天然(ran)放(fang)射(she)性核素α射(she)線(xian)能(neng)譜(pu)特性

天然(ran)放(fang)射(she)性核素α射(she)線(xian)能(neng)譜(pu)特性

天然(ran)放(fang)射(she)性衰變(bian)系(xi)列(lie)中(zhong)，主要(yao)存(cun)在鈾(you)系(xi)、釷(tu)系(xi)以及錒系(xi)，三個系(xi)列(lie)中(zhong)，其(qi)母體(ti)核素的(de)半衰期(qi)都很(hen)長，因(yin)此(ci)在自(zi)然(ran)界中(zhong)廣泛(fan)存(cun)在(zai)。它(ta)們(men)都(dou)有壹(yi)個氣態放(fang)射(she)性核素，都(dou)為氡的(de)同(tong)位素，分(fen)別為²²²Rn、²²⁰Rn和²¹⁹Rn，其(qi)都能(neng)逸(yi)散，因(yin)而(er)它(ta)們(men)的(de)衰變(bian)子(zi)體(ti)可(ke)附(fu)著於物體(ti)表面(mian)，這些子(zi)體(ti)我們(men)稱(cheng)之為放(fang)射(she)性沈澱物。因此(ci)，實(shi)際應(ying)用中(zhong)在進(jin)行天(tian)然(ran)放(fang)射(she)性核素α能(neng)譜(pu)測量(liang)時，主要(yao)是對氡及其(qi)以後α衰變(bian)體(ti)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)進(jin)行測(ce)量(liang)。錒系(xi)總(zong)是與(yu)鈾(you)系(xi)共生(sheng)的(de)，但(dan)錒系(xi)中的(de)母體(ti)核素²³⁵U量(liang)很少，壹般情況(kuang)下(xia)，它對測量(liang)的影響(xiang)可(ke)不(bu)予(yu)考(kao)慮。因此(ci)，只考(kao)慮對鈾(you)系(xi)和釷(tu)系(xi)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)的測量(liang)。表5-1，表5-2分(fen)別為鈾(you)系(xi)、釷(tu)系(xi)衰變(bian)鏈(lian)中氡及其(qi)子(zi)體(ti)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)能(neng)量(liang)及半(ban)衰期(qi)^[2]。

表5-1 鈾(you)系(xi)222Rn及其(qi)子(zi)體(ti)衰變(bian)表(biao)

表5-2 釷(tu)系(xi)220Rn及其(qi)子(zi)體(ti)衰變(bian)表(biao)

從表(biao)5-1和表5-2看(kan)出，在鈾(you)系(xi)中，²²²Rn發(fa)生(sheng)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)能(neng)量(liang)為5.482MeV，在其(qi)能(neng)量(liang)附近只有²¹⁴Bi的(de)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)的能(neng)量(liang)(5.448MeV和5.512MeV)與(yu)其(qi)接(jie)近(jin)，但(dan)是由於其(qi)衰變(bian)幾率非常低(di)，約0.033%，因此(ci)，其(qi)影響(xiang)可(ke)忽(hu)略(lve)。理(li)論上假(jia)如(ru)測(ce)量(liang)系(xi)統有足(zu)夠的探測效率(lv)且射(she)線(xian)沒有能(neng)量(liang)損失射(she)到探(tan)測(ce)器(qi)上(shang)（因為Rn222氣體(ti)本(ben)身是不帶電的，所以實(shi)際上(shang)這個物理(li)條(tiao)件是不具(ju)備的(de)），則通過α能(neng)譜(pu)方式(shi)測(ce)量(liang)氡本(ben)身衰變(bian)的(de)產(chan)生(sheng)α粒子(zi)數來實(shi)現對氡(dong)的測(ce)量(liang)。²¹⁸Po發生(sheng)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)能(neng)量(liang)為6.002MeV，而且在鈾(you)系(xi)衰變(bian)鏈(lian)中，其(qi)附近不存(cun)在(zai)對(dui)其(qi)形(xing)成(cheng)幹擾的(de)α輻(fu)射(she)體(ti)。僅(jin)僅(jin)在(zai)釷(tu)系(xi)衰變(bian)鏈(lian)中，有²¹²Bi衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)能(neng)量(liang)(6.005MeV)與(yu)其(qi)接(jie)近(jin)。但(dan)由於其(qi)為²¹²Pb的衰變(bian)子(zi)體(ti)，由於²¹²Pb半衰期(qi)為10.64h，比(bi)²¹⁸Po的(de)半(ban)衰期(qi)長的(de)多(duo)，同(tong)時²¹²Bi半衰期(qi)為60.6分(fen)，也(ye)比(bi)²¹⁸Po的(de)半(ban)衰期(qi)長得(de)多(duo)，加(jia)上(shang)其(qi)衰變(bian)幾率只有33.7%，因(yin)此(ci)在實(shi)際測(ce)量(liang)工(gong)作中(zhong)，通(tong)過釷(tu)射(she)氣平衡(heng)時候Po212的(de)計數，扣(kou)除(chu)²¹²Bi對(dui)²¹⁸Po的測(ce)量(liang)影響(xiang)的影響(xiang)。²¹⁴Po發生(sheng)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)能(neng)量(liang)為7.687MeV，在鈾(you)系(xi)和釷(tu)系(xi)中均(jun)沒有其(qi)它核素對(dui)其(qi)產(chan)生(sheng)幹擾，因(yin)此(ci)其(qi)能(neng)量(liang)具(ju)有特(te)征性。在釷(tu)系(xi)中，²²⁰Rn發(fa)生(sheng)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)能(neng)量(liang)為6.282MeV，在其(qi)能(neng)量(liang)附近沒有其(qi)它核素能(neng)量(liang)對其(qi)形(xing)成(cheng)幹擾，在(zai)高能(neng)量(liang)分辨(bian)率(lv)的(de)α能(neng)譜(pu)測量(liang)系(xi)統中(zhong)，能(neng)分(fen)辨(bian)出(chu)其(qi)能(neng)量(liang)特征。但(dan)是由於²²⁰Rn半衰期(qi)短(duan)，其(qi)逸(yi)散距(ju)離很短(duan)。同(tong)時由於不帶電，也不能(neng)滿(man)足(zu)能(neng)譜(pu)測量(liang)的物理(li)條(tiao)件，因此(ci)也不(bu)適合對(dui)其(qi)進(jin)行能(neng)譜(pu)測量(liang)。²¹⁶Po發生(sheng)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)能(neng)量(liang)為6.774MeV，²¹²Po發生(sheng)α衰變(bian)產(chan)生(sheng)的(de)α粒子(zi)能(neng)量(liang)為8.785MeV，這兩個能(neng)量(liang)附近，在(zai)鈾(you)釷(tu)系(xi)中均(jun)沒有對(dui)其(qi)產(chan)生(sheng)幹擾的(de)核(he)素能(neng)量(liang)。因此(ci)，采(cai)用(yong)α能(neng)譜(pu)方式(shi)對(dui)其(qi)定(ding)性測量(liang)。