低本底α、β測(cè)量?jī)x規(guī)范

JJG853—20131低本底α、β測(cè)量?jī)x檢定規(guī)程1范圍本規(guī)程適用于采用固體閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器的低本底α、β測(cè)量?jī)x的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查,不適用于流氣正比計(jì)數(shù)器以及液體閃爍計(jì)數(shù)器等類(lèi)型測(cè)量?jī)x器的檢定。2引用文件本規(guī)程引用下列文件:JJF1035—2006電離輻射計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義GB/T11682—2008低本底α和/或β測(cè)量?jī)xISO9697:2008水質(zhì)無(wú)鹽水中總β活度測(cè)量厚源法(Waterquality-Measure-mentofgrossbetaactivityinnon-salinewater-Thicksourcemethod)ISO18589-6:2009環(huán)境中放射性活度測(cè)量土壤第6部分:總α與總β的活度測(cè)量(Measurementofradioactivityintheenvironment-Soil-Part6:Measurementofgrossalphaandgrossbetaactivities)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)程;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位3.1術(shù)語(yǔ)3.1.1儀器本底instrumentalbackground儀器正常工作狀態(tài)下,測(cè)量無(wú)放射性污染的空樣品盤(pán)時(shí)的示值。3.1.2表面發(fā)射率surfaceemissionrate放射源在2π球面度內(nèi)的發(fā)射率。3.1.3標(biāo)準(zhǔn)平面源referenceplanesources性質(zhì)和活度在某一確定的時(shí)間內(nèi)都是已知的,并能用作參考的固態(tài)平面放射源。3.1.4探測(cè)效率detectionefficiency在一定探測(cè)條件下,探測(cè)器測(cè)得的計(jì)數(shù)率與被測(cè)源發(fā)射率的比值。3.1.5串道比interfereratio(crosstalk)儀器測(cè)量單一α或β標(biāo)準(zhǔn)源時(shí),在β道或α道的計(jì)數(shù)與α和β道的總計(jì)數(shù)之比。3.2計(jì)量單位3.2.1[源]表面發(fā)射率每分鐘2π球面度,符號(hào):(min·2πsr)-1。3.2.2單位面積平均本底計(jì)數(shù)率每平方厘米分鐘,符號(hào):cm-2·min-1。JJG853—201324概述低本底α、β測(cè)量?jī)x主要由探測(cè)器單元、信號(hào)處理單元和屏蔽單元等組成。測(cè)量時(shí),探測(cè)器記錄入射的α、β粒子,計(jì)數(shù)率與樣品中核素活度成正比。探測(cè)器單元由主探測(cè)器、反符合探測(cè)器等構(gòu)成,置于屏蔽單元內(nèi)。信號(hào)處理單元由計(jì)算機(jī)和測(cè)量主機(jī)構(gòu)成。屏蔽單元一般由鉛和鋼等材料制成。低本底α、β測(cè)量?jī)x主要應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)、食品衛(wèi)生、環(huán)境放射性評(píng)價(jià)與輻射防護(hù)等領(lǐng)域。5計(jì)量性能要求5.1儀器本底5.1.1單位面積的α粒子計(jì)數(shù)率≤0.017cm-2·min-1。5.1.2單位面積的β粒子計(jì)數(shù)率≤0.5cm-2·min-1。5.2探測(cè)效率5.2.1對(duì)于α≥65%。5.2.2對(duì)于β≥35%。5.3重復(fù)性5.3.1對(duì)于α≤2.5%。5.3.2對(duì)于β≤3.5%。5.4串道比5.4.1α射線(xiàn)對(duì)β道≤3%。5.4.2β射線(xiàn)對(duì)α道≤1%。6通用技術(shù)要求6.1外觀(guān)和標(biāo)識(shí)6.1.1儀器外觀(guān)不應(yīng)有影響其計(jì)量性能的外觀(guān)缺陷。6.1.2儀器應(yīng)標(biāo)明制造廠(chǎng)商或商標(biāo)、規(guī)格型號(hào)、出廠(chǎng)編號(hào)和計(jì)量器具制造許可證編號(hào)等信息,其標(biāo)識(shí)應(yīng)牢固、清晰。7計(jì)量器具控制計(jì)量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。7.1檢定條件7.1.1計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)7.1.1.1α標(biāo)準(zhǔn)平面源α標(biāo)準(zhǔn)平面源的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。JJG853—20133表1α標(biāo)準(zhǔn)平面源的技術(shù)指標(biāo)核素規(guī)格表面發(fā)射率表面發(fā)射率擴(kuò)展不確定度241Am、239Pu或210Po外徑:?20mm~?35mm,活性區(qū):?18mm~?25mm,厚度:1mm(2.0E+04~1.2E+05)(min·2πsr)-1不大于3.0%(k=2)7.1.1.2β標(biāo)準(zhǔn)平面源β標(biāo)準(zhǔn)平面源的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。表2β標(biāo)準(zhǔn)平面源的技術(shù)指標(biāo)核素規(guī)格表面發(fā)射率表面發(fā)射率擴(kuò)展不確定度90Sr/90Y外徑:?20mm~?35mm,活性區(qū):?18mm~?25mm,厚度:1mm(2.0E+04~1.2E+05)(min·2πsr)-1不大于3.0%(k=2)7.1.2環(huán)境條件7.1.2.1溫度:(16~28)℃7.1.2.2相對(duì)濕度:≤85%7.1.2.3環(huán)境γ輻射空氣比釋動(dòng)能率:≤0.25μGy/h7.1.2.4無(wú)影響正常工作的機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾。7.2檢定項(xiàng)目檢定項(xiàng)目見(jiàn)表3。表3檢定項(xiàng)目一覽表檢定項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查外觀(guān)和標(biāo)識(shí)+++儀器本底+++探測(cè)效率+++重復(fù)性+++串道比++-注:“+”為應(yīng)檢定的項(xiàng)目,“-”為可不檢定的項(xiàng)目。7.3檢定方法7.3.1外觀(guān)和標(biāo)識(shí)目測(cè)被檢儀器外觀(guān),應(yīng)符合6.1。7.3.2儀器本底被檢低本底α、β測(cè)量?jī)x開(kāi)機(jī)預(yù)熱至少30min。將無(wú)放射性核素污染的樣品盤(pán)放入JJG853—20134測(cè)量室進(jìn)行本底測(cè)量。測(cè)量時(shí)間一般不少于24h,或α的累計(jì)計(jì)數(shù)不小于25,β的累計(jì)計(jì)數(shù)不小于100,按式(1)計(jì)算被檢儀器的本底。(1)Bα(β)=(1)式中:Bα(β)—單位面積α(或β)本底計(jì)數(shù)率,min-1;N0α(β)—α(或β)本底總計(jì)數(shù);T0α(β)—α(或β)本底累計(jì)測(cè)量時(shí)間,min;S—有效探測(cè)面積,cm2。7.3.3探測(cè)效率將α(或β)標(biāo)準(zhǔn)平面源置于樣品盤(pán)中心,使源表面盡量接近但不超過(guò)樣品盤(pán)的上沿,固定平面源。設(shè)置儀器的測(cè)量次數(shù)及單次測(cè)量時(shí)間,使得用于計(jì)算探測(cè)效率的累計(jì)總計(jì)數(shù)不小于40000,按式(2)計(jì)算被檢儀器的探測(cè)效率。εα(β)=(-)/Aα(β)×100%(2)式中:εα(β)—儀器α(或β)探測(cè)效率;Nα(β)—α(或β)累計(jì)計(jì)數(shù);Tα(β)—測(cè)量α(或β)源的累計(jì)時(shí)間,min;Aα(β)—α(或β)標(biāo)準(zhǔn)平面源在檢定時(shí)的表面發(fā)射率,(min·2πsr)-1。探測(cè)效率檢定結(jié)果應(yīng)給出擴(kuò)展不確定度。7.3.4重復(fù)性重復(fù)性測(cè)量條件下,用被檢儀器測(cè)量α(或β)標(biāo)準(zhǔn)平面源,設(shè)置單次測(cè)量時(shí)間使得單次測(cè)量計(jì)數(shù)約為4000左右,重復(fù)測(cè)量不少于10次,按式(3)計(jì)算相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差。1XV=1X式中:V—重復(fù)性;2i (X-X)2ii=1n-1×100%(3)Xi—第i次的測(cè)量計(jì)數(shù),i=1,2,3...,n(n≥10);X—n次測(cè)量計(jì)數(shù)的平均值。7.3.5串道比根據(jù)探測(cè)效率測(cè)量數(shù)據(jù),按式(4)計(jì)算α射線(xiàn)對(duì)β道的串道比,按式(5)計(jì)算β射線(xiàn)對(duì)α道的串道比。χα→β=(4)JJG853—20135(5)χβ→α=(5)式中:χα→β—α射線(xiàn)對(duì)β道的串道比;Nα→β—測(cè)量α標(biāo)準(zhǔn)平面源時(shí),β道的計(jì)數(shù);Nα—測(cè)量α標(biāo)準(zhǔn)平面源時(shí),α道的計(jì)數(shù);χβ→α—β射線(xiàn)對(duì)α道的串道比;Nβ→α—測(cè)量β標(biāo)準(zhǔn)平面源時(shí),α道的計(jì)數(shù);Nβ—測(cè)量β標(biāo)準(zhǔn)平面源時(shí),β道的計(jì)數(shù)。7.4檢定結(jié)果的處理檢定合格的低本底α、β測(cè)量?jī)x發(fā)給檢定證書(shū),檢定證書(shū)應(yīng)注明檢定條件和檢定結(jié)果;檢定不合格的低本底α、β測(cè)量?jī)x發(fā)給檢定結(jié)果通知書(shū),并注明不合格項(xiàng)目。7.5檢定周期低本底α、β測(cè)量?jī)x檢定周期一般不超過(guò)24個(gè)月。JJG853—20136附錄A檢定記錄格式式樣低本底α、β測(cè)量?jī)x檢定記錄儀器名稱(chēng)型號(hào)/規(guī)格出廠(chǎng)編號(hào)生產(chǎn)廠(chǎng)家檢定日期證書(shū)編號(hào)檢定依據(jù)的技術(shù)文件檢定環(huán)境條件溫度:℃相對(duì)濕度:%環(huán)境γ輻射空氣比釋動(dòng)能率:μGy/h計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)證書(shū)編號(hào)有效期標(biāo)準(zhǔn)源核素表面發(fā)射率(min·2πsr)-1參考時(shí)間α標(biāo)準(zhǔn)平面源β標(biāo)準(zhǔn)平面源檢定項(xiàng)目檢定結(jié)果合格判定外觀(guān)和標(biāo)識(shí)合格□不合格□儀器本底 測(cè)量時(shí)間min總計(jì)數(shù)有效探測(cè)面積cm-2計(jì)數(shù)率cm-2·min-1 α合格□不合格□β合格□不合格□重復(fù)性α合格□不合格□V1=β合格□不合格□V2=探測(cè)效率 測(cè)量時(shí)間min累計(jì)計(jì)數(shù)凈計(jì)數(shù)率/min-1探測(cè)效率/% α源,α道合格□不合格□β源,β道合格□不合格□串道比 串道比% α源,β道合格□不合格□β源,α道合格□不合格□檢定結(jié)論合格□不合格□檢定員核驗(yàn)員JJG853—20137附錄B檢定證書(shū)/檢定結(jié)果通知書(shū)第三頁(yè)式樣B.1檢定證書(shū)第三頁(yè)式樣證書(shū)編號(hào)××××××—××××序號(hào)被檢項(xiàng)目檢定結(jié)果1外觀(guān)和標(biāo)識(shí)2儀器本底3探測(cè)效率4重復(fù)性5串道比檢定結(jié)論:以下空白8B.2檢定結(jié)果通知書(shū)第三頁(yè)式樣證書(shū)編號(hào)××××××—××××序號(hào)被檢項(xiàng)目檢定結(jié)果合格判定1外觀(guān)和標(biāo)識(shí)2儀器本底3探測(cè)效率4重復(fù)性5串道比檢定不合格項(xiàng)目:以下空白JJG853—2013附錄C統(tǒng)計(jì)不確定度計(jì)算方法原子核衰變服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律,由此在測(cè)量中引入的不確定度稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)不確定度。由于存在此項(xiàng)不確定度,同樣條件下的測(cè)量結(jié)果只能在某一誤差范圍內(nèi)一致。由原子核衰變規(guī)律引起的測(cè)量誤差是一項(xiàng)隨機(jī)誤差,與采用何種測(cè)量?jī)x器無(wú)關(guān)。這項(xiàng)隨機(jī)誤差對(duì)于評(píng)估測(cè)量結(jié)果的可靠性具有重要意義,以下介紹統(tǒng)計(jì)不確定度的計(jì)算方法。如果對(duì)放射性樣品發(fā)射的粒子數(shù)進(jìn)行無(wú)限多次重復(fù)測(cè)量,那么測(cè)量結(jié)果將服從泊松分布,概率密度分布曲線(xiàn)如圖C.1所示。圖中,X軸表示粒子數(shù)測(cè)量值,Y軸表示出現(xiàn)某一測(cè)量值的概率。圖C.1放射性樣品發(fā)射率測(cè)量結(jié)果的概率密度分布測(cè)量結(jié)果與真值(數(shù)學(xué)期望)的偏差限用標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的倍數(shù)k·σ表示。根據(jù)泊松分布規(guī)律,如果某一時(shí)間段的測(cè)量總計(jì)數(shù)為n,那么標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為:σ=n(C.1)測(cè)量結(jié)果的誤差限為±(k·σ),即測(cè)量結(jié)果落在從n-k·σ到n+k·σ區(qū)間內(nèi)的概率如表C.1所示。表C.1放射性樣品測(cè)量結(jié)果的概率分布與包含因子κ的關(guān)系包含因子κ測(cè)量結(jié)果落在從n-k·σ到n+k·σ區(qū)間內(nèi)的概率落在從n-k·σ到n+k·σ區(qū)間外的概率1.000.68270.34131.650.90110.09892.000.95450.04553.000.99730.0027JJG853—2013標(biāo)準(zhǔn)偏差σ與測(cè)量總計(jì)數(shù)n的比值稱(chēng)為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差σr即:σr×100%=×100%(C.2)放射性活度測(cè)量領(lǐng)域,用σr近似表示統(tǒng)計(jì)不確定度。因?yàn)閷?shí)際測(cè)量的次數(shù)總是有限的,所以用實(shí)驗(yàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差表示統(tǒng)計(jì)不確定度,舉例說(shuō)明如表