- 贝贝
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(一)Rn的短寿衰变产物的积累
Rn的短寿衰变产物主要包括RaA、RaB、RaC及RaC"四个核素。所以Rn与子体之间的积累属于多个放射性核素的积累问题。把Rn瞬时引入密封容器后,它们在任一时刻t的原子数,可利用(1-11)式计算。
放射性勘探方法
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RaC"的半衰期很短,因此它是与RaC平衡的。
如果以刚引入的瞬间(t=0)Rn的原子数
和衰变率 作为单位,计数得出不同时间各子体的原子数和衰变率列于表1-5。表1-5 氡及其短寿子体在密闭容器中的衰变和积累
根据计算结果可作图1-2。由图1-2可看出RaA从Rn中积累,很快就达到最大值,而RaB、RaC相对增长较慢,经3~4h才能积累达到极大值。
Rn及其短寿子体中,Rn、RaA和RaC"是α辐射体。它们总的衰变率随时间的变化规律如图1-3所示。射气测量中,将Rn引入ZnS闪烁室后引起的闪烁效应的增长,就是由它决定的。
图1-2 从Rn中积累的RaA、RaB及RaC
图1-3 Rn及其衰变子体总的α衰变率随时间的变化曲线
(二)Rn的短寿子体的衰减
物体被Rn射气污染后,物体表面上会沉淀Rn的衰变子体RaA、RaB及RaC"等。即使将Rn射气排除掉(或把物体从含Rn的空气中拿走),这些沉淀物不会马上消失,而是逐渐衰变并伴随放出α、β、γ射线。显然这会对放射性测量工作带来干扰。例如,射气测量中闪烁室被Rn射气污染,在坑道中测定天然产状下的射气系数时铁桶或铁板被污染等都属于这种情况。因此研究氡子体的干扰辐射照射量率随时间变化的规律是非常必要的。而这些干扰辐射照射量率随时间的变化规律与Rn射气浓度和作用时间有着密切的关系,下面分两种情况进行讨论。
1)物体与Rn射气接触时间较短(2min左右),由图1-2可以看出,这时主要是RaA的沉淀,而RaB与RaC沉淀很少。当Rn除去后,RaA便成为母体核素了,因而按指数规律
衰变,RaB、RaC、RaC"等核素则按多个核素相继衰变的规律衰变与积累。它们积累的量可由(1-11)式进行计算。三个子体(RaA、RaB、RaC)的变化规律如图14所示,因RaC"的半衰期很短,只有1.64×10-4s,RaC"与RaC处于平衡状态,其变化规律与RaC相同。图1-4 短时间被Rn污染后,衰变子体的变化
随着RaA的衰变,RaB迅速积累,10min左右达到极大值,而后逐渐减少。30min后(即10倍的TRaA),RaA基本衰变完了。因此RaB按照
的规律衰变。RaC增长较RaB缓慢,约经30min积累到最大值,而后慢慢减少。Rn短寿衰变产物中RaA与RaC"是主要α辐射体。在前10min里NRaA>NRaC",因此
,这时的α辐射主要由RaA来决定。RaC"贡献很小。20min后RaC的量显著超过RaA,此后的α辐射将由与RaC处于平衡的RaC"决定。RaB、RaC是铀系的主要β、γ辐射体,因此污染所产生的β、γ辐射将由这两个核素所决定。2)如果Rn的浓度保持不变,物体被污染的时间超过4h,即已接近10倍RaB的半衰期,这时将Rn射气去掉,物体表面上沉淀的RaA、RaB、RaC的积累和衰变规律与短时间接触不同,如图1-5所示。前10min,α辐射将由于RaA的迅速衰变而降低,而后决定于RaC的变化。而污染所引起的β、γ辐射,将由RaB与RaC的变化决定。无论α辐射,还是β、γ辐射都与RaC关系最为密切。经过2h后,α辐射将降低到开始时的2%左右,β、γ辐射将降低到开始时的4%左右。因此被Rn较长时间污染的测量装置或仪器在空气中放置3h左右以后,一般可继续使用。比如在射气测量中,当ZnS闪烁室被Rn的短寿沉淀物污染后,只要将闪烁室放在空气中2h左右,就可以继续工作,如果要立即工作则需要更换闪烁室。
图1-5 长时间(>4h)被Rn污染后,
图1-6 Tn引入密封容器后α辐射的变化
(三)Tn引入密封容器后α辐射照射量率的变化
当Tn引入密封容器后,其α辐射照射量率的变化规律如图1-6所示。Tn和它的衰变子体ThA是α辐射体。ThB的半衰期较长(10.64h),它以后的衰变产物无明显积累,所以α辐射照射量率将由Tn和ThA的衰变所决定。ThA的半衰期很短(T=0.15s),Tn与ThA很快达到平衡,然后都依照
的规律而衰减。Tn的半衰期约为55.6s,大约每隔一分钟减少一半,经过10min后,实际可以认为它已经衰变完了。可见Tn引入密封容器后的α辐射规律与Rn的变化规律明显不同。可以利用这个差别来确定矿石起始核素的性质,射气测量中的Rn、Tn的定性就是利用这一特征。