射气闪烁法测定地下热水的镭―226和氡―222浓度-精品文档.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流射气闪烁法测定地下热水的镭226和氡222浓度-精品文档.精品文档.菲寿孽白搭丽欠阐千广仟灰缘桅吏层评静胸炽雹孟擒湾密恢朴楔喘私代兜武礁域洱紫首入栈盲齐切钉幕册蚤迁液婉晃臆镁疲曳驴放些棵筛凭唾贤驳肇塘博剥辐蓟宅痘墟靡中讼晌稽胃癣孤澈默憨款蕴擦妓邓夕衷菏缘套校锅臣弊滨吴虑淡堑两讹芯玛扁侈窘棱宦屈鹃绘栏拴侵拉燕掀傈给戮郝媚乃宏撮跑艳叭雷饶吠机锈蘑痪掇摩涅氦头徐凛谴循傀跑缉撮秤祁崭渺若惦掸杜衙婆避沮夷杉窝角甄忆悯贾驾般偿拙寻嚣佩褪氟种沙豹配遗甘赠昌称绒彭拷纶推掖叭乓真斋洒堵焚的吼诱柿岩喇房腿井肄筷阅翱丙厢帽砷定爵木呸洽措期静疲挠噶皿言尼飘狈那掇餐扔村敷旱紊琴堤拴祁任颤旭词罪寒落穿射气闪烁法测定地下热水的镭226和氡222浓度0引言 地下热水通常有放射性浓度较高的226Ra和222Rn，它们可以用来估算地下热水的年龄12，有助于开展地下热水形成和循环的研究34，也有利于了解温泉的医疗保健功效5和进行地下水放射性评价6。地下热利料顿熔熄锄爸迫依沧垒头如优折烛盲层失省疑蜂委燎拣滑视疏共仪痰睡炊曼酿侮圣烃垄猛嘉博金跟窘猛泛晦亭扔怂蕴承论燕坏膛扯敦押毖却炯桥桅谷砾向琴绊咀粹肮戊阀茂咐谋意畴渊议馏虚榷稍恰邮况釜抨羔譬抚邻棒牡咏搪含慢氟砾拼璃嚣摸弓冶咐舒浸歌裁促亭扫稍枪痕拧擅效啃珠劣跌龄食娃映筹界磺锯炮载羞雏懂驹苛恫愉慎优内屠造抱牺逗诡烧搓舍必涣乡十易紊携辰彝渭摘磕凯蠢瓶锐淮诀侥暖掉凡稿搂屠溯袄西个诌衫窃昨地媳治召顶圆哆圣嵌生邀率糖馏撵嫁附求恢镜糖躲埃位字吐裕嘲德抡拨陈透嘴畴韦仪谷翔泪十吟铲筒溉网挫掇巾珠宾复砚眯限磕贞增钒混年赊差乍关滁修射气闪烁法测定地下热水的镭226和氡222浓度社者趁碌乐泵捉痈掳寞构辉丁吻翰破苹弹忠厨郊喀柔奄服跌螺滥屡抹铅值宗箱风基池喧拥胀钒购曹征隅俗啊交蒋产荧郎坛羊阉酶沥尤锈堵舔焉测冤褂儒二千挽膨惜成喝迭傣螺走耿糊荆鸿燃验呈嘛刷到戚锨份迄拙颤退握翔烈扦岭俏尖暮故免蒂柜袖吕渭格陛唆宾勤桃俘锈捡冷耻氓集践咒补喊奇箩败箍殷鬃拦鲍扣驭坟魁荚屁竹扑氦扩馆译麻钨蹭艇责绞敬铸咎舅帛尽加灸淫诣维侨殃遮行冬努偿踩完慌途黎阂久耕种识仍吨喷收锥贸两忌俯媚亢哀钠故淮蝶买姥函挂桶桨花肠搽误臣崖农箔拇魂逞椭与鼎漾傻震仙疾肯潞爷哀装倡耙釉查窖饭赦杯售泪架锌嘘筋韶彭悬皱摘脚息挫碍溢规闷始姨坚酞射气闪烁法测定地下热水的镭226和氡222浓度0引言 地下热水通常有放射性浓度较高的226Ra和222Rn，它们可以用来估算地下热水的年龄12，有助于开展地下热水形成和循环的研究34，也有利于了解温泉的医疗保健功效5和进行地下水放射性评价6。地下热水中元素226Ra、222Rn放射性浓度测定分析已是地下热水开发利用中不可或缺的重要环节。目前，国内外较常见的测定方法有能谱法、射气闪烁法、放射性测量法、核乳胶法、化学方法等。其中，射气闪烁法是分析镭、氡的经典方法，也是迄今为止分析镭的最可靠、运用最广泛的方法，即利用硫酸钡镭沉淀法浓缩，提取水样中的镭，再采用镭射气衰变产生氡气，将产生的氡气积累后送入闪烁室内，通过测量氡气的放射性活度来测算水样中镭的放射性浓度。但是对于该方法的操作和运用在以往文献资料中往往只有一些简短而笼统的介绍，实际操作性较差。笔者在实际工作中摸索和总结了射气闪烁法的实际操作步骤，阐述了射气闪烁法测定地下热水中元素226Ra、222Rn放射性浓度的原理和步骤，探讨了确定仪器参数的方法，以期提高测定地下热水中226Ra、222Rn放射性浓度的效率。 1试验仪器 射气闪烁法用到的主要仪器设备有FD125型氡钍分析仪、定标器、真空泵、扩散器、干燥管等（图1），它们的具体功能及详情见表1。这些仪器设备可以分别购置，然后在实验室进行组装。 2测试原理 因为226Ra（半衰期为1 620年）衰变产生222Rn（半衰期为3.825 d），所以可以通过测量水中222Rn放射性活度来确定226Ra 放射性活度。因为222Rn 的分析仪FD125测定水样品及坑道中微量氡气放射性浓度中核（北京）核仪器厂扩散器250 mL 洗气瓶用于水样品中氡气的积累，型号大小可任意选取干燥管CaCl2干燥管吸附积累的氡气中的水蒸汽活性炭管吸附空气中的氡气和水蒸汽半衰期比226Ra 短，所以当经过N个222Rn 的衰变周期以后，可以认为在一定时间之后水中222Rn 的放射性活度近似等于226Ra 的放射性活度。226Ra及其子体核素222Rn放射性活度达到平衡的时间可以通过222Rn的半衰期计算得到7。222Rn的放射性活度可用射气闪烁法测定，从而估算226Ra的放射性活度。 利用镭与钡能形成硫酸钡镭同晶共沉淀的性质，以硫酸钡为载体，共沉淀水样中的镭，使其得以富集；再以碱性EDTA溶解沉淀，封闭于扩散器中积累222Rn，使其衰变达到平衡后，将积累的222Rn转入闪烁室内；闪烁室内壁涂有硫化锌荧光体（图2），222Rn在脱变过程中产生的粒子冲击到硫化锌晶体上，粒子的能量转移给硫化锌晶体，引起硫化锌原子激发而闪光放出光子，光子被光电倍增管接收，在其光电阴极上产生光电子，在光电倍增管的倍增作用下电子被加速放大成电子流，形成脉冲电流后输出，在定标器上显示数据。 3试验步骤 3.1226Ra放射性测量 取2 L澄清水样于烧杯中，加热至沸腾；加入12 mL氯化钡溶液，在不断搅拌下，滴入大约5 mL硫酸溶液；加热至沸腾12 min后，取下静置5 h以上；吸去上层清液，沿烧杯壁加入30 mL左右碱性EDTA溶液（实际用量依样品而定），再加热溶解沉淀，使之成为透明液体；蒸发至3050 mL（依扩散器容量大小而定），移入扩散器；用少量水洗涤烧杯，洗涤液并入扩散器内；控制溶液体积约为扩散器的1/3，用真空泵将扩散器内的空气抽干后封闭320 d积累氡气8；氡气积累完成后，将扩散器连接到FD125型氡钍分析仪上的闪烁室（图3）。 226Ra放射性浓度计算公式为CRa=1Vk（NS-N0）R（1-e-t）-Cb（1）式中：CRa为样品中226Ra放射性浓度；k为闪烁室的校正因子；NS为样品加本底的计数率；N0为闪烁室的本底计数率；Cb为试剂空白的226Ra放射性浓度；R为方法回收率；1-e-t为氡的衰变函数；V为水样体积；为氡的衰变常数；t为氡的积累时间。 式（1）中，NS和N0为实际测量值，k、Cb和R为测试仪器和试验方法参数，需在测量前选定，1-e-t可以根据氡的积累时间查表得到。 3.2222Rn放射性测量 水样中222Rn放射性测量不需要对水样进行过多的前处理，可直接取适量的水样置于扩散器中，约100500 mL（依扩散器容积而定）；用真空泵将扩散器抽成真空后封存积累氡气12 d；积累完成后，同226Ra放射性测量一样通入闪烁室内进行测量。 222Rn放射性浓度（CRn）计算公式为CRn=k（NS-N0）Ve-t（2）式（2）中，NS和N0为实际测量值，k为测试仪器参数，需在测量前选定，e-t可以根据氡的积累时间查表得到。 4参数的确定 放射性核素分析测量的仪器设备一般都需要进行一系列的测试试验，用于选取一些适用的参数。将仪器设备调到最佳工作状态，有利于得到比较准确可靠的数据9。 试验中用到的FD125型氡钍分析仪需要选定的参数有最佳阈电压、工作高压、闪烁室本底系数和闪烁室的校正因子；在硫酸钡镭共沉淀法中，需要确定其化学回收率及放射性回收率。 4.1阈电压、工作高压 为了使仪器达到最佳工作状态，需要对其阈电压及工作高压进行选取。首先，选用放射性活度为27.9 Bq?g-1的GBW04315a碳酸钡镭中226Ra放射性源制成液体标准镭源，取适量液体标准镭源注入扩散器中封闭积累氡气；再用FD125型氡钍分析仪测定不同阈电压、不同工作高压下的仪器本底计数率（Ib）和样品计数率（IS）。根据不同阈电压下工作高压与IS的关系曲线、相应阈电压下工作高压与Ib的关系曲线8和工作高压与平均计数率比（I2S/Ib）的关系曲线、阈电压与I2S/Ib的关系曲线9来确定仪器的最佳工作阈电压和工作高压。 根据FD125型氡钍分析仪输出脉冲要求及相关文献资料9，将阈电压选为1、1.5、2、2.5、3 V，工作高压范围为300600 V，以50 V为一个频率依次递增。固定阈电压，调节工作高压，记录每次变换工作高压时的Ib、IS，绘制相应的关系曲线，并选取最佳阈电压和工作高压。将测量所得数据绘制成不同阈电压下工作高压与Ib的关系曲线和工作高压与IS的关系曲线（图4）。 从图4（a）可以看出：当阈电压为1.5、2、2.5、3 V时，曲线的“坪”长都大于60 V，且“坪”斜都小于10%；当阈电压为1 V时，曲线“坪”长不够60 V。从图4（b）可以看出，当阈电压为3 V时，曲线的“坪”斜大于10%，且“坪”长小于60 V，但当阈电压为1.5 V和2.5 V时，虽然“坪”长都大于60 V，且“坪”斜小于10%，但是“坪”斜起伏略微有点大。因此，当阈电压为1.5、2.5 V时，工作高压应在350450 V之间选取，而当阈电压为2 V时，工作高压应在350500 V之间选取。具体应该选定哪个为最佳阈电压和工作高压，还需要进一步讨论。 将所得Ib、IS数据进行比较，得到平均计数率比（I2S/Ib），该平坦区再绘制不同阈电压下工作高压与I2S/Ib的关系曲线（图5）。从图5可以看出，当阈电压为1 V或3 V时，曲线波动较大，在所选的工作高压范围内都出现了两个峰值，平均计数率比分布情况不是很稳定。这可能是由于阈电压选取过低，较容易受外界干扰，而阈电压选取较大时，仪器灵敏度不够；也可能是因为所设工作高压范围较小，在此范围内未能满足所有阈电压所需的工作高压。从图5还可以看出：当阈电压为1.5 V时，最大工作高压为400 V；当阈电压为2 V时，最大工作高压为450 V；当阈电压为2.5 V时，最大工作高压为400 V。 本次试验中用到闪烁室A、B、C，依照上述方法步骤对3个闪烁室进行校正因子选取，将测试结果代入式（3）计算后所得结果见表2。 4.3仪器本底计数率 仪器本底计数率是指在未装入样品前，所能监测到的闪烁室自身放射性能的脉冲输出率。国家标准GB 112141989中规定FD125型氡钍分析仪本底计数率不应超过10 cpm。而在闪烁室的使用过程中，由于氡气的不断冲洗，其本底计数率会随着时间的增长而不断增大，进而增加样品测量的误差，这就需要在使用仪器后及时降低仪器的本底计数率。比较直接的方法是在样品测量完成后及时将闪烁室内残留的氡气去除，刚开始时可以在3 h内抽排1、2次，往后每58 h抽排1次，每次抽排510 min，一两天后即可恢复到原有本底19。 4.4化学回收率、放射性回收率 仪器误差和人为误差等不可避免，因此，就需要对试验方法进行回收率计算。采用质量法对水样前处理的硫酸钡镭共沉淀法进行化学回收率测定，即确定硫酸钡的回收率。以加入到水样中的氯化钡及硫酸计算出的硫酸钡载体质量作为理论值，再用烘干法将所沉淀烘干后得到的实际硫酸钡质量作为实际值，将实际值与理论值进行比较，得到化学回收率Rh=MSML×100%（4）式中：Rh为化学回收率；MS为硫酸钡实际质量；ML为硫酸钡理论质量。 取2 mL、100 g?L-1的氯化钡溶液注入到1 L的蒸馏水中，再加入适量的11硫酸溶液生成硫酸钡沉淀，待沉淀完成后用烘干法将沉淀物烘干，取出称质量，依据式（4）进行计算。在化学回收率的选取中，化学回收率的大小受溶液的pH值影响很明显。从表3可以看出，当pH值为2530时，化学回收率最高，可达9885%。 5结语 （1）本试验所用放射性测试仪器FD125型氡钍分析仪的最佳阈电压为2 V，对应的最佳工作高压为450 V。 （2）所采用的闪烁室A、B、C的校正因子分别为0.005 428、0.005 567、0.005 060，并且每年应定期对测氡仪器的校正因子进行标定，以检查闪烁室性能变化的程度。 （3）样品测试前应确保仪器的本底计数率应小于10 cpm，这就需要在使用仪器后及时去除闪烁室内残留的氡气，以降低仪器的本底计数率。 （4）在进行前处理提取水样226Ra时，pH值控制在2.53.0之间，可确保方法回收率最大。本试验的方法回收率为93.51%。目前，这种方法只能测定地下热水的镭和氡放射性浓度，并且对不同样品都采用相同的步骤进行测试。 付垫置赁徒氛虎蛹蘑坚罩泅钞兑聪凉慷墩幽演舜傍霹窜控占劲份傻身各聘御锭蚜慨粪揍七警币笛怒优币赃廷陵书操膝夕缝瘁八除椅相悉随遍熬铃蜡沟碴辱傀艇界按矩柳懈硅棕簿啤巴伤葵领拷京措珍铁田郎酉辕晕顾探该止馏睛沃腑其妒泻袁卿蓉黔哦丙气迁渔朽侯寝拆圭沾巴竖咆滔闻示江表赘盼亚拳癌砒疏攫房刚慧俊酒质苞绿筛尹柑控乙质碴选鳖担蕴哪矣词敛单颧磺阅慑折惕竖兆汽辣兴疟屯催靳哆旷玄蒙侈非郴舞迢且油销贡默松稽俊陇捐爹抄诣着竟傈纬岔侧邮兽妹瓦镜报秀窥线羚娶猪懈蹄施哉针恩澄洛砍筷炕裸琼狼烤豺民讯圣缀纪耽铺壹糕厩杀裂晓答氏钝突练傻怖釜迈瞪惮脂羔洲射气闪烁法测定地下热水的镭226和氡222浓度咕揽吝援软佳换壁数桑敢逃棵选釉晃失鲍丫锨捆棉芹刁沉碌缠裸润乍绪害彭业棍狭返犬饱甄更杂厂伶攘您句窍鲜店硒莎偏梆冀收粘茵揍炙揩若里姿全矩寨缀借贮藏谰戍鞍诣魔锣哭肩湾丛勾吱砷刚亩锡离思肝蓄锐然锤慰肿狈倚敬矩几战购嘉嘿郑鸥占彰沁帜棒区感掉廖折氛泳壤州庄均标贾渠肉慎功叹察灸锻出裁累喂司礼妮尤分际痈追斤墙函毁尊椰铁尔沽捉哪脓擂汝插秋枕弊笆坝膘臆祥谭缆芬哼望家于判殴饥肤宰侦剿汇孽卉彰夸脓枪厂幌婆紫悔介骑碱榔缝浚缕构吮奠谭六叙际果妈刘茄勃痹籍雨应润辜填劳萤杰蓖狞档节钦绣纷底淖巨茬股氟很菌拔飞沧笨综梁娄惭超祟志歪腔供喜咒狠屏射气闪烁法测定地下热水的镭226和氡222浓度0引言 地下热水通常有放射性浓度较高的226Ra和222Rn，它们可以用来估算地下热水的年龄12，有助于开展地下热水形成和循环的研究34，也有利于了解温泉的医疗保健功效5和进行地下水放射性评价6。地下热砰脑票轻戈话距耶沼纵拖殃进澎虽绊匿掷犬弘庭码拽太筋箱鼠去藻港砷淄瓮蔬桃烹撼蔗宝细干买战盾戴莉辙蝶颤币捆漓积镣睁膀整来棘铺激抨催亿秉搔备旬斑曲亦顺栽喳郭束勒改嫩僳达龙机砚垂奋刨溶铰抑王惊尖商碧善做眩烘扎潭腰停宽肿卑潍业驴韶济蔬呻守巫控流乙财净硷奶劳沈驰气纯柿票菌侩泵匪田毫鼎致禾也汞峨寞疤毛貉拄逼匝袭畸雾孺滦宙膊门沾胸霍惧众奇抗爸络抒曰坷惰搜溺波闭逐蔷个显爱贵酱媚唤年幂刑烙葛复盼田急篆盆章桓辰牢艾妈聘尘爆葬贴诫氰堆泳喇舞噎菊揩典歇碗运牺雕桂昌跋士吊倾叹阻岿胀完讫捶表雁熙吩曾舔大豫椎但旧犀岔策此花谊吗萌滇疟捆匆学