放射性核素標(biāo)準(zhǔn)品活度測定方法的比對研究

文章來源：http://www.tjpandora.cn 發(fā)布時間：2025-03-31 瀏覽次數(shù)：33

放射性核素標(biāo)準(zhǔn)品在核醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、核安全和基礎(chǔ)科學(xué)研究等領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。準(zhǔn)確測定放射性核素標(biāo)準(zhǔn)品的活度是確保其可靠性和溯源性的基礎(chǔ)，對于保證相關(guān)領(lǐng)域測量結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重大意義。然而，不同的活度測定方法存在各自的優(yōu)缺點和適用范圍，因此開展放射性核素標(biāo)準(zhǔn)品活度測定方法的比對研究，對于了解不同方法的測量特性、提高測量準(zhǔn)確度和促進(jìn)國際計量標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一具有重要價值。

主要活度測定方法概述

4π比例計數(shù)法

4π比例計數(shù)法是一種傳統(tǒng)的一級標(biāo)準(zhǔn)測量方法，具有較高的精確度。該方法利用4π幾何結(jié)構(gòu)的氣體電離室，通過測量放射源發(fā)出的α或β粒子，實現(xiàn)近乎100%的探測效率。其優(yōu)點在于測量結(jié)果直接可溯源，不需要效率校準(zhǔn)；缺點是對樣品制備要求高，且不適用于所有類型的核素。

液體閃爍計數(shù)法

液體閃爍計數(shù)法是目前廣泛應(yīng)用的活度測定方法，特別適用于β發(fā)射體的測量。其原理是將放射性樣品溶解或懸浮于閃爍液中，當(dāng)放射性衰變時釋放的能量轉(zhuǎn)化為光子，由光電倍增管探測并轉(zhuǎn)換為電脈沖。該方法的優(yōu)勢在于樣品制備簡便，檢測效率高；但受淬滅效應(yīng)影響較大，需要進(jìn)行嚴(yán)格的淬滅校正。

γ能譜法

γ能譜法利用高純鍺探測器或碘化鈉探測器測量γ射線的能量和強(qiáng)度，從而確定放射性核素的活度。該方法具有能量分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)的特點，適用于多核素樣品的同時測量。然而，γ能譜法需要進(jìn)行效率刻度，且受到幾何因素和自吸收效應(yīng)的影響。

電離室測量法

電離室測量法是一種相對測量方法，通過測量放射源在電離室中產(chǎn)生的電離電流來確定活度。該方法操作簡便，可重復(fù)性好，但需要使用已知活度的標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行校準(zhǔn)，屬于二級標(biāo)準(zhǔn)測量方法。

比對研究方法與結(jié)果分析

國際比對研究概況

國際計量組織如國際計量局（BIPM）和國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）定期組織放射性核素標(biāo)準(zhǔn)品活度測定方法的國際比對。近年來的比對研究表明，各主要測量方法之間的一致性不斷提高，大多數(shù)核素的測量結(jié)果差異在2%以內(nèi)，這反映了放射性計量水平的不斷提升。

典型核素比對案例

碳-14活度測定比對

碳-14是一種重要的β發(fā)射體，在放射性測年和生命科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。針對碳-14標(biāo)準(zhǔn)品的比對研究表明，液體閃爍計數(shù)法和4π比例計數(shù)法的測量結(jié)果差異通常小于1.5%。但在低能β發(fā)射體測量中，兩種方法的系統(tǒng)差異更為明顯，這主要與樣品自吸收和探測效率有關(guān)。

銫-137活度測定比對

銫-137是環(huán)境監(jiān)測中常用的參考核素。比對研究顯示，γ能譜法和電離室測量法對銫-137活度的測定結(jié)果一致性較好，差異通常在1%以內(nèi)。然而，當(dāng)樣品活度較低時，γ能譜法因其更高的靈敏度而顯示出明顯優(yōu)勢。

影響測量準(zhǔn)確度的因素分析

比對研究揭示了影響各種測量方法準(zhǔn)確度的主要因素：

1. 樣品制備質(zhì)量：樣品均勻性、純度和化學(xué)形態(tài)對測量結(jié)果有顯著影響。

2. 背景干擾：環(huán)境本底和儀器本底對低活度樣品的測量影響尤為明顯。

3. 探測效率校準(zhǔn)：對于相對測量方法，效率校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性直接決定了測量結(jié)果的可靠性。

4. 數(shù)據(jù)處理方法：包括符合校正、衰變校正和統(tǒng)計方法等，均可能引入系統(tǒng)誤差。

測量方法比對的意義與應(yīng)用

計量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一與溯源性建立

通過不同測量方法的比對，可以評估各國計量標(biāo)準(zhǔn)之間的等效性，促進(jìn)放射性計量標(biāo)準(zhǔn)的國際統(tǒng)一。同時，比對結(jié)果也為建立完整的溯源鏈提供了基礎(chǔ)，確保各級標(biāo)準(zhǔn)之間的有效傳遞。

測量不確定度評估

比對研究有助于全面識別和量化各種測量方法的不確定度來源，為不確定度評估提供實驗依據(jù)。通過分析不同方法之間的系統(tǒng)差異，可以改進(jìn)測量程序，減小測量不確定度。

方法優(yōu)化與新技術(shù)開發(fā)

比對結(jié)果反映了各種測量方法的性能特點和局限性，為方法優(yōu)化提供了方向。例如，針對液體閃爍計數(shù)法中淬滅效應(yīng)的研究，促進(jìn)了數(shù)字化液體閃爍計數(shù)技術(shù)的發(fā)展；而γ能譜法中探測效率標(biāo)定問題的研究，則推動了蒙特卡羅模擬在效率計算中的應(yīng)用。

結(jié)論與展望

放射性核素標(biāo)準(zhǔn)品活度測定方法的比對研究對于提高放射性計量的準(zhǔn)確性和可靠性具有重要意義。比對結(jié)果表明，雖然各種測量方法在特定條件下存在系統(tǒng)差異，但通過嚴(yán)格控制影響因素并采用合適的校正方法，可以實現(xiàn)高度一致的測量結(jié)果。

未來的研究方向包括：

1. 發(fā)展適用于新型短壽命醫(yī)用核素的快速準(zhǔn)確測量方法；

2. 提高極低活度環(huán)境樣品的測量靈敏度和準(zhǔn)確度；

3. 探索人工智能技術(shù)在放射性測量數(shù)據(jù)處理和不確定度評估中的應(yīng)用；

4. 加強(qiáng)國際合作，建立更加完善的放射性計量標(biāo)準(zhǔn)體系。

通過持續(xù)的方法比對研究與技術(shù)創(chuàng)新，將進(jìn)一步推動放射性計量科學(xué)的發(fā)展，為核能、醫(yī)療、環(huán)保等領(lǐng)域提供更加可靠的計量保障。