一种测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法与流程

本发明属于材料伽马射线吸收剂量测量技术领域，尤其涉及一种测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法。

背景技术：

放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能量级，要向低能级跃迁，辐射出γ光子。原子核衰变和核反应均可产生γ射线。其为波长短于0.2埃的电磁波。γ射线的波长比X射线要短，所以γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。伽马射线是频率高于1.5千亿赫兹的电磁波光子。伽马射线不具有电荷及静质量，故具有较α粒子及β粒子弱之电离能力。

伽马射线具有极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子数之原子核吸收，例如铅或乏铀。测量方法γ光子不带电，故不能用磁偏转法测出其能量，但是可以通过NaI或者高纯锗探测其测量其能量。玻璃固化体是未来用于固化高放废物的材料其成分为硅酸盐玻璃。在固化过程中辐照损伤会造成固化体材料性质改变。

综上所述，固化体性质改变随着吸收剂量增加而增加，对固化体的吸收剂量进行监控中，现在没有测量固化体吸收剂量的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法，旨在解决目前对固化体的吸收剂量进行监控中，现在还没有测量固化体吸收剂量的方法测的问题。

本发明是这样实现的，一种测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法，包括：将样品用gamma源辐照后，固化体结构中的价键被打断，产生自由电子或称自由基；

在样品加一个磁场，样品中的自由电子在磁场中产生一种与磁场平行和一种与磁场反向的两种取向；并具有两个能级差ΔE＝gβH,其中g是朗得g因子，β是玻尔磁子，H为磁场强度；

在外场中，自由电子处于低能级态；当给样品微波激发，并满足hν＝gβH时，其中h是普朗克常数，ν是激发微波的频率，样品中的自由电子发生共振吸收，由低能级跃迁到高能级；此处共振吸收能级差ΔE等于hν微波激发的能量；

通过制样测量得到特征谱强度和吸收剂量的函数关系，实现对吸收剂量测量。

进一步，该测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法具体包括以下步骤：

步骤一，将样品用gamma源辐照特定三个剂量，使剂量仪使用范围足够广；

步骤二，通过不断微调外加磁场强度，测量不同磁场强度下的吸收系数，得到固化体的特征谱(EPR谱)；

步骤三，通过峰谷处相减的方式得到不同剂量下固化体的特征峰谷高度差ΔI，图谱中的最大处峰谷处的高度差标记为ΔI；

步骤四，使用线性拟合EPR的高度差ΔI与辐照剂量D，得到吸收剂量与高度差之间关系式，所述关系式为：

ΔI＝11980logD-65871；

步骤五，使用EPR测试未知固化体样品得到特征谱的峰高度；

步骤六，将测得峰谷高度差ΔI代入步骤五得到关系式中得到样品的辐照剂量。

进一步，步骤一种所述的三个剂量为10³Gy，10⁴Gy，10⁵Gy三个剂量。

进一步，步骤四中相减的方式为：峰处Y轴数值减去谷处Y轴数值。

本发明提供的测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法，通过制样测量可以得到特征谱强度和吸收剂量的函数关系，从而实现对吸收剂量测量；本发明的玻璃固化体是一种新材料，使用电子顺磁共振的方法可以快速测量玻璃的吸收剂量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法流程图。

图2是本发明实施例提供的典型伽马射线辐照后固化体样品的电子顺磁共振谱图；

图3是本发明实施例提供的固化体特征高度差ΔI与吸收剂量关系拟合曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法，包括：将样品用gamma源辐照后，固化体结构中的价键被打断，产生自由电子；

在样品加一个磁场，样品中的自由电子在磁场中产生一种与磁场平行和一种与磁场反向的两种取向；并具有两个能级差ΔE＝gβH,其中g是朗得g因子，β是玻尔磁子，H为磁场强度；

当给样品微波激发满足hν＝gβH时，样品中的自由电子发生共振吸收，由低能级跃迁到高能级；

通过制样测量得到特征谱强度和吸收剂量的函数关系，实现对吸收剂量测量。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法具体包括以下步骤：

S101：将样品用gamma源辐照特定三个剂量，使剂量仪使用范围足够广，所述的三个剂量为10³Gy，10⁴Gy，10⁵Gy；

S102：通过不断微调外加磁场强度，测量不同磁场强度下的吸收系数，得到固化体的特征谱(EPR谱)；

S103：通过峰谷处相减的方式(峰处Y轴数值减去谷处Y轴数值)得到不同剂量下固化体的特征峰高度差ΔI；

S104：使用线性拟合EPR的高度差ΔI与辐照剂量D，得到吸收剂量与高度差之间关系式，所述关系式为：ΔI＝11980logD-65871；

S105：使用EPR测试未知固化体样品得到特征谱的峰高度；

S106：将测得峰谷高度差ΔI代入S104得到关系式中得到样品的辐照剂量。

图谱中的最大处峰谷处的高度差标记为ΔI。

图2是本发明实施例提供的典型伽马射线辐照后固化体样品的电子顺磁共振谱图；

图3是本发明实施例提供的固化体特征峰谷高度差ΔI与吸收剂量关系拟合曲线图。

本发明提供的测定玻璃固体化伽马射线吸收剂量的方法，通过制样测量可以得到特征谱强度和吸收剂量的函数关系，从而实现对吸收剂量测量；本发明的玻璃固化体是一种新材料，使用电子顺磁共振的方法可以快速测量玻璃的吸收剂量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。