天然放射性核素γ射线谱2
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发布时间：2023-10-21 00:24
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时间：2024-12-05 07:01
每一种辐射体都具有自己特有的、确定能量的谱，构成该辐射体永恒的标识，常称其为特征谱(或标识谱)。这种特征谱的概念成为能谱测量的基础。
铀、钍、锕系元素及钾元素的原始γ能谱为分立谱，如图2-1(a)、(b)(c)为钾、铀系、钍系主要γ谱。三个系列的γ谱能量分布表见附录1。附录1表中第四栏的第一项是一次衰变(α或β衰变)产生的γ光子数n，即产生γ光子的几率。第二项是相应的光子能量E，表中数字加黑者，为铀系的主要γ射线谱(钍系、锕系相同)。第三项是每个核素对整个铀系的γ辐射相对照射量率的百分比。
(一)铀系的γ射线谱
铀组中几条主要的较强的γ谱线是UI和UX1放出来的，其能量分别为0.029MeV、0.048MeV、0.064MeV和0.093MeV。其中0.093MeV的γ谱线是铀组中能量较高、辐射几率较大的主要γ谱。UX2和UZ的γ谱中0.76MeV和0.91MeV的两条γ谱线产生的几率略多一些。总的来说，铀组放出的γ光子能量低，一般低于1MeV，辐射几率小。铀组的γ辐射照射量率仅占整个铀系γ辐射照射量率的2%左右。也就是说铀系中98%的γ辐射照射量率是镭组产生的。镭组中RaB、RaC是主要的γ辐射体。RaB辐射的γ光子能量有0.352MeV、0.295MeV、0.235MeV及0.242MeV。其中0.352MeV的γ光子的辐射几率最大，是镭组的主要γ谱线之一。RaB的γ辐射相对照射量率为12.4%，在低能γ谱中，RaB的这几条γ谱线是很重要的。RaC是铀系中最强的γ辐射体，其相对照射量率高达85.5%。RaC的这几条主要γ射线谱，其能量分别为2.204MeV、1.764MeV、1.403MeV、1.378MeV、1.12MeV、0.769MeV和0.609MeV。铀系中的能量大于1MeV的γ谱线几乎都是RaC放射出来的。图2-1(b)列出了U系主要的γ射线能量。铀系能谱成分分布情况列入表2-1中。
图2-1 天然放射性核素发出的主要原始γ谱
(a)40K放出的γ谱；(b)平衡铀系放出的大于0.1MeV的主要γ谱；(c)钍系放出的大于0.1MeV的主要γ谱
表2-1 铀系γ射线谱成分
(二)钍系的γ射线谱
钍系γ光子能量分布在几十千电子伏至2.62MeV能区内。钍系主要γ辐射体有MsTh2和ThC″，其次有ThB。
MsTh2有几条较强谱线，能量为0.908MeV和0.960MeV。其中0.908MeV的辐射几率大，是钍系中主要γ谱线之一。MsTh2的γ辐射照射量率占钍系γ辐射总照射量率的26.2%，ThB放出一条很强谱线，能量是0.239MeV，而辐射几率是钍系中最大的(一次衰变产生γ光子数平均达0.47)，是钍系低能谱段中的重要谱线。
ThC″是钍系最主要的γ辐射体，相对照射量率高达61.6%，主要γ谱线有0.583MeV、0.511MeV和2.62MeV。其中高能量的2.62MeV的γ谱辐射几率大，是钍系中一条很重要的γ特征谱。图2-1(c)列出了钍系主要的γ能量。钍系γ能谱成分分布情况列入表2-2中，从表中可看到其中85%的γ光子数能量小于1MeV。1.0～2.0MeV范围内的γ光子数占钍系的7%，辐射照射量率占钍系的4%。而2.62MeV的γ光子数占钍系的8%，辐射照射量率则占总照射量率的46%，很引人注目，由此特征可用来区分铀与钍的特征峰。表2-3列出了铀、钍系主要γ辐射体及相对强度。
表2-2 钍系γ辐射能谱成分
表2-3 铀、钍系主要γ辐射体
(三)锕铀系的γ射线谱
锕铀系γ光子能量分布在几十千电子伏至0.89MeV能区内。该系中近70%的γ辐射照射量率是由四个核素放出来的，即AcB、AcC、
和UY。锕系中主要γ谱线有
的0.185MeV、UY的0.084MeV、AcC的0.351MeV和AcB的0.829MeV。其中0.185MeV、0.351MeV和0.829MeV的γ光子是该系的主要γ特征射线谱。
天然铀的混合物中
总是共生的)，锕铀系的γ光子数只占铀系总γ光子数的1.7%，而其γ光子总能量之比约为1/50。锕铀系γ光子的能量都小于0.89MeV，因此，当野外只测量能量大于1MeV的γ射线时，则锕铀系γ射线的影响可完全忽略。
(四)
的γ射线谱
天然放射性核素40K，经β衰变成40Ca的占89%，经电子俘获变成40Ar的占11%，同时放出1.46MeV的γ射线。如图2-1(a)列出了钾的γ射线量，为一单能线状谱。天然40K的丰度为0.012%，只要知道岩石中钾的百分数，便可计算1g岩石40K放出γ射线照射量率。
在自然界中，1g岩石(指放射性元素含量为克拉克值的岩石圈中的岩石)放射出的γ射线能量及所占的比例列入表2-4中。表中数据说明40K分布广，克拉克值高，γ射线能量也高(1.46MeV)，对放射性找铀、钍矿可能成为干扰，但对寻找钾盐及与钾共生的金属矿则是有利的，它也是利用γ能谱测量方法寻找金属矿的基础。
表2-4 1g岩石放出的γ射线能量
