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产品应用 | 高纯锗γ能谱仪在矿产矿物检测中的典型应用

发布时间：

2024-10-15 09:05

来源：

·引言

近年来，关于放射性物质超标的检测案例屡见不鲜，其中以矿产矿物中锆英砂的放射性检测尤为关注。

一、2016年，厦门口岸，一批锆英砂因放射性超标370倍而被退运。这批货物装载于20个集装箱内，总重量达到528吨，这是厦门口岸退运的最大批量放射性超标锆英砂。经过对该批锆英砂放射性检测，结果显示其γ射线剂量当量率为75.17-82.39 μSv/h，远远超过本地环境辐射本底值370余倍，钍、铀、镭、钾的比活度合计也高达99.8Bq/g

二、2021年，茂名海关截获了一批放射性超标的进口锆英砂，共37个集装箱标箱，合计1006吨。该货物伽马射线γ在3.18Sv/h—7.38Sv/h之间，最高值比中国《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》判定的最低放射性标准超近7倍。

图：锆英砂放射性超标的检测（海关查获）

这些事件表明，为了保护我国生态环境和人体健康不受损害，对矿产矿物中的放射性物质是否超标执行严格的检测是非常有必要的。

图：锆英砂

矿产矿物的放射性检测概述：

‌以锆英砂的放射性检测为例：锆英砂中含有天然伴生的放射性元素，如钍、铀、镭及钾等，其深加工产品锆石（氧化锆）中也可能含有微量的放射性元素，如铀(U)和钍(Th)等。这些放射性元素在衰变过程中会释放出特征γ射线。

高纯锗γ能谱仪能够精确测量这些特征γ射线的能量和强度，从而分析出锆英砂中放射性核素的种类和含量。这对于评估锆英砂的放射性污染程度、保障矿产资源的开发利用安全具有重要意义。

矿产勘查：

在矿产勘查过程中，利用高纯锗γ谱仪测量地层中放射性元素的含量，可以帮助地质学家确定矿产资源的分布情况。对于锆英砂等含有放射性元素的矿产来说，这种方法尤为有效。

通过分析地层中放射性元素的分布特征，可以推断出锆英砂矿体的位置、规模和形态，为后续的矿产开发和利用提供科学依据。

环境监测：

在矿产开采过程中，可能会对环境造成一定的放射性污染。利用高纯锗γ谱仪对开采区域及其周边环境进行放射性监测，可以评估放射性污染的程度和范围，为环境保护和治理提供数据支持。

传统矿石分析方法在样品采集、处理和分析过程中费时费力，并且在实时监测和大规模应用方面存在限制，而高纯锗γ能谱仪具有快速、准确、非破坏性的特点，能够为矿石质量评估提供新的解决方案。锆英砂作为一种重要的矿物原料，其分析和研究对于理解其资源状况、优化开采和加工工艺、提高产品质量和市场竞争力具有重要意义，同时也为相关行业的发展提供了重要的物质基础和技术支持。

高纯锗γ能谱仪检测锆英砂放射性的典型应用:

图：工艺陶瓷

锆英砂在陶瓷行业中的应用非常广泛，主要用于各种建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、工艺品陶瓷等的生产中。

工艺陶瓷中的放射性主要来源是陶瓷工业中的矿物原材料，特别是锆英粉类釉料、尾矿石、工业废渣等材料。这些原料大多来自天然矿物，主要是含钾矿物，如长石、云母、石英等，存在着许多原生天然放射性核素，就剂量而言主要是40K、232Th、238U，以232Th和238U起始的两个衰变链是最重要的辐射来源。这些放射性物质在经粉碎、高温、烧结等物理化学过程后仍有放射性。

FYHPGe系列高纯锗γ能谱仪（自动进样）海关应用

方圆科技研发生产的高纯锗γ能谱仪可用于高探测效率测量，并可适应多种样品几何形状。国内有学者曾研究比较碘化钠(NaI)闪烁体探测器和高纯锗(HPGe)半导体探测器γ能谱仪的性能，发现HPGe探测器的能量分辨率比Nal好数十倍，在测量含多种未知核素、γ谱线复杂的样品时应选用HPGe探测器。

图：高纯锗γ能谱仪——无源效率刻度软件

方圆科技研发生产的高纯锗γ能谱仪，搭载了无源效率刻度软件（含探测器表征）。无源效率刻度是基于点源刻度技术，利用蒙特卡罗模拟或数值积分等数学算法计算探测器周围空间γ光子的输运过程得到探测效率的刻度方法。无源效率刻度技术对比有源效率刻度主要有以下优点:

(1)无需制作使用标准源，可避免样品和标准源之间的代表性问题增加的不确定度；

(2)无需采购、保存放射源以及办理放射源的使用证，编制应急方案等安全管理的措施，可以降低管理成本；

(3)更加安全，降低对实验室以及工作人员的污染风险；

(4)能够实现现场检测形状类型各异的样品，可以不破坏样品进行检测；

(5)节约实验经费，测量速度快。

无源效率刻度方法出现以来，得到了国内外专业人士的认可。

国内有实验室连续3年用γ谱无源效率刻度法测量IAEA组织的环境样品中γ核素国际比对样品，总体接受率为100%，因此认为γ谱无源效率刻度方法的可靠、实用。

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转载|三届二次副理事长会为生态环境建材行业解题

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