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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τ169

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Tr181

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222Rn410

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-SorbE487

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1499

2.方法2500

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-32544

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-90551

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RIMS580

10.6.2.2连续波长激光RIMS582

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SPA645

（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SPA648

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—NMR745

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

13.5.2.1βIMAGER790

1.性能790

2.定量方法790

3.优点791

4.缺点791

5.应用791

13.5.2.1βIMAGER792

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ViewLux795

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

14.4.190Sr812

14.4.290Tc813

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