氚管的辐射组成探究
巨大橘子2024/12/21原创 核技术与核仪器 IP:上海
中文摘要
对于市售氚管的泄露射线进行了简单分析。

省流版结论:

TRITIUMtube.png


作为生活中最安全易得的同位素产品之一,氚管的辐射一直是无法绕开的话题,这次难得想起来,东西也都在手边,直接一探究竟。


trizio.gif

氚的β能谱,可以看到平均能量约5.7keV,最大能量约18.6keV,该能量的β射线在低Z低ρ固液体中射程约6μm。


之前已经有不少朋友用云母端窗盖革管和KC761测过氚管的辐射,而前者毕竟定性都算不上,只能指示射线确实存在;后者给出提示:氚管发射出了X-γ段的低能光子。


这次探测器使用amptek的Si-pin电制冷XRF探头,灵敏面积25mm²,分辨率约185eV@5.89keV,25.4μm厚度的铍窗保证了低能射线可以以较高的效率抵达探测器;能量由4.51keV的TiKα和烟感的13.95/17.74keV三点拟合。


将氚管尽量靠近探头,以降低空气对于低能射线的衰减并增大立体角。

IMG_20241221_174757.jpg


开始采集,等待约2000s,得到了如下谱图:

241d6e58-6ba1-4cc0-b302-0561d0a9ccff.png


可以看到在较为平缓的连续谱中出现了两个尖锐的峰,一眼盯针,鉴定为锌的Kα和Kβ荧光峰。


接下来,可以将氚管可能发出的射线大致分为三部分考虑:

a)氚本身衰变直接产生的β射线;

b)氚发出的β射线与拦截物质作用产生的轫致辐射连续谱;

c)由以上两者激发原子产生的X射线荧光峰;


a)实际并不太会到达氚管外部,这是因为它们的最大射程只有几μm,而氚管壁厚至少几百μm,严重的衰减使得能到达管外的β射线微不可测;

b)在谱图中清晰可见,范围约6keV~18keV,在x射线管的应用中,可知轫致辐射的峰值往往在最大能量的1/3处,而这里的峰值明显高很多,这是由于玻璃管壁对于这部分射线产生了过滤作用,低能量的部分无法到达探测器,峰值向高能端移动;

c)荧光峰同样清晰,但氚管内壁的荧光涂料明显不会只含锌一种元素,含有锌的荧光材料应为掺杂的硫化锌,黄光应为掺锰导致,查资料得硫的Kα=2.31keV,Kβ=2.46keV,锰的Kα约为5.89keV,Kβ约为6.49keV,从b)中可以看到,低于6keV的射线几乎都被氚管管壁吸收,无法射出,因此只剩锌的X荧光峰显示了出来,此外,锌的Kβ产额约为其Kα的12%,但在谱图中Kα比例明显大幅衰减,这也主要是由于管壁等的滤过导致的。


此外,参考https://physicsopenlab.org/2016/02/07/tritium/

其中同样有人给出了氚管的能谱,和这次得到的结果很像:

tritiumSpectrum.png

附金属锌的X射线荧光谱图:

Spectrum_Zn.gif

至此,氚管的辐射组成可以比较确定地认为是不含β射线的、经管壁过滤过的极低能量的X射线,而这些X射线又由荧光涂层中锌的X荧光以及来自氚的β射线产生的轫致辐射连续谱组成。


来自:物理高能技术 / 核技术与核仪器动手实践:实验报导
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~~空空如也
UICalc
5时20分前 IP:上海
940584

很好的探究。所以想知道氚管辐射对人体是否有害?


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评论(1)
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巨大橘子
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