放射性测量单位

1.放射性物质的含量单位

岩石、矿石或其他固体物质中的放射性物质含量,用每克物质中含有多少克放射性物质的百分数或百万分数表示,如%(10^－2)、ppm(10^－6)、ppb(10^－9),这种表示方法通常称为“质量分数”,在一般的地球化学类文献或正规期刊中用ω_B来表示,其中B是元素符号。这些单位适用于一些长寿核素,如²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K等。

2.放射性强度(活度)单位

在国际制单位(SI)中放射性强度(活度)采用每秒钟内的衰变数,命名为“贝可勒尔”简称“贝可”(Bq),即每秒衰变一次,称为1Bq。

过去使用的专用单位是居里(Ci),指在1s中产生3.7×10¹⁰次衰变的放射性强度。通常用它的派生单位,即

1毫居里(mCi)=3.7×10⁷Bq

1微居里(μCi)=3.7×10⁴Bq

1爱曼(em)=1×10^－10居里/升(Ci/L)=3.7Bq/L

爱曼用来表示液体或气体中的射气(Rn、Tn等)浓度,它经常用于射气测量。所以射气测量俗称“爱曼测量”,相当于长度测量俗称为“米数测量”一样。

克镭当量是一种γ放射量的单位。因这单位较大,所以常取它的千分之一——“毫克镭当量”来计量。毫克镭当量的定义是：若任何放射性物质的γ射线在空气等效电离室中所产生的电离度,与1mg镭及其衰变产物达到平衡时,在完全相同的情况下所产生的电离度一样,那么,这种γ放射性物质的放射量就称为1mg镭当量。

3.照射量(X)的单位

照射量(X)是以X射线或γ射线辐射产生电离的本领而做出的一种量度,用来表示X射线或γ射线辐射源在空气中形成的辐射场。在国际制单位中,它的单位为库仑/千克(C/kg)。

过去使用的专用单位是伦琴(R)。1伦琴γ射线指的是这样的照射量,它通过0.001293g(体积为1cm³)空气时,在正常温度和气压条件下能产生一个静电单位电量的正负离子对,它相当于在空气中产生2.08×10⁹离子对/cm³,或者1.609×10¹⁵离子对/g。

照射量的定义式是

放射性勘探技术

式中：dQ——电荷量微分；

dm——空气质量微分。

伦琴与库仑/千克的关系式是1C/kg=3.876×10³R,1R=2.58×10^－4C/kg。

4.照射量率(

照射量率(̇X)的定义是单位时间内的照射量。它的定义式是

放射性勘探技术

在国际制单位中,它的单位为安培/千克(A/kg)或库仑/(千克·秒)[C/(kg·s)]。

在工程上,过去经常使用的照射量率单位是伦琴/小时(R/h),或其派生单位微伦/小时(μR/h),并且称1μR/h为l伽马(γ),这种用法现已被国际单位制取代。其换算关系为

1γ=1μR/h=10^－6R/h=10^－6×2.58×10^－4C/(kg·3600s)=7.17×10^－14C·kg^－1·s^－1

注：由于国际单位制使用起来很不方便,而铀矿普查和勘探中经常使用γ作为照射量率的常用单位,所以本书也这样使用。由于γ射线可以用于铀矿普查,γ又是衡量照射量率的单位,所以生产单位通常将“铀矿勘查”称“γ普查”“γ详查”；类似于氡气测量称“爱曼测量”。在γ普查仪器FD-3013B等仪器中,通常用“μR/h”表示仪器处于测量0.04MeV以上的γ射线状态。

必须指出,在放射性测量的国际交流中(外文书刊或国际会议)必须使用国际单位制。

1mg镭的点源与其衰变产物平衡,当用0.5mm铂层作外壳时,在距它1cm处能产生8.4R/h的照射量率。这个数值称为镭的γ常数,记作K_γ。已知K_γ,根据下式可以计算镭点源任意质量m(单位为mg)在任一距离r(单位为cm)处的照射量率：

放射性勘探技术

由式(3-1)计算的照射量率单位是γ。

例如,0.1mg镭源在1m远处的照射量率为

放射性勘探技术

5.辐射吸收剂量

照射量可以用辐射对空气的剂量效应来衡量,但不适用于辐射对人体组织的能量沉积。因此引入辐射吸收计量。在国际单位制(SI)中使用的吸收计量单位是：戈瑞(Gy)。它的定义是：辐射在1kg介质中形成1J的能量沉积,即

1Gy(戈瑞)=1J/kg(焦耳/千克)；1Gy=100rad(拉德)

注：拉德(rad)是以前使用的单位,现在仍然被广泛使用。

6.剂量当量

剂量学中发现,0.01Gy的快中子(能量在0.5～10MeV之间的中子)吸收剂量产生的生物学损伤与0.1Gy的γ射线辐射吸收剂量产生的生物学损伤相同,为此提出了能反应特定类型辐射引起损伤能力的品质因素Q乘以吸收剂量,构成剂量当量。现在用的国际单位制(SI)单位,是希(沃特)(Sirvert),符号是Sv。过去使用的单位是雷姆(rem)。

剂量当量(希)=吸收剂量(戈瑞)×Q

品质因素Q值：对X射线、γ射线和β射线是1；热中子(能量小于0.025eV的中子)是2.3；快中子是10；α粒子是20。

1Sv=10³mSv=100rem

7.剂量率

前面讲的是吸收剂量,没有时间概念。剂量率表示单位时间内的吸收剂量。所以,剂量、剂量率和时间的关系是

剂量=剂量率×时间

剂量率的单位是Sv/h、mSv/h、mGy/h。在FD-3013B型仪器中,通常用“mSv/h”表示仪器处于“剂量率”测量状态。

8.其他单位

在放射性测量中还使用了一些相对单位。如单位时间内的脉冲数,常用的单位有脉冲/秒(cps)和脉冲/分(cpm)；单位面积内的径迹数,径迹/mm²(j/mm²,简写为j)等。

这些相对单位不能作为放射性测量的客观、统一标准的物理量单位,但在工程物探中常用。在一些较老的仪器面板上还有标“cps”和“cpm”的(如FD-3014γ能谱仪),随着现代仪器电子化水平的提高,现在大部分都换算成γ或直接表示成质量分数(如X射线荧光仪),只有在少数α射线测量仪器上还保留有“cps”和“cpm”按钮。