GB T 16698-2008 α粒子发射率的测量.大面积正比计数管法.pdf

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1、ICS 17240F 04中华人民 共$-nII，、囝亘国国家标准GBT 1 6698-2008代替GBT 16698 19962008-09-19发布Or,粒子发射率的测量大面积正比计数管法Measurement of emission rate ofparticleMethod for large area proportional counter2009-08-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局省士中国国家标准化管理委员会及仲刖 罱GBT 1 6698-2008本标准代替GBT 16698 1996a粒子发射率的测量 大面积正比计数管法。本标准与GBT 16698 1996相

2、比主要变化如下：a)将正比计数管规格尺寸由1996版标准的170 mmXl20 mm改为170 mml 30 mm；b) 删除l 996版标准第4章中关于正比管、工作气体、前置放大器、高压电源、主放大器、单道脉冲分析器、死时间控制电路和定标器的要求内容；c)将1996版标准53 1的f)项内容予以重新表述；d)删除1 996版标准附录c。本标准的附录A和附录B为规范性附录。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核能标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中国原子能科学研究院同位素所。本标准主要起草人：姚历农、乇晓静、张文在、綦杰。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 16698 1

3、996。伍粒子发射率的测量大面积正比计数管法GBT 16698-20081范围本标准规定了用大面积流气式2“多丝正比计数管绝对测量n粒子发射率的原理、装置、方法及数据处理等。本标准适用于面积不大于170 mm130 mm，且。粒子发射率在110 S 11104 S 1(2 n sr)范围的a平面源。本标准也可作为p粒子发射率测量的参考。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于

4、本标准。GBT 49604 核科学技术术语 放射性核素JJF 1059测量不确定度评定与表示3术语和定义GBT 49604和JJF 1059确立的术语以及下列术语和定义适用于本标准。31表面发射率surface emission rate表面发射率是指单位时间射出源表面(或窗)的具有大于给定能量的某种粒子的数目。32大面积正比计数管large area proportional counter一种用于测量大面积放射源，工作在正比区的气体电离探测器。4基本原理大面积2“多丝无窗流气式正比计数管(以下简称正比管)，是一种由多根阳极丝并联，能测量大面积a、口平面源粒子发射率的正比计数管，一般采用流气

5、式工作方式，它对a粒子的本征探测效率接近100。测量时将源放入正比管内，a粒子对工作气体电离产生正负离子对，经气体放大后，在阳极可输出正比于粒子能量的电脉冲，该脉冲经放大甄别后被定标器记录。n粒子的脉冲计数率和正比管工作电压的关系可形成一坪曲线，在坪区中某点n源的计数率，经本底、死时间和小能量损失等校正后，便可得到待测源的a粒子表面发射率。5测量系统51测量系统的组成系统由正比管、工作气体、电子仪器，工作源等组成。图1为由正比管、工作气体，高压电源、前置放大器、主放大器、单道脉冲分析器、死时间控制电路和定标器等电子仪器部件组成的测量系统框图。】GBT 16698-2008高压电源l习匡i习围叵

6、亘亟画阐一F垂童回“网图1 大面积正比管测量系统框图52测量系统的性能要求测量系统应达到以下指标：正比管坪长大于300 V，坪斜好于05100 V；在Ct坪区工作条件下，本底计数率小于05 S 1；在正比管最大可测面积内的任何一点，a粒子的探测效率大于998；系统的死时问不大于5 ps，死时问的不确定度和稳定性均应好于5；8 h内系统的稳定性应好于05。53标准源的要求为了检验测量系统性能及参数，至少应备有一块Ct平面源，该源应满足下列要求：核纯度应好于995；a粒子发射率在l102 SI。1104 s_1(2sr)之问；0t能谱的半宽度小于100 kcV；a粒子发射率的总不确定度不大于2，其

7、量值可溯源到国家计量基准或标准。源的直径小于50lllm。6测量方法61测量环境条件测量环境要求满足下列条件：环境温度为lo30，测量过程中温度变化不超过5；相对湿度不火于85；交流电压的稳定度好于10，频率的稳定度好于2；测量过程中附近不应有影响本底的放射源存在。62仪器准备621预热电子仪器预热时间应不少于15 min。622预置电子仪器参数按图1连接各电子仪器部件，并预置合适的放大倍数、甄别阈、死时间、以及定标器的测量时间。63测量程序631测量正比管坪正比管坪曲线测量程序如下：a)将标准源放人正比管内，然后通人工作气体，调节气体流量，使气体流量稳定在30 mLmin左右；b)通气约5

8、rain，直到正比管内空气排尽后，缓慢升高正比管电压至起始工作电压，然后电压逐步升高，并对应每个电压值进行计数测量；c)根据标准源的n粒子发射率值选择测量时间，使每次测量计数的不确定度小于1；d) 当电压值超过坪区，计数开始迅速增加时，应停止坪曲线测量；c)依据测量数据，在线性坐标纸上作坪曲线，并根据坪曲线确定坪长和坪斜；ZGBT6698-2008f)建议选取坪区中点偏前处某点电压作为正比管的工作电压。632本底测量测量本底程序如下：a)按631a)的条件给正比管通气；b)将高压缓慢调节到由631f)确定的工作电压；c) 选择测量时间，使本底计数率测量值的不确定度应小于3。6 33测量源的n粒

9、子发射率测量a粒子发射率的程序如下：a)将待测源放人正比管内，按631a)条件给正比管通气；b)将高压调到正比管工作电压；c)选择测量时问，使源的“粒子计数率测量值的不确定度小于02。634数据处理源的a粒子发射率E按式(1)计算：ECfijL”61 (1)、1n【，式中：n 包括本底在内的源计数率，单位为s；n一 本底计数率，单位为s 1；r 测量系统的死时问，单位为s；C 小能量损失校正因子。系统的死时间测量方法见附录A，小能量损失校正因子测量方法见附录B。7测量值的扩展不确定度71 扩展不确定度u的一般计算公式扩展不确定度按式(2)计算：U=n；+(6。j。)2式中：m A类评定得到的不

10、确定度分量；b。 B类评定得到的不确定度分量；ji B类评定得到的不确定度各包含因子； 包含因子。72大面积正比管测量n粒子发射率的扩展不确定度721不确定度的A类评定按式(3)计算：1UA一忑式中：” 源的a粒子计数率，单位为S；t 测量时问，单位为S。722不确定度的B类评定评定的主要分量如下：a) 由死时间r的不确定度r引入的分量，见式(4)no“，一i二i(2)(3)(4)GBT 16698-2008b) 由本底计数率ne的不确定度An-引入的不确定度分量，见式(5)。一垫 一(5)c) 由小能量损失校正因子C的不确定度c引入的不确定分量“。见式(6)=等 “6)723扩展不确定度要求

11、测量平面n源a粒子发射率的总不确定度应不大于2(女=3)。A1测量原理附录A(规范性附录)用双源法测量系统的死时间GBT 1 6698-2008系统死时问的测量方法很多，如双源法、衰变法、示波法、双脉冲产生器法、源加振荡器法、双振荡法等。其中最简易而常用的方法是双源法，它对大面积正比管测量系统更为适宜，因为在大面积正比管中有更好的几何重复性。用双源法测量大面积正比管系统死时问的原理是：将二块n平面源s，、s：依次按s。、s。+s。、s。三种方式放入正比管中计数，得到相应的计数率为n。、”。已知测量系统的本底计数率为n。，则系统的死时问r可从式(A1)计算：r式中：m。 平面源S，的计数率，单位

12、为Sn。 平面源S。的计数率，单位为S平面源s和sz的计数率，单位为sn。 系统本底计数率，单位为s。A2测量程序(A1)按52、53中程序，将大面积正比管测量系统调节到正常工作状态，选定正比管的工作电压，然后做以下测量：a) 选取发射率相近的同一种a平面源(“1Am或2”Pu)二块，源的直径小于50 mm，n粒子发射率在1104 S“(2sr)左右；b)选择合适的测量时问，测量该系统的本底，使本底计数率n。值的不确定度小于3；c)将源S，放入正比管中测量，得到源s，的计数率n，；d)将源sz放人正比管中另一位置，测量s，、s：二个源在正比管中的计数率；c)将源s，从正比管中取出，源sz仍留在

13、原处，测量源s：的计数率n。在b)、c)、d)三项测量中，均应保持相同的测量条件，并使计数率n。、m：值的不确定度小于01；将以上测量所得到的71。、n，、nz值代入到式(A1)中计算，便可得到大面积正比管测量系统的死时间值。二一旦h一)2”垫_，n旦钛；附录B(规范性附录)小能量损失校正因子的测定方法B1目的和内容在用2“正比管测量a源的a粒子发射率时，测量系统需有一甄别阈以甄别掉系统的噪声信号，同时一部分小能量a粒子脉冲信号也将被甄别而丢失，为了对这一部分丢失信号进行校正，需对每一测量样品的小能量损失校正因子进行测定。B2测量方法原理用a源甄别曲线外推的方法测定小能量损失校正因子。B3测量

14、条件测量条件和测量a粒子发射率条件相同。B4测量程序B41 测量不同甄别阈时的a源计数率按以下步骤测量：a)将测量系统调节到测量a粒子发射率相同的工作条件，保持正比管工作电压不变；b)将甄别器甄别阈(或单道分析器积分甄别阈)调到10 V处，测量源的计数，选择测量时问使计数值的不确定度小于o3；c) 以步进值为10 V改变甄别阈值，使最高阚值不低于80 V，按b)的条件测量各阈值的计数；d)将正比管工作电压改变100 V左右，重复上述测量步骤一次。B42做甄别阈外推曲线外推曲线做法如下：a)将以上两组数据在直角坐标纸上做甄别阈和计数率关系曲线；b)将两条甄别阈曲线外推到00 V处，两曲线在纵坐标上的交点n。值，即为a源包括小能量在内总的a粒子发射率值。B43小能量损失校正因子的计算小能量损失校正因子c按式(B1)计算：C一生n式中：no甄别阈外推得到的a粒子发射率值；一 未进行甄别阈外推测量的a粒子发射率值。(B1)