[發(fā)明專利]一種測(cè)量聚合物超痕量放射性本底的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810023562.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108414607B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/62
• 分類號(hào): G01N27/62;G01N1/44
• 代理公司: 北京市萬(wàn)慧達(dá)律師事務(wù)所 11111
• 代理人: 謝敏楠

本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)量聚合物中超痕量放射性本底的檢測(cè)方法。本發(fā)明采用干灰化法的前處理方式，建立了ICP?MS測(cè)量超痕量放射性本底的分析方法，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)玻璃中超痕量元素的分析。本發(fā)明的檢測(cè)方法檢出限可達(dá)1pg/g以下，此外，本發(fā)明的方法還具有操作簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)量聚合物中超痕量放射性本底的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

(1)放射性本底測(cè)量的研究背景

粒子物理作為前沿科學(xué)研究中最重要的學(xué)科之一，受到科研工作者的廣泛關(guān)注。其中，中微子研究在國(guó)際粒子物理研究中占據(jù)重要地位，是迄今為止唯一有實(shí)驗(yàn)證據(jù)的超越粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理，為了解微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演變提供充分證據(jù)。所以，中微子研究成為現(xiàn)代科研工作者研究的對(duì)象。繼2012年中國(guó)大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一種新的中微子震蕩之后，第二個(gè)中微子實(shí)驗(yàn)計(jì)劃于2014年底開(kāi)始建設(shè)實(shí)施，該實(shí)驗(yàn)工作站最佳選址位于江門(mén)，致力于打造世界上最高精度、最低本底、最大規(guī)模的中微子探測(cè)器，以徹底揭開(kāi)中微子質(zhì)量順序之謎。

當(dāng)前，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)站計(jì)劃在地下700米建造一個(gè)大型的實(shí)驗(yàn)裝置，包括一個(gè)容納20kt液體閃爍體的有機(jī)玻璃中心探測(cè)器以及少量的配套設(shè)備。有機(jī)玻璃球面被500個(gè)以上的不銹鋼支撐節(jié)點(diǎn)，外層有將近20000個(gè)光電倍增管觀測(cè)中微子與液體閃爍體介質(zhì)相互作用產(chǎn)生的微弱光信號(hào)。由于天然放射性元素普遍存在于我們生活的日常環(huán)境中，其原子核不穩(wěn)定常會(huì)以α射線、β射線以及γ射線等能量形式進(jìn)行輻射，同時(shí)，環(huán)境中還存在大量的宇宙射線，兩者產(chǎn)生的光信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中微子信號(hào)，對(duì)中微子信號(hào)的探測(cè)造成嚴(yán)重的背景干擾。因此，需要對(duì)中微子探測(cè)器的周邊環(huán)境提出高要求：1)建造于很深的地下，通過(guò)巖石層來(lái)阻擋大量的宇宙射線；2)中間以超純水作為屏蔽層，通過(guò)水來(lái)阻擋環(huán)境中天然放射性元素的衰變射線。

除此以外，在核物理、粒子物理、天體粒子物理這些領(lǐng)域中，大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)幾乎所有的實(shí)驗(yàn)而言，探測(cè)器受裝置材料放射性本底的干擾最為嚴(yán)重，比如U-238，Th-232，K-40，Co-60等。這些放射性同位素在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生alpha和beta衰變，伴隨產(chǎn)生gamma射線等光信號(hào)，這樣的放射性衰變自然就會(huì)成為本底事例，制約中微子探測(cè)器靈敏度和工作效率，影響實(shí)驗(yàn)預(yù)期的物理結(jié)果。顯然，復(fù)雜的探測(cè)器裝置是由有機(jī)玻璃、不銹鋼連接件、光電倍增管以及電纜等材料搭建而成。而這些材料中放射性同位素U-238，Th-232，K-40和Co-60由于普遍存在于環(huán)境中，因此在材料生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、探測(cè)器裝配等環(huán)節(jié)都有可能被引入。目前，關(guān)于探測(cè)器材料本底的有效控制還面臨著巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)，測(cè)量探測(cè)器各種材料的放射性本底，并篩選出合格的材料將是一個(gè)重大課題。

基于此研究背景下，我們有必要對(duì)地下實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施和中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器系統(tǒng)所用材料進(jìn)行放射性本底的測(cè)量和評(píng)估，為中微子探測(cè)器的選材提供參考意見(jiàn)，尋找到最合適的材料作為中微子探測(cè)裝置。

(2)放射性元素測(cè)量方法的發(fā)展現(xiàn)狀

自19世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)放射性以來(lái)，放射性元素在眾多學(xué)科中有著重要的研究?jī)r(jià)值，例如：生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)以及核應(yīng)用等。目前，關(guān)于放射性元素測(cè)量方法有很多，主流的有兩大技術(shù)：1)傳統(tǒng)的放射性測(cè)量分析技術(shù)；2)非放射性測(cè)量分析技術(shù)：以質(zhì)譜分析為主。

傳統(tǒng)的放射性測(cè)量分析技術(shù)一直以來(lái)被頻繁使用，其主要包括以下三個(gè)方面：α計(jì)數(shù)、β計(jì)數(shù)、γ計(jì)數(shù)。對(duì)于本課題研究的關(guān)于材料中超痕量放射性本底的測(cè)量，上述方法都存在共同的弊端：1)儀器靈敏度和檢出限限制了超痕量放射性本底的測(cè)量；2)分析周期較長(zhǎng)；3)背景噪音大；4)樣品用量大；5)計(jì)數(shù)率低。因此，在超痕量元素快速、準(zhǔn)確的測(cè)量上并不理想。