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用盖革计数器测量β射线时的错误指示

盖革计数器是非常有用的仪器,但(与所有仪器一样)必须正确使用它们。
在使用盖革计数器计算剂量率时,有些产品附带的手册没有正确写明注意事项

除少数型号外,如果测量中包括β射线,盖革计数器就不能给出正确的数值。
(配备两个探测器的型号,一个专用于 γ 射线,另一个用于测量 β 射线等。(RADEX RD1008 和 Polimaster PM1405)除外。)

有人认为,如果盖革计数器的检测器既能接收γ射线又能接收β射线,那么就可以同时测量γ射线和β射线,就可以更准确地测量人受到的辐射剂量。

但是,由于盖革计数器的机制,如果真的那样做,可能会得到比β+γ射线的实际剂量高十倍以上的数值。如果你照原样相信这个数字,你就会错误地判断辐射的风险。
(增加多少因机型而异,有的增加了10倍以上,有的增加了2倍左右。)

在某些情况下,α和β射线被包含在测量中,以确定污染区域。 在这种情况下,污染的程度由数值的大小决定。
这也是一个正确的用法,但是用当时显示的Sv/h来判断外照射剂量是错误的。

下面为了便于说明,辐射的数量是相似的,数值的细节都是近似值。把它当成测量错误原因的图片。

辐射源 近距离测量时 在约 1m 处测量时

假设在这一侧有放射性物质。
真实辐射剂量
β射线 1000计数/分
γ射线 1000计数/分=1μSv/h
总有效剂量率 1μSv/h
*因为β射线不能到达皮肤1cm深处,所以不计算在内。
真实辐射剂量
β射线 在空气中衰减完了
γ射线 700计数/分=0.7μSv/h
总有效剂量率 0.7μSv/h
盖革计数器(仅γ射线)
β射线 没有
γ射线 1分钟计数10次(计数率1%)
画面显示 0.1μSv/h×10=1μSv/h
盖革计数器(仅γ射线)
β射线 没有
γ射线 1分钟计数7次(1% 计数率)
画面显示 0.1μSv/h×7=0.7μSv/h
盖革计数器(β + γ 射线)
β射线 1分钟200次计数(计数率20%)
γ射线 1分钟计数10次(计数率1%)
画面显示 0.1μSv/h×210=21μSv/h
盖革计数器(β + γ 射线)
β射线 没有(通常β射线飞不了1m)
γ射线 1分钟计数7次(1% 计数率)
画面显示 0.1μSv/h×7=0.7μSv/h
闪烁体
β射线 无法计算
γ射线 1分钟计数200次(20% 计数率)
画面显示 0.005μSv/h×200=1μSv/h
闪烁体
β射线 无法计算
γ射线 1分钟计数140次(计数率20%)
画面显示 0.005μSv/h×140=0.7μSv/h

在上面的例子中,假设每分钟从辐射源发射出1000条相同能量的β射线和1000条γ射线。碘和铯每次衰变时都会发射一条 β 射线和一种 γ 射线。因此,情况与这个假设大致相似。


β+γ射线测量值异常的原因


没有能量补偿的盖革计数器只能计数
因此,要用辐射源来提前测量以µSv/h为单位的计数次数。 (校准)。

盖革计数器的灵敏度较低,因此即使每分钟有1000条辐射照射到测量装置上,也只能检测到其中的 10 次左右。
(测量仪器能检测到的比例称为计数率)。

1 µSv/h是指一分钟内有1000个辐射粒子经过,但实际只能检测到10个,所以每检测到一个,就计算为0.1 µSv/h。(通常)

由于无能量补偿的闪烁体灵敏度高,计数率高,1000条辐射中有200条可以检测到。200 次计数将是 1 μSv/h,所以每条辐射按0.005μSv/h计算。

这是正确的测量值。

让我们看看当我们用盖革计数器测量 β + γ 射线时会发生什么。
盖革计数器检测器捕获 β 射线比捕获 γ 射线效率更好。即使1000条伽马射线中只能检测到10条,1000条β射线中也能检测到200条。(比方)
若按伽马射线计算法同样计算,则为0.1μSv/h×(200+10)=21μSv/h,是原值的21倍。

因为这样计算,用β+γ射线测量时,就变成异常值了。
网上有热门的视频测出极高的μSv/h,但由于上述计算,可能只是显示异常值。

我们用同样可以检测β射线的测量仪器,在γ射线测量模式下打开β射线屏蔽过滤片,拍摄了对比的视频。
参考:盖革计数器中的β射线的异常值

打开过滤片后,数值高出约23倍。


如何测量β射线


如上所述,盖革计数器无法测量 μSv/h 的 β 射线。

在测量β射线时,许多机型有不同的单位。在大多数情况下,只显示辐射计数的数量。

我想很多人认为真正的辐射强度=Sv/h=α+β+γ+中子辐射
而一般辐射计测得的辐射剂量为1cm剂量当量,即距离皮肤1cm深度的照射剂量。

α射线和β射线穿透力小,阻挡在皮肤表面,因此不影响1cm剂量当量率。因此,将其计入1cm剂量当量的Sv/h的计算中是很奇怪的。

由于皮肤对辐射的敏感性低(对辐射的抵抗力强),因此测量α射线和β射线的影响是没有意义的。
(摄入放射性物质时,内照射受到的辐射是不同的。这个概念只基于来自空间的外部辐射)。

对皮肤的影响以 70 μm 剂量当量(皮肤等效剂量)为单位单独测量。
在这种情况下,β 射线也包括在测量中。

所以Sv/h(1cm剂量当量)不会因为没有β射线而低于真实值。

也有一起测量β射线时显示Sv/h的机型,但是这个是用来通过数值的大小来判断表面污染的,数值本身没有任何意义(数值本身是完全不准确的。)所以要避免判断上的错误。

此外,一些辐射计可以同时测量 1cm 剂量当量和 70μm 剂量当量。
如果要测量包括β射线在内的辐射剂量,就需要选择这样的型号。

当测量包括α和β射线时


当我说辐射测量仪器应该只测量γ射线时,我会听到这样的意见:内部暴露α和β射线是危险的,必须进行测量。

一般的辐射测量仪器只能测量外部照射的辐射剂量,其数值为μSv/h。 最好也能测量α和β射线,但需要不同的测量仪器来正确测量α和β射线的量。

可以检测α-和β-射线的测量仪器不仅可以用来单独测量γ-射线(µSv/h),还可以用来测量α和β射线,并通过观察数值的大小来确定污染的位置。 与γ射线不同,α和β射线射程并不长,因此适合调查受污染的地区。

在这种情况下,可以通过观察显示的数值来判断该地区是否受到了污染。这也是一种正确的用法,但当时显示的μSv/h值本身并不是一个可以用来判断受辐射风险的数值。 (诸如xx mSv时癌症风险为xx%这样的影响,也是只用γ射线计算的数值。 除非以同样的方式测量,否则无法进行比较)。

α和β射线对内部照射的影响比γ射线更大。 因此,以正确的方式测量它们是很重要的。

要从数字上确定内照射的风险,就必须知道存在什么样的放射性物质和有多少放射性物质。 这需要一台昂贵的具有核素分析功能的辐射测量仪,这种仪器可以从研究机构购买,价格至少为几万元。 如果你想正确地测量食品或沙土,你可以通过这样的方式来实现。

如上所述,有必要知道每种放射性物质的数量,以确定内部辐射量。

一般的测量仪器只能确定总量是高还是低。 在测量α和β辐射时,可以确定量是高还是低。 如果测量仪器有cpm显示模式,请使用它以避免误解。 如果你想告诉别人,

使用相对值,或使用设备上的cpm显示是合适的。 如果以Sv/h为单位,信息接收者很有可能误认为该值是外部照射的剂量值。

对于那些实际生活在高剂量地区的人来说,被不必要地告知他们处于危险之中,可能是一种精神负担,所以我希望那些公布其测量仪器的测量结果的人能够考虑到这一点。