1.6 - 切伦科夫计数

1.6 - 切伦科夫计数

2026年05月09日

带电粒子在透光极性介质（如水）中运动，当其运动速度超过光在该介质中的相速度时，会产生切伦科夫辐射。该过程会引发电介质分子发生局部电子极化，分子回归基态时释放电磁辐射。对于水溶液中的β发射体，产生切伦科夫辐射所需的最低能量为262 keV。当β最大能量超过1 MeV时，可以获得合理的计数效率（图10）。切伦科夫辐射无需闪烁体，可在任意酸碱介质中检测，且不受化学猝灭影响。切伦科夫计数法还具备可采用大体积样品、无有机废液产生的优势。

其缺点为：存在强烈颜色猝灭效应，且计数效率相对偏低。

由于切伦科夫效应仅对高能β射线起效，因此可在大量低能β辐射核素、α辐射核素共存的体系中，测定微量高能放射性核素。但是若γ光子能量高于430 keV，强γ辐射可产生高于阈值能量的康普顿电子，进而对切伦科夫计数效率产生贡献[Tayeb et al., 2014]。因此，⁴⁰K和²¹⁰Pb/²¹⁰Bi的测量值和计算值，会高于纯β辐射核素的平均水平。

近年来，切伦科夫计数常与TDCR计数结合应用：可自动校正颜色猝灭，无需外部刻度校准 [Kossert  2010]（另见程序2.3.5）。因此，在已知放射性平衡状态下，切伦科夫辐射可以区分⁸⁹Sr和⁹⁰Sr，或通过高能β衰变子体（例如来自⁹⁰Sr的⁹⁰Y，或来自²¹⁰Pb的²¹⁰Bi）定量检测进行测定。

除了经典的校准程序外，切伦科夫计数的效率还可通过TDCR法结合切伦科夫电子已知能谱（麦克斯韦方程组）来计算，例如对于⁹⁰Y可使用以下拟合公式：

η (⁹⁰Y) = 0.90 * (TDCR_corr) ^0.75 [Tayeb et al.  2014]

需考虑伴随γ辐射（例如⁴⁰K）可能产生的干扰（图10）。

研究表明，即使在黄色和棕色的食品级染料中，TDCR法对几何效应和颜色淬灭的校正对于切伦科夫计数也是有效的 [Tayeb et al.  2014]。塑料计数瓶通常比玻璃瓶计数率更高，因此更受青睐。

在含氡的水样中，可以利用²¹⁴Bi（E_βmax为1.5 MeV，在Beckman LS 6000LL上，η=40%）以及较小程度上来自²¹⁴Pb（E_βmax为0.7 MeV）产生的切伦科夫辐射来进行氡的测定。

图10：切伦科夫计数效率与β能量的关系（基于TDCR计算[Tayeb et al., 2014]和Beckman LS 6000LL测量[Möbius and Möbius, 2008]）

参考文献：

[1] Kossert K. 2010: Activity standardization by means of new TDCR-Cherenkov counting technique; Applied Radiation and Isotopes 68 (2010) 1116-1120

[2] Möbius S. and Möbius T. L. 2008: LSC-Handbuch, DGFS e.V. und Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe 2008

[3] Tayeb M., Dai X., Corcoran F.C. and Kelly D.G. 2014: Evaluation of interferences on measurements of 90Sr/90Y by TDCR Cherenkov counting technique; J. Radioanal. Nucl. Chem. 300 (2014) 409/414

引用信息： 

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

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