1.2 - 淬灭

1.2 - 淬灭

2025年12月30日

液体闪烁光谱法中的一个主要问题是淬灭。淬灭被定义为，在衰变粒子向光电阴极转移能量的过程中，衰变能量或光子发生的不可逆吸收。淬灭会使整个脉冲高度谱向低能端偏移，进而导致 β 发射体等具有连续能量的放射性核素的计数效率降低（图1）。

淬灭的主要成因是：

      1. 化学淬灭：某些物质会夺取溶剂分子的激发能，且不将其转移给闪烁体，从而降低光发射效率。化学淬灭会阻碍衰变粒子向闪烁体的能量转移，是实际应用中最常见的淬灭类型。

      2. 颜色淬灭：染料或浊度引起的光吸收会减少产生的光子数量。颜色淬灭会阻碍已生成的光子从初级闪烁体向次级闪烁体、以及从次级闪烁体向光电阴极的转移。

图1：不同淬灭程度样品的脉冲高度谱

β 发射体的淬灭会降低计数效率。由于淬灭程度无法直接判断，在对样品进行定量活度测定时，必须进行适当的校正。有关淬灭机制的更多细节可参见 [Moebius和Moebius 2012]。

目前的淬灭校正方法是：

· 内标法

· 外标法

· 道比法

· 康普顿边缘拐点偏移法（H值法）

· 能谱重心偏移法

· 标准样品对比法

· “即时DPM”法

· CIEMAT-NIST法

· TDCR法

道比法是一种通用的淬灭校正方法。该方法不依赖外标，因此可用于便携式仪器。近年已商业化应用的TDCR法，无需标准样品和外辐射源，仅需配备三个光电倍增管（PM 管）的装置即可实现淬灭校正。

» 内标法

向样品中加入已知量的相同同位素标准品后，样品计数率的差值与其活度的比值，可作为效率ε的度量指标。由于样品和标准品受到的淬灭影响相同，原始样品的活度可通过以下方式计算：

图2：使用淬灭校正的内部标准化

内标法是一种通用方法，同样适用于非均相和浑浊样品的淬灭校正。

» 道比法

道比法的操作是在脉冲高度谱的两个不同能量区域对样品进行测量（图3）。

其中，道1仅检测高能脉冲，道2则测量整个能谱。随着淬灭程度的增加，高能道1的脉冲数减少幅度远大于道2的总计数率。因此，两道计数率的比值会发生变化，且该比值可作为淬灭程度的特征度量指标。通过制备一系列不同淬灭程度的标准样品，可绘制出道比与对应效率的校准曲线。这种通用校正方法的详细流程见2.1.1节。

图3：道比法的道设置

» CIEMAT-NIST法

CIEMAT-NIST法基于数学模型，其核心是利用次级电子倍增管产生的光电子分布已知（泊松分布）这一特性。以 β 发射体为例，需先计算其连续 β 能谱。通过在相同实验条件下对示踪核素（多为氚）进行测量，可确定与几何结构和计数条件相关的未知自由参数。该方法仅需一次校准测量，即可确定相对于标准品的效率。

» TDCR法

TDCR法（三重符合至双重符合比值法）由Broda等人首次提出 [Broda et al. 1988]，无需外辐射源或标准样品。它是一种绝对（初级）测量方法，但需要三个光电倍增管（ABC）来测定作为自由参数的TDCR值。引入三个光电倍增管的符合计数，还能实现近乎无本底的计数。近年来，采用该技术的仪器已实现商业化（如HIDEX 300 SL和600 SL），并成功应用于多种场景（参见哥本哈根LSC2017会议），如今已成为一项成熟技术 [Broda et al. 2007]。相关详细内容将在单独章节（1.5节）中阐述。

参考文献

[1] Broda R., Pochwalski K. and Radoszewski T. 1988: Calculation of liquid-scintillation detector efficiency; Appl. Radiat. Isot. 39 (1988) pp159

[2] Broda R., Cassette P. and Kossert K. 2007: Radionuclide metrology using liquid scintillation counting; Metrologia 44 (2007) 36-52

[3] Moebius S. and Moebius T. L. 2012: Handbook of Liquid Scintillation Spectrometry, DGFS e.V. and Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe 2012

引用信息： 

HIDEX公司官网：https://www.hidex.com/hidex-methods/introduction/quenching

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