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基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期测定方法

阅读:1038发布:2020-06-01

专利汇可以提供基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期测定方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供基于同位素比值测量的长寿命 放射性 核素 半衰期 测定方法,包括称取一定量的半衰期大于1年的 放射性核素 溶液;依据粗估的放射性核素含量在放射性核素溶液中增添等量级的该放射性核素的天然稳定元素,采用高 精度 同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R1;将放射性核素溶液存放一段时间t后,再次采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R2;由其半衰期等步骤:本发明采用质谱的方法,回避了放射性射线分之比、效率校正等过程可能产生的不确定度,结合对母核的准确定量结果,不确定度 水 平可由0.6%以上降至0.3%以下水平。,下面是基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期测定方法专利的具体信息内容。

1.基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期的测定方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)称取一定量的半衰期大于1年的放射性核素溶液,所述放射性核素溶液中放射性核素母体与子体质量数不相等;
2)依据粗估的放射性核素含量在放射性核素溶液中增添等量级的该放射性核素的天然稳定元素,采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R1;
3)将放射性核素溶液存放一段时间t后,再次采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R2;其中的存放时间t大于该放射性核素半衰期的0.3%;
4)由下式计算其半衰期:
2.基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期的测定方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)称取一定量的半衰期大于1年的放射性核素溶液;所述放射性核素溶液中放射性核素母体与子体质量数相等;
2)依据粗估的放射性核素含量在该放射性核素溶液中增添等量级的该放射性核素的天然稳定元素,进行放化分离去除衰变子体,采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R1;
3)将该溶液存放一段时间t后,再次进行放化分离去除衰变子体,采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R2;其中的存放时间t大于该放射性核素半衰期的0.3%;
4)由下式计算其半衰期:

说明书全文

基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期测定方法

技术领域

[0001] 本发明属于核参数测量领域,具体涉及一种长寿命放射性核素(适用于半衰期大5
于1年至1×10年范围内)半衰期及核素测定方法。作为一种核参数的准确测量方法,可拓展应用于长寿命放射性样品活度的准确测量和标准源的制备。

背景技术

[0002] 核参数测试是核科学与工程、核测试分析领域的重要研究内容,在国内外受到广泛重视。
[0003] 一般短寿命放射性核素的测量方法,是通过对该放射性核素射线的跟踪测量,由测量时间段内核素的放射性活度衰减幅度计算该核素的半衰期,半衰期计算公式为对于长寿命放射性性核素,其半衰期测定则是通过其母体的定量结合其放射性活度测量进行,半衰期计算公式为 总之,在放射性核素半衰期测量方面,均包括放射性活度测量的实验步骤,其技术手段主要依赖放射性测量方法,包括各种α、β和γ谱技术。受放射性分析技术中效率刻度等实验步骤来源的不确定度分量影响,放射性方法测量结果的不确定度在0.6%以上,而在长寿命放射性核素的半衰期测量过程中,活度测量更受到弱信号测量困难、放射性本底干扰等多种因素影响,测量不确定度更高达百分之几甚至百分之十几以上。

发明内容

[0004] 为解决现有放射性核素半衰期测定方法在测定过程中采用放射性方法所导致的测量结果的不确定度高的技术问题,本发明采用同位素质谱的方法,重点目标瞄准半衰期3 4
为1年至10年(有特殊需求情况下,可通过调整存放时间拓展至半衰期为数月或10 年以上)的核素,基于母子体的放化分离和质谱测试技术,通过高精度地测定放射性核素在存放时间内与其它同位素比值的变化,计算核素的半衰期。本发明的解决方案为:
[0005] 基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期的测定方法,其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0006] 1)称取一定量的半衰期大于1年的放射性核素溶液,所述放射性核素溶液中放射性核素母体与子体质量数不相等;
[0007] 2)依据粗估的放射性核素含量在放射性核素溶液中增添等量级的该放射性核素的天然稳定元素,采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R1;
[0008] 3)将放射性核素溶液存放一段时间t后,再次采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R2;其中的存放时间t大于该放射性核素半衰期的0.3%;
[0009] 4)由下式计算其半衰期:
[0010]
[0011] 如果该放射性核素母体与子体质量数相等,包含一定的γ放射性或者是纯γ放射性核素,则基于同位素比值测量的长寿命放射性核素半衰期的测定方法,其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0012] 1)称取一定量的半衰期大于1年的放射性核素溶液;所述放射性核素溶液中放射性核素母体与子体质量数相等;
[0013] 2)依据粗估的放射性核素含量在该放射性核素溶液中增添等量级的该放射性核素的天然稳定元素,进行放化分离去除衰变子体,采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R1;
[0014] 3)将该溶液存放一段时间t后,再次进行放化分离去除衰变子体,采用高精度同位素质谱测量溶液中放射性核素与稳定同位素的比值R2;其中的存放时间t大于该放射性核素半衰期的0.3%;
[0015] 4)由下式计算其半衰期:
[0016]
[0017] 本发明的优点是:
[0018] 1、本发明采用质谱的方法,回避了放射性射线分之比、效率校正等过程可能产生的不确定度。通过对长寿命放射性核素与其它同位素比值的高精度分析,测量其半衰期,摆脱了对放射性分析方法的依赖,可提高部分放射性核素半衰期测量的准确度。结合对母核的准确定量结果,可应用于长寿命放射性源度活度的准确标定,不确定度平可由0.6%以上降至0.3%以下水平,对大部分核素半衰期测量的不确定度好于0.5%,最好可低至0.1%水平。
[0019] 2、本发明对部分长寿命放射性核素分析用样品量少,且测试技术不涉及活度、射线等放射性分析。基于质谱的测试方法灵敏度高,对于半衰期大于10年以上核素分析测试用样品操作量明显少于放射性分析方法用量,减少了人员辐射险和测试成本。

具体实施方式

[0020] 下面以151Sm分析和229Th为例,介绍其半衰期测定方法和计算公式。
[0021] 实施例1:不经化学制样的同位素比值测定半衰期方法
[0022] 229Th是233U的衰变子体,在地质断代U-Th定年、核测试等领域得到广泛应用。229Th主要发生α衰变,半衰期为7880±120年,相对不确定度为1.5%。
[0023] 采购229Th标准溶液(或从233U溶液中提取229Th)约8×10-7g,添加230Th/232Th约为0.1的钍浓缩同位素溶液(其中232Th约为4×10-6g)和U500同位素丰度标准溶液(235U/238U=0.999698)约4×10-6g,将溶液、钍混合溶液稀释至约15g,将该溶液采用热表面电离质谱进行分析,用235U/238U=0.999698校正Th的质量歧视效应影响,测定Th同位素229Th/232Th比值R1,冷却6年后再次将该溶液采用热表面电离质谱,并用同一铀同位素比值校正Th的
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