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放射性标准

经过精确测定、比对、公认的,可作为放射性活度计量标准的放射性物质或制品。放射性标准以单位时间内发生的核衰变数来计量,单位为贝可(Bq)。

简史

20世纪初,M.居里用铀矿石的放射性引起电离电流的大小来比较其含铀量并以10-11安为一个单位。1910年辐射学和电学大会决定成立一个委员会来建立镭的国际标准样品并由 M.居里和 O.赫尼希施密德分别承制。1911年镭标准开始问世,该镭标准是用称重法标定的,实属质量标准。但当测定了它们的衰变率之后,镭标准也就同时成为放射性活度标准,其单位为居里 (Ci)。1Ci定义为相当于1克镭(与子体平衡)的衰变率,其数值约为每秒 3.7×1010次衰变。实际上此值较1克镭衰变率高,故1950年第六届国际辐射学大会正式规定了以每秒3.700×1010次衰变为1Ci,从此放射性标准便与镭标准脱离而成为一种新的标准。1975年国际辐射单位与测量委员会为了将放射性标准统一于国际单位制(SI)体系,规定放射性活度单位为贝可(Bq)。

放射性活度的国际标准

作为放射性活度标准的镭标准停止使用后,国际上不再有标准样品作为放射性活度量值的基准了。各国只能根据自己的测量技术水平来建立本国的标准。为谋求国际统一,国际计量局采用了比对各国测量结果的方法,即将同一批的放射性样品分发给若干国家测量,各国将测量结果报告国际计量局,然后由国际计量局发布比对结果。这样,各国了解到本国测量结果与国际计量局发布的结果的差异后,即可进行某些校正。国际计量局还承接各国送测样品的测定工作。实际上国际计量局的测定值和公布的比对值就在起国际标准的作用。

标准的传递

各国的国家计量部门或相应的权威部门通常是运用自己的测量系统和通过国内和国际的比对来确定国内公认的标准。各专业或地区的计量部门就以上述标准来标定自己的测量系统。多数单位、尤其是应用放射性核素的部门并不都具有绝对测量系统,主要是依靠以上部门提供标准放射源作相对测量而开展工作。标准放射源除了具有一定的准确度外,通常还要求物理和化学性质稳定,放射性核素的半衰期较长,核纯度较高,从而有效使用期也较长。

标准放射源的刻度

是通过绝对测量或相对测量完成的。绝对测量是直接测量发射粒子并经过各种因素校正而得到活度值;相对测量是用已经准确刻度过的标准放射源为基准,进行测量比较而获得样品的活度值。作相对测量时,要求所用的仪器条件、几何位置、环境状况均保持相同,以减小测定误差。相对测量的误差包括所用标准源带来的误差和本次测量的误差,故其准确度较差。

标准放射源的准确度

一般是以测定结果的不准确度来表示。国际计量委员会不确定度工作组于1980年建议不准确度用有关的几个分量(分A类和B类)的数值来评定。A类──用统计方法计算的分量;B类──用其他方法计算的分量。A类分量用估计的方差S嵀(或估计的标准差Si)和自由度 vi来表征。B类分量用相当于统计法估计的方差的量U嵂表征,用像对待方差那样的方法处理U嵂,用像对待标准差那样的方法处理Uj

通常用合成方差的方法来表达合成不确定度,合成不确定度及其分量应该使用标准差的形式来表达。如需对合成不确定度乘以一个因子以获得综合不确定度时,所乘的因子也须加以说明。

标准放射源的品种

要提高相对测量的准确度,除了对仪器条件、几何位置、环境状况有严格要求外,还要求所用标准放射源的核素和待测的样品尽可能相同或者射线能量极相近。几何形状也是如此。故标准放射源的品种也很多。到80年代初,世界上已有近百种核素的标准放射源出售。标准放射源按形态分为固、液、气三类。

固体标准源

多为薄膜源,将适当的放射性溶液滴在有机薄膜底托上,再用绝对测量方法刻度而获得。其准确度高,总不确定度为1%左右,但牢固度较差,不便于传递。金属或塑料板源比较耐用,应用很广。这类源由于反散射、自吸收等原因,不能准确给出其活度值,通常只给出表面粒子发射率。其测定既可用相对法,也可用绝对法。绝对法测定值的总不确定度为1%~2%,相对法测定值的总不确定度为3%~5%。高活度的固体源用量热计作绝对测量时,可以给出其活度值,总不确定度约为2%。

液体标准源

即放射性标准溶液。通常是采用绝对测量方法准确测定出溶液的比活度值,然后分装入玻璃安瓿中提供使用的。放射性标准溶液的比活度测定值总不确定度一般在1%左右。有些核素半衰期较短,常用射线能量相近的长半衰期核素来模拟,称为模拟标准溶液,对所模拟核素的活度而言,其总不确定度在5%左右。放射性标准溶液适用性好,故其应用比其他两类标准放射源广得多。

气体标准源

是用绝对测量方法刻度、密封在适当包壳里的某些放射性气体,如14CO2、35Kr、133Xe等。其活度测定值的总不确定度为1%~3%。

标样

随着核科学技术的发展,上述几类标准放射源,在某些情况下并不适用,所以又出现了另一类标准样品,简称标样。这类标准样品是人工制备的,既与待测样品的化学、物理等特性相同或极其相似,又含有已知量的某些放射性核素,例如供环境保护和卫生保健部门作环境样品(如土壤、河水等)和食品样品(如牛奶、肉类等)监测用的标准样品等。

参考书目
    K. Siegbahn-Uppsala, ed., Proceedings of the First International Summer School on Radionucli-de Metrology, Nuclear Instruments & Methods,Vol.112,No.1~2, North-Holland,Amsterdam,1973.