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產(chǎn)品應(yīng)用 | 高純鍺γ能譜儀在礦產(chǎn)礦物檢測中的典型應(yīng)用

發(fā)布時間：

2024-10-15 09:05

來源：

·引言

近年來，關(guān)于放射性物質(zhì)超標(biāo)的檢測案例屢見不鮮，其中以礦產(chǎn)礦物中鋯英砂的放射性檢測尤為關(guān)注。

一、2016年，廈門口岸，一批鋯英砂因放射性超標(biāo)370倍而被退運(yùn)。這批貨物裝載于20個集裝箱內(nèi)，總重量達(dá)到528噸，這是廈門口岸退運(yùn)的最大批量放射性超標(biāo)鋯英砂。經(jīng)過對該批鋯英砂放射性檢測，結(jié)果顯示其γ射線劑量當(dāng)量率為75.17-82.39 μSv/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本地環(huán)境輻射本底值370余倍，釷、鈾、鐳、鉀的比活度合計也高達(dá)99.8Bq/g

二、2021年，茂名海關(guān)截獲了一批放射性超標(biāo)的進(jìn)口鋯英砂，共37個集裝箱標(biāo)箱，合計1006噸。該貨物伽馬射線γ在3.18Sv/h—7.38Sv/h之間，最高值比中國《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》判定的最低放射性標(biāo)準(zhǔn)超近7倍。

圖：鋯英砂放射性超標(biāo)的檢測（海關(guān)查獲）

這些事件表明，為了保護(hù)我國生態(tài)環(huán)境和人體健康不受損害，對礦產(chǎn)礦物中的放射性物質(zhì)是否超標(biāo)執(zhí)行嚴(yán)格的檢測是非常有必要的。

圖：鋯英砂

礦產(chǎn)礦物的放射性檢測概述：

‌以鋯英砂的放射性檢測為例：鋯英砂中含有天然伴生的放射性元素，如釷、鈾、鐳及鉀等，其深加工產(chǎn)品鋯石（氧化鋯）中也可能含有微量的放射性元素，如鈾(U)和釷(Th)等。這些放射性元素在衰變過程中會釋放出特征γ射線。

高純鍺γ能譜儀能夠精確測量這些特征γ射線的能量和強(qiáng)度，從而分析出鋯英砂中放射性核素的種類和含量。這對于評估鋯英砂的放射性污染程度、保障礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用安全具有重要意義。

礦產(chǎn)勘查：

在礦產(chǎn)勘查過程中，利用高純鍺γ譜儀測量地層中放射性元素的含量，可以幫助地質(zhì)學(xué)家確定礦產(chǎn)資源的分布情況。對于鋯英砂等含有放射性元素的礦產(chǎn)來說，這種方法尤為有效。

通過分析地層中放射性元素的分布特征，可以推斷出鋯英砂礦體的位置、規(guī)模和形態(tài)，為后續(xù)的礦產(chǎn)開發(fā)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

環(huán)境監(jiān)測：

在礦產(chǎn)開采過程中，可能會對環(huán)境造成一定的放射性污染。利用高純鍺γ譜儀對開采區(qū)域及其周邊環(huán)境進(jìn)行放射性監(jiān)測，可以評估放射性污染的程度和范圍，為環(huán)境保護(hù)和治理提供數(shù)據(jù)支持。

傳統(tǒng)礦石分析方法在樣品采集、處理和分析過程中費(fèi)時費(fèi)力，并且在實時監(jiān)測和大規(guī)模應(yīng)用方面存在限制，而高純鍺γ能譜儀具有快速、準(zhǔn)確、非破壞性的特點，能夠為礦石質(zhì)量評估提供新的解決方案。鋯英砂作為一種重要的礦物原料，其分析和研究對于理解其資源狀況、優(yōu)化開采和加工工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力具有重要意義，同時也為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

高純鍺γ能譜儀檢測鋯英砂放射性的典型應(yīng)用:

圖：工藝陶瓷

鋯英砂在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，主要用于各種建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、工藝品陶瓷等的生產(chǎn)中。

工藝陶瓷中的放射性主要來源是陶瓷工業(yè)中的礦物原材料，特別是鋯英粉類釉料、尾礦石、工業(yè)廢渣等材料。這些原料大多來自天然礦物，主要是含鉀礦物，如長石、云母、石英等，存在著許多原生天然放射性核素，就劑量而言主要是40K、232Th、238U，以232Th和238U起始的兩個衰變鏈?zhǔn)亲钪匾妮椛鋪碓?。這些放射性物質(zhì)在經(jīng)粉碎、高溫、燒結(jié)等物理化學(xué)過程后仍有放射性。

FYHPGe系列高純鍺γ能譜儀（自動進(jìn)樣）海關(guān)應(yīng)用

方圓科技研發(fā)生產(chǎn)的高純鍺γ能譜儀可用于高探測效率測量，并可適應(yīng)多種樣品幾何形狀。國內(nèi)有學(xué)者曾研究比較碘化鈉(NaI)閃爍體探測器和高純鍺(HPGe)半導(dǎo)體探測器γ能譜儀的性能，發(fā)現(xiàn)HPGe探測器的能量分辨率比Nal好數(shù)十倍，在測量含多種未知核素、γ譜線復(fù)雜的樣品時應(yīng)選用HPGe探測器。

圖：高純鍺γ能譜儀——無源效率刻度軟件

方圓科技研發(fā)生產(chǎn)的高純鍺γ能譜儀，搭載了無源效率刻度軟件（含探測器表征）。無源效率刻度是基于點源刻度技術(shù)，利用蒙特卡羅模擬或數(shù)值積分等數(shù)學(xué)算法計算探測器周圍空間γ光子的輸運(yùn)過程得到探測效率的刻度方法。無源效率刻度技術(shù)對比有源效率刻度主要有以下優(yōu)點:

(1)無需制作使用標(biāo)準(zhǔn)源，可避免樣品和標(biāo)準(zhǔn)源之間的代表性問題增加的不確定度；

(2)無需采購、保存放射源以及辦理放射源的使用證，編制應(yīng)急方案等安全管理的措施，可以降低管理成本；

(3)更加安全，降低對實驗室以及工作人員的污染風(fēng)險；

(4)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場檢測形狀類型各異的樣品，可以不破壞樣品進(jìn)行檢測；

(5)節(jié)約實驗經(jīng)費(fèi)，測量速度快。

無源效率刻度方法出現(xiàn)以來，得到了國內(nèi)外專業(yè)人士的認(rèn)可。

國內(nèi)有實驗室連續(xù)3年用γ譜無源效率刻度法測量IAEA組織的環(huán)境樣品中γ核素國際比對樣品，總體接受率為100%，因此認(rèn)為γ譜無源效率刻度方法的可靠、實用。

無

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有相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)嗎

用戶單位需安排2-5名學(xué)習(xí)人員參加培訓(xùn)。包括儀器的基本原理、操作及一般儀器維護(hù)保養(yǎng)知識。?　　我方工程師會免費(fèi)前往現(xiàn)場指導(dǎo)基本操作培訓(xùn)，現(xiàn)場培訓(xùn)至操作人員正常操作。除此之外，公司常年提供免費(fèi)咨詢、操作指導(dǎo)，有條件的，可以前往我公司學(xué)習(xí)。

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生活飲用水也會受到放射性污染嗎？

前言：人類生活離不開輻射，無時無刻不受到各種輻射影響，喝的水、呼吸的空氣里含有少量的放射性元素。但隨著生活水平的提高，人們越來越重視健康，飲水中可能受到放射性污染的話題也引起關(guān)注。

為什么要進(jìn)行土壤氡檢測？

在建筑工程施工中，基礎(chǔ)施工前，都要對建筑物范圍內(nèi)的土壤進(jìn)行氡檢測。　　根據(jù)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325-2010(2013年版)，新、擴(kuò)建的民用建筑工程設(shè)計前，必須進(jìn)行建筑場地土壤中氡濃度測定，并提供相應(yīng)檢測報告?！　∧敲?，為什么要進(jìn)行氡檢測呢?　　一、氡的危害　　氡是一種氣體，由鐳衰變而產(chǎn)生，是自然界惟一的天然放射性惰性氣體，比重是空氣的7.5倍。它隱藏在我們生活中的角落，沒有顏色，沒有氣味?！　?0世紀(jì)最神性的懸案之一便是，那些進(jìn)入金字塔的人，不久就會暴病而亡。人們都說是古埃及人在金字塔下了毒咒。直到加拿大和埃及科研人員在金字塔發(fā)現(xiàn)了氡氣，才使金字塔之迷大白于天下?！　]發(fā)性有害氣體可以隨著時間的推移而逐漸降低至安全水平。而氡氣的危害在于它的不可揮發(fā)性。室內(nèi)氡氣不會隨時間的推移而減少。因而，地下住所的氡濃度比地面居室高許多?！　‰睂θ梭w的危害主要是：　　1、導(dǎo)致肺癌。它是引起肺癌的第二大因素，我國每年有5萬人因為氡氣及其子體致肺癌而死亡?！　?、導(dǎo)致白血病。　　3、使人喪失生育能力，胎兒畸形，基因畸形遺傳等。　　另外，氡還可以通過人體脂肪影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，使人精神不振，昏昏欲睡。氡氣已成為家居健康的超級隱形殺手。　　二、氡的來源　　室內(nèi)氡來源主要有4個方面：　　1、土壤中析出的氡。地層深層含有鈾、鐳、釷的土壤、巖石中常有高濃度的氡，可以通過地層斷裂帶進(jìn)入土壤，并沿著裂縫擴(kuò)散到室內(nèi)?！　?、建筑材料中析出的氡?；◢弾r、磚砂等，特別是含有放射性元素的天然石材，易釋放出氡?！　?、戶外空氣帶入室內(nèi)的氡。室外空氣中氡的輻射劑量很低，可一旦進(jìn)入室內(nèi)，就會積聚，不易消失。常通風(fēng)可改善?！　?、取暖和廚房設(shè)備的天然氣中釋放出的氡?！　∫陨?，第1、2條是主要來源，因此，在新建建筑時，必須要進(jìn)行氡檢測。

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