测活度（MDA） 209

4.3.2.2电子谱学和β计数 209

4.3.2.3连续空气监测 210

1.光密封和抗有害环境能力 211

2.效率 211

3.在连续空气监测中的本底和MDA问题 212

4.4半导体探测器的谱分析 213

4.4.1样品制备 213

4.4.1.1a谱学的样品制备 214

1.样品制备 214

2.化学分离 218

3.预处理 220

4.4.1.2用于γ谱学的样品制备 222

4.4.2分析——分析的考虑 223

4.4.2.1在a谱测量中分析的考虑 223

4.4.2.2在γ谱学中的分析考虑 225

1.峰定位 226

2.峰面积分析 228

3.峰面积修正 230

4.效率计算 232

5.核素识别和活度计算 232

参考文献 235

第5章 液体闪烁分析：原理和实践 241

5.1引言 241

5.2基本理论 241

5.2.1闪烁过程 241

5.2.2a，β和γ射线在液闪计数器中的相互作用 243

5.2.3切伦科夫光子计数 245

5.3液体闪烁计数器（LSC）或者液体闪烁分析器（LSA） 245

5.4液体闪烁计数器中的猝灭 249

5.5液体闪烁计数中的猝灭校正方法 251

5.5.1内标法（IS） 251

5.5.2特征样品谱法 252

5.5.2.1样品道比（SCR） 252

5.5.2.2组合内标法和样品道比法（IS-SCR） 254

5.5.2.3样品谱猝灭指示参数 254

5.5.2.3.1样品谱指数（SIS） 254

5.5.2.3.2同位素谱猝灭参数或者SQP（I） 256

5.5.2.3.3同位素非对称猝灭参数或者AQP（I） 257

5.5.3外标猝灭指示参数 257

5.5.3.1外标道比（ESCR） 258

5.5.3.2H数（H＃） 258

5.5.3.3相对脉冲高度（RPH）和外标脉冲（ESP） 260

5.5.3.4外标谱猝灭参数或者SQP（E） 261

5.5.3.5外标转换谱指数（tSIE） 262

5.5.3.6G数（G＃） 264

5.5.4猝灭标准和猝灭校正曲线的制备和使用 266

5.5.4.1猝灭标准的制备 266

5.5.4.2猝灭校正曲线的制备 268

5.5.4.3使用猝灭校正曲线 269

5.5.5联合化学和颜色猝灭校正 269

5.5.6直接dpm法 270

5.5.6.1传统的积分计数法（CICM） 270

5.5.6.2改进积分计数法（MICM） 272

5.5.6.314C的效率示踪（ET） 273

5.5.6.4多变量校准 274

5.5.6.5其他直接dpm方法 275

5.6X射线，γ射线，原子电子和正电子发射体的分析 276

5.7液闪计数中的常见干扰 278

5.7.1本底 279

5.7.2猝灭 279

5.7.3混合放射性核素 279

5.7.4荧光 280

5.7.4.1生物荧光 280

5.7.4.2光子荧光和化学荧光 280

5.7.4.3荧光控制、补偿和消除 282

5.7.4.3.1化学方法 282

5.7.4.3.2温度控制 282

5.7.4.3.3计数区域设置 282

5.7.4.3.4延迟符合计数 283

5.7.5静电噪声 283

5.7.6壁效应 284

5.8多放射性核素分析 284

5.8.1传统的双和三放射性核素分析 285

5.8.11排除法 285

5.8.1.2包含法 285

5.8.2数字重叠法（DOT） 290

5.8.3全谱dpm（FS-dpm） 290

5.8.4多放射性核素分析的建议 292

5.8.5统计和内插方法 292

5.8.5.1最可几值原理 293

5.8.5.2谱反卷积和内插 296

5.5.2.1谱拟合 297

5.8.5.2.2谱反卷积 297

5.8.5.2.3谱内插值 298

5.8.5.3多变量校准 300

5.9放射性核素校准 302

5.9.1CIEMAT／NIST效率示踪 302

5.9.1.1理论和原理（3H作为示踪剂） 303

5.91.2过程 305

5.9.1.3闪烁液物理和化学稳定性 309

5.9.1.4潜在的通用应用 309

5.9.1.5电离猝灭和效率计算（3H或者54Mn示踪） 312

5.9.24πβ-γ符合计数 314

5.9.3三双符合比（TDCR）效率计算技术 314

5.9.3.1原理 314

5.9.3.2实验条件 317

5.10中子／γ射线测量和甄别 318

5.10.1探测器的特征和属性 318

5.10.2中子／γ射线（n／γ）甄别 323

5.10.2.1脉冲形状甄别（PSD） 323

5.10.2.2飞行时间（TOF）谱 324

5.11微板闪烁和荧光计数 325

5.11.1探测器设计 325

5.11.2光干扰 325

5.11.3减少本底 326

5.11.4应用 327

5.11.4.1液闪分析器（LSA） 327

5.11.4.2固体闪烁微板计数 328

5.11.4.3闪烁亲近分析（SPA） 328

5.11.4.4荧光分析 328

5.11.4.5受体结合和细胞繁殖分析 328

5.115dpm方法 329

5.11.6优缺点 329

5.12光子电子排除a液闪（PERALS）谱仪 330

5.13同时aβ分析 332

5.13.1确定最优PDD设置 333

5.13.2a-β漏失修正和活度计算 334

5.13.3在PDA中优化a-β甄别 334

5.13.4在a-β甄别中的猝灭效应 336

5.14在密集（液态）的稀有气体中的闪烁 336

5.15放射性核素识别 338

5.16空气荧光计数 340

5.17液闪计数器性能 342

5.17.1仪器标准化和校准 343

5.17.2评定LSA性能 343

5.17.3优化LSC性能 344

5.17.3.1计数区域优化 344

5.17.3.2小瓶尺寸和类型 346

5.17.3.3闪烁液选择 347

5.17.3.4计数时间 347

5.17.3.5减少本底 348

1.温度控制 348

2.地下计数实验室 348

3.屏蔽 348

4.脉冲甄别电子学设备 349

5.18结论 350

参考文献 350

第6章 环境液体闪烁分析 373

61引言 373

6.2低水平液体闪烁计数原理 374

6.2.1本底源 374

6.2.2降低本底的方法——就仪器考虑 374

6.2.2.1加强的被动／分级屏蔽 375

6.2.2.2主动防护探测器 375

6.2.2.3脉冲甄别电子学 376

1.脉冲形状分析（PSA） 376

2.脉冲幅度比（PAC） 376

3.时间分辨液体闪烁计数（TR-LSC） 377

6.2.2.4TR-LSC准主动探测器保护装置 378

1.慢闪烁塑料 378

2.锗酸铋（BGO） 378

6.2.2.5计数区域优化 379

1.在稳定猝灭状态下的区域优化过程和需求 379

2.不同猝灭状态下的计数区域优化 379

6.2.2.6过程优化 379

6.2.3降低本底方法——需要考虑小瓶，小瓶支架和闪烁液 381

6.2.3.1小瓶 381

6.2.3.2小瓶支架 382

6.2.3.3闪烁液选择和最佳化 382

6.2.4降低本底方法——环境 383

6.3a／β甄别 383

6.3.1a／β区分原理 383

6.3.2a／β仪器 384

6.3.2.1PERALS？谱仪 385

6.3.2.2具有脉冲形状甄别能力的常规LS谱仪 385

1.Wallac（现在是PerkinElmer生命与分析科学公司） 386

2.Packard仪器公司（现在是PerkinElmer生命与分析科学公司） 386

3.BeckmanCoulter公司 387

6.3.3考虑闪烁液和小瓶 387

6.3.3.1闪烁液选择 387

1.水相接受闪烁液 387

2.萃取闪烁体 387

63.32小瓶选择 388

6.3.4a／β校准 388

6.3.4.1误分类计算 388

6.3.4.2误分类百分比的猝灭和猝灭校正 390

6.4发射β的放射性核素分析 391

6.4.*1氚（3H） 391

6.4.1.1环境中的来源 391

6.4.1.2样品制备和分析 391

1.样品保存 391

2.样品制备 391

6.4.1.3样品提纯／萃取技术 392

6.4.1.4参考本底水 393

6.4.1.5标准 393

6.4.1.6质量控制 394

6.4.1.7质量保证 394

6.4.2放射性碳（14C） 395

6.4.2.1环境中的来源 395

6.4.2.2样品制备和分析 395

1.样品制备 395

2.标准（主要用于14C测定年代） 396

3.质保 397

4.结果计算和放射性碳约定 397

6.4.3镍-63（63Ni） 398

6.4.3.1环境中的来源 398

6.4.3.2样品制备和分析 398

6.4.4锶-89和锶-90／钇-90（89Sr和90Sr／90Y） 399

6.4.4.1环境中的来源 399

6.4.4.2样品制备和分析 399

1.早期LSC方法 399

2.新近的LSA方法 400

3.切伦科夫计数方法 401

6.4.5锝-99（99Tc） 401

6.4.5.1环境中的来源 401

6.4.5.2样品制备和分析 402

6.4.6铅-210（210Pb）［铋-210（210Bi）和钋-210（210Po）］ 402

6.4.6.1环境中的来源 402

6.4.6.2样品制备和分析 403

1.用γ谱仪直接计数 403

2.间接测量其a发射子体（210Po） 403

3.间接测量其β-发射子体（210Bi） 404

6.4.7钍-234（234Th） 404

6.4.7.1环境中的来源 404

6.4.7.2样品制备和分析 406

6.4.8钚-241（241Pu） 407

6.4.8.1环境中的来源 407

6.4.8.2样品制备和分析 407

6.5利用具有脉冲形状甄别的常规LS谱仪分析a放射性核素 408

6.5.1总a测量 408

6.5.2镭-226（226Ra） 409

6.5.2.1环境中的来源 409

6.5.2.2样品制备和分析 409

6.5.3氡-222（222Rn） 410

6.5.3.1环境中的来源 410

6.5.3.2样品制备和分析 410

1.测量空气中的222Rn 410

2.水中的222Rn测量 410

6.5.4铀 411

6.5.4.1环境中的来源 411

6.5.4.2样品制备和分析 411

6.5.5超铀元素（Np，Pu，Am，Cm） 412

6.5.5.1环境中的来源 412

6.5.5.2样品制备和分析 412

参考文献 413

第7章 放射性活度的计数统计学 427

7.1引言 427

7.2统计分布 427

7.2.1泊松分布 427

7.2.2高斯分布 429

7.3样品分析结果 432

7.3.1真值的最优估计 432

7.3.2精度的最优估计 432

7.3.3误差传递 433

7.3.4平均值的准确度 434

7.3.5测量的合成 435

7.3.6结果的表述 437

7.3.6.1合成标准不确定度 437

7.3.6.2结果表述规则 438

7.4统计推断 438

7.4.1假设检验 438

7.4.2置信区间 440

7.4.3统计推断 440

7.4.3.1总体方差 440

7.4.3.2两个总体的方差 442

7.5回归 443

7.5.1线性回归 443

7.5.2置信区间和假设检验 445

76探测限 446

7.6.1临界水平 446

7.6.2γ谱 448

7.6.2.1高分辨γ谱 448

7.6.2.1.1假峰分布 449

76.2.1.2最小有效面积 449

7.6.2.1.3最小可探测面积 449

7.6.2.14最小计数时间 450

7.6.2.2低分辨γ谱 452

7.6.2.2.1单核素样品 452

7.6.2.2.2两个核素样品 453

7.6.2.2.3几个放射性核素的样品 453

参考文献 454

相关统计参考表格 456

第8章 液体闪烁分析样品制备技术 457

8.1引言 457

8.2LSC闪烁液组成 457

8.2.1溶剂 457

8.2.2闪烁体 459

8.2.3表面活性剂 460

8.2.3.1非离子型表面活性剂 460

8.2.3.2阴离子型表面活性剂 461

8.2.3.3阳离子型表面活性剂 461

8.2.3.4两性离子型表面活性剂 462

8.2.4闪烁液 462

8.3溶解 466

8.3.1阴离子类 466

8.3.2低离子强度缓冲液 466

8.3.3中离子强度缓冲液 467

8.3.4高离子强度缓冲液 467

8.3.5酸 468

8.3.6碱 469

8.3.7其他类型 469

8.4增溶溶解 472

8.4.1体系 472

8.4.2样品制备方法 472

8.4.2.1完整的组织 473

8.4.2.2肌肉（50～200mg） 473

8.4.2.3肝脏 474

8.4.2.4肾、心脏、腱、脑以及胃组织 474

84.2.5粪便 475

8.4.2.6血液 476

8.4.2.7Soluene-350增溶方法 476

8.4.2.8Solvable增溶方法 477

8.4.2.9植物物质 477

1.高氯酸-硝酸 477

2.高氯酸-过氧化氢 477

3.次氯酸钠 478

8.4.2.10电泳凝胶 478

1.淋洗 479

2.*溶解 479

85燃烧 481

8.6样品氧化和增溶技术比较 481

8.6.1增溶 482

8.6.2样品燃烧是什么 482

8.6.3优点和缺点 482

8.6.3.1增溶方法和适用性 482

1.增溶方法的典型优点 483

2.增溶方法的缺点 483

8.6.3.2样品燃烧方法和适用性 484

1.样品燃烧的优点 484

2.样品燃烧的缺点 485

8.7二氧化碳捕获阱和计数 485

8.7.1氢氧化钠 486

8.7.2海胺碱 486

8.7.3乙醇胺 487

8.7.4Carbo-SorbE 487

8.8生物样品 488

8.8.1尿 488

8.8.2血浆和血清 488

8.8.3匀浆 489

8.8.4增溶方法 489

8.8.5燃烧法 489

8.9过滤片和隔膜计数 489

8.9.1洗提情况 490

8.9.2样品收集和过滤片 490

8.9.3过滤片和膜的类型 491

8.9.4样品制备方法 491

8.9.4.1无洗提情况 491

8.9.4.2部分洗提情况 492

8.9.4.3完全洗提情况 492

8.10样品稳定性问题查找 494

8.10.1计数率下降 494

8.10.2计数率增加 494

8.10.3计数效率降低 495

811擦拭分析 495

8.11.1擦拭媒质和闪烁液 495

8.11.2规章 方面的考虑 496

8.11.3实际考虑 496

8.11.4擦拭试验的通用程序 497

8.12在液体闪烁计数中猝灭曲线的制作和使用 497

8.12.1化学猝灭 497

8.12.2颜色猝灭 498

8.12.3猝灭测量 498

8.12.4猝灭曲线 498

8.12.4.1猝灭曲线的制作 499

1.方法1 499

2.方法2 500

8.12.4.2在猝灭曲线使用中应注意的问题 501

8.12.4.3颜色猝灭 501

8.12.4.4猝灭曲线误差 501

8.12.4.5猝灭曲线的使用 503

参考文献 504

第9章 切伦科夫计数 508

9.1引言 508

9.2理论 509

9.3猝灭和猝灭校正 511

9.3.1内标准法 512

9.3.2样品道比法 512

9.3.3样品谱猝灭指示参数 514

9.3.3.1计数区域 514

9.3.3.2猝灭校正 514

9.3.4外标准猝灭校正 516

9.4切伦科夫计数参数 516

9.4.1样品的体积 516

9.4.2计数瓶 518

9.4.3波长转换剂 520

9.4.4折射率 522

9.4.5样品的物理形态 523

9.5干态切伦科夫计数 523

9.6用二氧化硅气凝胶分析放射性核素 526

9.7微井板型的切伦科夫计数 527

9.7.1样品与样品之间的影响 528

9.7.2样品体积的影响 528

9.7.3猝灭校正 529

9.8多放射性核素分析 531

9.8.1切伦科夫和液闪的相继分析 531

9.8.2用波长转换剂的切伦科夫分析 533

9.9放射性核素标准化 535

9.10γ射线探测 538

9.11粒子鉴别 540

9.11.1切伦科夫阈计数器 540

9.11.2环形影像切伦科夫（RICH）计数器 540

9.11.3传播时间（TOP）切伦科夫计数器 541

9.12在放射性核素分析中的应用 542

9.12.1磷-32 544

9.12.2锶-89和锶-90（钇-90） 545

9.12.2.189Sr和90Sr（90Y）的切伦科夫计数 545

9.12.2.2切伦科夫计数和液体闪烁的相继分析 547

（1）不加波长转换剂的相继分析 548

（2）用波长转换剂的相继分析 549

9.12.3不包含锶-89的锶-90（钇-90） 550

9.12.4钇-90 551

9.12.5其他应用 552

9.13优缺点 553

9.14建议 553

参考文献 554

第10章 放射性同位素质谱 565

10.1引言 565

10.2热电离质谱（TIMS） 566

10.2.1原理 566

10.2.2应用 567

10.2.2.1TIMS测定同位素比 567

10.2.2.2TIMS的高灵敏度测量 568

10.3辉光放电质谱（GDMS） 568

10.3.1原理 568

10.3.2应用 569

10.3.2.1痕量和大量的核样品分析 569

10.3.2.2环境中放射性同位素的测定 570

10.3.2.3同位素组成的测定 570

10.3.2.4深度测量 570

10.4二次离子质谱法（SIMS） 570

10.4.1原理 570

10.4.2应用 572

10.4.2.1粒子分析 572

10.42.2痕量分析 572

10.5电感耦合等离子体质谱（ICP-MS） 572

10.5.1原理和装置 572

10.5.2样品引入（进样） 575

10.5.2.1雾化 575

105.2.2连接装置 575

10.5.2.3激光消蚀 575

10.5.3对放射性核素的应用 576

10.6共振电离质谱（RIMS） 578

10.6.1原理 578

10.6.2RIMS系统和应用 580

10.6.2.1脉冲激光RIMS 580

10.6.2.2连续波长激光RIMS 582

10.7加速器质谱（AMS） 583

10.7.1原理 583

10.7.2应用 586

10.7.2.114C在考古学中用于放射性测定和其他应用 586

10.7.2.2AMS在地质和宇宙科学中的应用 586

10.7.2.3稀有气体分析 587

10.72.4AMS在生命科学中的应用 587

10.7.2.5AMS测量环境中长寿命的放射性核素 587

参考文献 588

第11章 固体闪烁分析 601

11.1引言 601

11.2固体闪烁原理 602

11.2.1固体闪烁体及其性质 602

11.2.2闪烁过程 605

11.2.2.1γ射线和X射线相互作用 605

11.2.2.2中子相互作用 607

11.2.2.3中微子相互作用 607

11.2.2.4重离子相互作用 608

11.2.3从探测体闪烁到电压脉冲的转换 608

11.3固体闪烁分析仪 609

11.3.1闪烁晶体探测体 610

11.3.1.1平面探测体 610

11.3.1.2井形探测体 610

11.3.1.3穿孔形探测体 612

11.3.2光倍增器 613

11.3.2.1打拿极光倍增器或光电倍增管（PMT） 613

11.3.2.2微通道板光倍增器 613

11.3.2.3半导体光倍增器 614

（1）p-i-n光电二极管 615

（2）雪崩光电二极管 617

（3）硅漂移光电二极管 619

（4）HgI2光电二极管 621

11.3.3脉冲高度甄别器 623

11.3.4单道分析器 623

11.3.5多道分析器 624

11.3.6其他器件 625

11.4固体闪烁分析的概念和原理 625

11.4.1γ射线谱 625

11.4.2计数和探测器效率 626

11.4.2.1计数效率 627

11.4.2.2探测器效率 627

（1）全能峰效率 627

（2）总或绝对效率 628

（3）相对全能峰效率 629

11.4.3和峰活度测定 629

11.4.4自吸收 631

11.4.5计数几何 632

11.4.6分辨 632

11.4.7本底 633

11.5自动固体闪烁分析仪 633

11.5.1自动γ分析 634

11.5.1.1多探测体设计 634

11.5.1.2多用户自动γ活度分析 635

11.5.1.3多γ发射核素分析 635

（1）双核素分析 636

（2）更复杂的多核素分析 637

11.5.2微井板闪烁分析 639

1.微井板中的固体闪烁计数 639

2.闪烁近程分析（SPA） 640

（1）基本原理 641

（2）免疫分析应用 641

（3）受体结合分析 644

（4）酶分析 645

（5）1536-井格式的SPA 645

（6）其他分析和SPA工具包 646

（7）颜色猝灭修正 646

（8）使用闪烁微井板的SPA 648

11.6中子的探测 649

11.6.1Gd2SiO5：Ce（GSO：Ce）闪烁体 649

11.6.2LiBaF3.Ce闪烁体 650

11.6.3Ce3＋-激活的硼酸盐 651

11.6.4氟化钡（BaF2）探测体 652

11.6.5其他闪烁体 652

11.7塑料介质中的闪烁 652

11.7.1塑料中的闪烁过程 653

11.7.2整体型塑料闪烁体 653

1.组成 654

2.辐射探测 655

（1）β探针和测量仪 655

（2）气体和液体流动探测器 655

（3）微球闪烁体 656

（4）可熔蜡闪烁体 656

（5）可熔塑料闪烁体 657

（6）X和γ辐射探测器 657

（7）中子探测器 658

11.7.3闪烁光纤探测器（SFDs） 660

1.基本原理 660

2.断层分析显像探测器 661

3.两维成像 662

4.中子和质子径迹探测器 663

5.用于闪烁光纤读出的雪崩光电二极管 663

6.多层闪烁光纤放射性监测仪 663

7.定向的中子闪烁光纤探测器 664

11.8闪烁玻璃光纤中子探测器 664

11.8.1基本原理 664

11.8.2探测器特征和性质 665

11.8.3应用 666

11.8.3.1n／γ和n／p场中的中子测谱 666

11.8.3.2中子束成像 667

11.8.3.3对核材料非法交易的监视器 667

11.8.3.4中子注量测量 667

11.9多球中子测谱 668

11.10卢卡斯（Lucas）室 670

11.11放射性核素标准化 671

11.11.14πβ-γ符合计数 671

11.11.2无窗夹心4π-CsI（Tl）测谱 673

11.12叠层闪烁体探测器 674

11.12.1a，β和γ射线或a，β（γ）射线和中子的同时计数 674

11.12.2远端玻璃光纤耦合的叠层闪烁体探测器 676

11.12.3低水平计数器 676

11.12.4n/γ／P场的同时计数 677

参考文献 678

第12章 流动闪烁分析 707

12.1引言 707

12.2基础FSA仪器方法 708

12.2.1HPLC和闪烁分析仪 711

12.2.2液体（均相）流动池 712

12.2.3固体（异相）流动池 713

12.2.4γ射线和PET流动池 715

12.2.4.1高能γ射线池 715

12.2.4.2低能γ射线池 715

12.2.4.3PET池 716

12.2.5窄孔和微孔流动池 717

12.2.6流动池选择标准 717

12.3流动闪烁计数原理 721

12.3.1计数率 721

12.3.2本底和净计数率 722

12.3.3计数效率和衰变率 723

12.3.3.1静态效率试验 723

1.与HPLC系统无关的方法 723

2.与HPLC系统有关的方法 724

12.3.3.2梯度效率试验 724

12.3.4最小可探测活度 725

12.3.5灵敏度、流动速度以及分辨率 726

12.3.6精度 726

12.3.7探测最优化 728

12.3.7.1多道分析 728

12.3.7.2化学发光探测和校正 728

12.3.7.3时间分辨液体闪烁计数（TR-LSC） 729

12.3.8仪器性能评价（IPA） 729

12.4流动闪烁体选择 730

12.5停止的流动探测 733

12.6应用 734

12.6.1单放射性核素分析 734

12.6.2双放射性核素分析 735

12.6.3a／β甄别 736

12.6.4在线FSA和质谱（MS） 738

12.6.4.1放射性—HPLC—FSA—MS仪器和接口 738

12.6.4.2代表性的数据 740

12.6.5在线FSA和核磁共振（NMR）谱学 741

12.6.5.1核磁共振谱学原理 741

12.6.5.2放射性—HPLC—FSA—NMR系统 742

12.6.5.3放射性—HPLC—FSA—NMR代表性的数据 743

12.6.6在线放射性—HPLC—FSA—MS—NMR 745

12.6.7在线核废物分析 746

12.6.7.13H流出水监测 746

12.6.7.290Sr和90Sr（90Y）分析 747

12.6.73其他核素 749

1.自动在线吸附柱萃取分离 749

2.在线毛细电泳分析 749

参考文献 749

第13章 放射性核素显像 761

13.1引言 761

13.2胶片放射自显影 761

13.2.1微观—宏观放射自显影 762

13.2.2胶片放射自显影方法的性能 762

13.2.2.1灵敏度 762

13.2.2.2分辨率 763

13.2.2.3线性动态范围 764

13.2.3定量方法 764

13.2.3.1优化技术 765

1.增感屏 765

2.荧光成像 765

13.2.3.2胶片放射自显影的优点 766

13.2.3.3胶片放射自显影的缺点 766

13.3磷屏显像 767

13.3.1磷屏技术 767

13.3.1.1磷屏化学 767

13.3.1.2机械扫描装置和集光光学部件 767

13.3.2磷屏系统的比较 768

13.3.2.1灵敏度 768

13.3.2.2分辨率 769

13.3.2.3线性动态范围 770

13.3.3定量方法 771

13.3.3.1优化技术 771

13.3.3.2磷屏成像的优势 773

13.3.3.3磷屏成像的缺点 774

13.3.4储磷屏成像的应用 774

13.3.4.1全身放射自显影 774

13.3.4.2受体放射自显影 775

13.3.4.3高分辨率蛋白凝胶电泳 776

13.3.4.4DNA微阵列分析 776

13.4电子放射自显影 778

13.4.1电子放射自显影技术 779

13.4.1.1MICAD探测器 779

13.4.1.2数字信号处理 779

13.4.2电子方式自显影的性能 780

13.4.2.1电子自动影像仪的灵敏度 780

13.4.2.2线性动态范围 781

13.4.2.3分辨率 781

13.4.3定量方法 782

13.4.3.1优化技术 782

1.校准 782

2.样品的放置 782

13.4.3.2电子放射自显影的优点 783

13.4.3.3电子放射自显影的缺点 784

13.4.4电子自动影像仪的应用 784

13.4.4.1代谢研究 784

13.4.4.2后标记DNA加合物检验 785

13.4.4.3凝胶迁移实验 786

13.4.4.4Northern杂交分析 787

13.4.4.5Southern杂交分析 788

13.5CCD照相 789

13.5.1CCD技术 789

13.5.2CCD数字β成像系统 789

13.5.2.1βIMAGER 790

1.性能 790

2.定量方法 790

3.优点 791

4.缺点 791

5.应用 791

13.5.2.1βIMAGER 792

1.性能 793

2.定量方法 793

3.优点 793

4.缺点 794

5.应用 794

13.5.2.3HTS成像系统：Leadseeker和ViewLux 795

1.性能 796

2.量化方法 796

3.优点 796

4.缺点 797

5.应用 797

13.6放射性核素显影的前景 798

参考文献 798

第14章 自动放射化学分离、分析和传感 805

14.1引言 805

14.2放射化学分离 805

14.2.1分离的必要性 805

14.2.2放射化学分离方法 806

14.2.3现代放射化学分离材料 807

14.3使用顺序进样流控技术的自动放射化学分析 807

14.3.1顺序进样流控技术 807

14.3.2顺序进样分离 808

14.3.3可替代的流体传送装置 809

14.3.4柱装置结构 809

14.3.5可更新分离柱 810

14.3.6探测 812

14.4放射化学分析示例 812

14.4.190Sr 812

14.4.290Tc 813

14.4.3锕系元素 814

14.4.4可更新分离柱的应用 816

14.5使用机器人技术的自动化 817

14.6用于核废物处理液流的自动化放射性核素分析器 818

14.7用于水监测的放射性核素传感器 820

14.7.1预浓缩型微柱传感器 820

14.7.299Tc（Ⅶ）传感器 821

14.8医用同位素的生产 823

参考文献 824

第15章 辐射剂量学 829

15.1引言 829

15.2量和单位 830

15.2.1基本量 830

15.2.2应用 832

15.3基本原理 833

15.3.1空腔理论的理论基础 833

15.3.2LVSpencer和FHAttix的贡献 836

15.3.3Burlin空腔理论 837

15.3.4Fano定理 839

15.4测量（物理剂量学） 840

15.4.1电离室 840

15.4.1.1自由空气电离室 840

15.4.1.2便携式R型、指型及空腔电离室 841

15.4.2照相剂量学 844

15.4.3热释光（TL）法 845

15.4.3.1氟化物 846

154.3.2硫酸盐 847

15.4.33硼酸盐 847

15.4.3.4氧化物 847

15.4.4光致发光（OSL）法 847

15.4.5量热法 848

15.4.6丙氨酸的电子顺磁共振（EPR）波谱法 848

15.5测量（生物剂量学） 849

15.5.1牙齿／骨骼的EPR波谱法 850

15.5.1.1EPR原理 850

15.5.1.2EPR剂量学基础 851

15.5.2细胞遗传技术 851

156应用 852

15.6.1个人剂量测定 852

15.6.2临床剂量测定 854

15.6.3材料加工 854

15.7未来发展的课题和机会 855

15.8附录 855

15.8.1组织中β剂量的测量 855

15.8.2中子剂量测量 856

参考文献 856

附录A：放射性同位素表 862

附录B：带电粒子射程与能量的相互关系 916

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