建材产品放射性检测技术的研究

2015-04-16熊莎

建材与装饰 2015年43期

关键词：能谱仪建材刻度

熊莎

（贵州省建材产品质量监督检验院　贵州　贵阳　550000）

建材产品放射性检测技术的研究

熊莎

（贵州省建材产品质量监督检验院贵州贵阳550000）

建筑的节能环保功能受到高度重视，而很多建材产品中都含有放射性核素，对人体和环境都极为不利。本文以放射性检测为中心，先简单介绍了放射性核素的来源和限制标准，然后对其检测技术即检测中的注意事项进行了分析。

放射性检测；建材产品；注意事项

引言

在经济技术的推动下，现代建筑行业有了进一步发展，建材产品、装饰材料等种类也越来越多。除了实用性，人们对建筑功能提出了更高要求，尤其是环保问题，在当前备受关注。然而，平常使用的建材产品，如天然大理石、花岗岩等，带有放射性物质，易损害人体健康。所以，在生产或购置建材产品时，必须经过放射性物质检测，确保放射元素不超过规定的标准，否则不得投入使用。而如何保证快速、精确高效的检测，就显得无比关键。

1　关于建材产品放射性物质的来源及其类别

1.1来源

放射性核素指的是自然界内那些自身能够放出α、β、γ射线，并逐渐衰老为其他元素原子核的元素。如今，建筑行业迅速兴起，在建设和装饰过程中，会用到各种建材产品，如陶瓷墙材料、天然大理石、石灰水泥等。而天然的矿石、岩石自身都或多或少带有放射性核素钍（Th）、铀（U）、镭（Ra），导致以上建材产品也具有放射性物质。除了自然原因，工业生产是放射性核素的另一种主要来源。为得到必须的建筑材料，人们通常会采煤、煅烧岩，在此过程中，导致放射性核素集聚。

1.2类别

建材产品中的放射性核素以钾-40、钍-232和镭-226为主，可由外界直接照射人体，形成伤害。也可能通过呼吸进入人体后，对人体健康造成伤害。前者是外照射，多由γ射线导致；后者是内照射，多由α射线导致。

2　建材产品放射性的限制标准

因为建材产品中一旦带有放射性核素，势必会影响到人体健康，使其生活质量有所下降，所以对放射性核素的应有个量上的限制，这就要求合理制定相应的标准。20世纪70年代，我国对此方面开始重视，80年代起，相继有一些标准颁布，但是采用的检测方法不同，导致结果并不通统一。直到2001年才有了比较统一的标准限制。

从前面可知，放射性核素一般通过外照射和内照射两种方式损害到人体健康，而两种方式各有其相应的指数，外照射指数Ir=CRa/370+CTh/260+CK/4200，内照射指数IRa=CRa/200。

3　建材产品放射性检测技术分析

3.1γ能谱仪检测技术

过去检测建材产品中的放射性核素时，可采用高压电离室法、γ剂量率仪法，但其效率和精确度都有限。随着技术的不断改进，目前主要采取的是低本底多道γ能谱仪检测法，完成对建材产品中钾-40、钍-232和镭-226等的检测。

除了α射线和β射线，天然反射性核素还会发出不同能量的γ射线，该技术的原理就源于此。在能谱中，入射的γ射线与全吸收峰的道址有关，其能量大小与道址成正比。所以在检测时，探头若能检测到γ射线，就会有相应的光电效应产生，将其强弱程度和能谱差异进行放大，不同能谱的道址峰可通过记录仪表显示出来。检测人员可对道址位置及其面积等因素展开分析，最终确定是哪种放射性核素，并估测放射性的强度。

3.2检测程序

（1）准备需检测的建材产品，一取两份，保证其重量相同，从中选一份作为样品。使用专业工具磨碎样品，接着使用方孔孔筛进行筛选，筛网的大小为0.16mm，把碾碎后的样品中粒径低于筛网大小的部分仔细称重后保存，重量精确到0.1g。存储位置选择与刻度溥仪的体标准源的容量、外形都一致的器皿中，予以密封。

（2）建立标准谱数据库。检测的样品的强弱程度对检测时间影响较大，一般来说，完成测量工作需要1～2h，则建立1～2h的标准谱数据库。另外，考虑到单核素标准谱数会被程序自动扣除本底，并在统一处理后保存入库，所以建库时应先测量，保存本底谱，然后根据天然刻度源提供的各项参数，一一完成测量工作，最终保存数据。如果本底谱有所改变，需把单核素标准谱的数据重新进行输入并保存，以保证信息的准确性和实时性。

接着是能量刻度，能量刻度指的是γ光子能量和道数道址间的对应关系，确定后可开始样品测试。通过对寻峰程序的操作，明确样品谱中所含有的所有峰能量，得到检测结果后，可根据此判断样品中含有那些放射性核素。具体而言，需对已知能量标准源进行检测，把峰位-能量输入至子菜单，软件系统会自动完成能量刻度。

（3）放射性平衡和材料放射性检测。测量放射性核素镭时，γ谱仪实际上测到的是镭的子体氡的γ射线，以及氡子体的γ射线。放射性衰变平衡后方可开展下一步工作，所以检测镭之后，样品应密封放置足够的时间。直到需要检测的放射性的衰变链和标准样品达到一致，才能利用低本底多道R能谱仪，继续进行钾-40、钍-232和镭-226的比活度测量。

4　影响检测结果的因素及检测注意事项

4.1影响因素

样品密封时间。现代的建材产品材料众多，种类不一，所选取的产品材料不同，天然放射性衰变链时间也有差异。相关规定中将密封时间定为3～4周，但在实际实验时，可能密封时间不够。若是密封时间太短，样品中放射性核素的衰变可能达不到平衡，导致结果偏高。样品测试时间。不同的样品，其稳定性差异比较大，根据γ能谱仪的本底、探测效率和材料放射性的强弱合理确定测试时间的长短。如果测试时间太短，样品净计数统计误差偏大，测试结果的分散性就大。

4.2注意事项

（1）γ能谱仪功能要齐全，硬件要求达到规定标准，保证能谱仪有良好的稳定性。功能方面，要能够正常寻峰，设置活时间，可设置感兴趣区。γ能谱仪是一套相对的测试仪器，不可能每次检测样品都能刻度，因此对其稳定性有着严格要求，24h峰位漂移不得超过1%，1m峰位漂移同样控制在1%以下。在硬件上，以NaIγ能谱仪为例，多道分析器的道数尽量选择1024道，探测器的分辨率控制在9%以内，屏蔽层的铅的厚度至少10cm，内腔直径为220mm，以减少散射。

（2）测试时间受诸多因素影响，如本底、放射性强度等，需综合考虑这些因素，保证时间的准确性。若本底和探测效率固定，而样品放射性较弱，可以考虑微微延长测试时间；若样品放射性较强，需缩短检测时间。

（3）在外部环境温度的变化中间那个，NaI探测器的分辨率会有所改变，需要定期重新刻度。因此，选择标准源时，一定要有计量证书，在使用期内内能够保持基质不变，且要具有良好的均匀性。为了避免受温度影响，γ能谱仪的试验环境中尽量装置空调，室温差不得超过2℃。

（4）检测人员应具备基本的专业能力，了解放射性核素的来源、熟悉检测流程，且要具备极强的动手操作能力，可熟练使用检测仪器。