ZPH-S1进行氚擦拭检测应用案例

ZPH-S1进行氚擦拭检测应用案例

2026年11月12日

一、应用背景

在核电站、核燃料循环设施、科研实验室及环境监测等领域，对工作场所的氚表面污染进行定期监测是辐射防护的重要内容。氚（3H）是一种纯β放射性核素，发射的β粒子能量极低（平均能量5.7 keV），在空气中射程很短，常规的便携式表面污染监测仪难以直接有效探测。对于弱β核素如氚，擦拭测试（Wipe Test）后使用液体闪烁计数（LSC）通常是监测其存在的唯一实用选项。

本应用案例基于Hidex公司发表的擦拭测试方法（Application Note 420-002 Wipe Test），结合ZPH-S1型便携式氚表面污染测量仪的性能特点，制定了一套适用于现场快速氚擦拭样品测量的标准化操作流程。

二、适用设备与材料

三、操作流程

1. 样品采集（擦拭取样）

（1）准备擦拭材料：取一张专用玻璃微纤维滤纸（金属面朝上），可根据需要选择干擦或使用去离子水略微润湿。对于氚污染，建议使用润湿的擦拭纸以提高收集效率。

（2）执行擦拭：在待测表面上擦拭约100 cm2的区域（通常为10cm×10cm），按照从左到右的Z字形路径进行第一遍擦拭，然后沿垂直方向进行第二遍擦拭，确保覆盖整个采样区域。对于不规则表面或狭小区域，可采用适当调整。

（3）放置样品：将擦拭后的滤纸打开仪器探测头，将滤纸放置在样品板上，确保金属面朝上，然后关闭探测头。

（4）制备本底样品：取一张干净的擦拭纸，按同样方式放置在样品板上，不进行擦拭，作为本底对照。

2. 仪器准备

（1）开机：将开关按钮旋转至“上电”位置，设备开机。等待约20秒，直至设备完成自检进入就绪状态。

（2）归零操作：

    打开探测头，放入一张干净的空白擦拭纸（金属面朝上），关闭探测头；

    将旋钮旋至“采样”位置，等待约1分钟，直至读数稳定；

    观察屏幕右上角显示的偏移量，若偏移量超过100个计数，需用异丙醇和无绒布清洁样品板及电极棒表面。

3. 样品测量

（1）开始测量：将装有擦拭样品的探测头关闭，旋钮旋至“采样”位置，仪器开始采集数据。

（2）测量时间：单次测量约需1~2min。测量过程中请勿触摸或移动仪器，避免外界干扰影响结果。

（3）读取结果：测量完成后，屏幕将显示测量值，单位为可选的kDPM/dm2、nCi/dm2或Bq/cm2。

（4）记录数据：记录每个样品位置的测量值及对应采样区域编号，用于后续计算和报告。

4. 结果计算与判定

表面污染水平计算：

对于氚擦拭样品，仪器直接给出表面污染活度值。如需计算可去除表面污染活度，可参考以下公式：

其中：

• R = 样品总计数率（CPM）

• Rb= 本底计数率（CPM）

• E = 仪器对氚的探测效率（由仪器校准确定）

• 60 = 秒/分钟转换系数

• A = 擦拭面积（100 cm2）

• F = 擦拭收集因子（由现场实验确定，范围0.05~0.5。与材质、粗糙度、擦拭压力相关，光滑不锈钢0.5；混凝土粗糙表面取0.1~0.05）

结果判定参考标准：

根据IAEA及国际通用标准，氚表面污染限值参考如下：

ZPH-S1的报警阈值可在全量程范围内设置，用户可根据上述标准设定报警水平。

四、质量控制与校准

1. 定期响应检查（建议每月一次）

（1）打开探测头，将已知活度值的校准源（500nCi ~ 2000nCi）放置在样品板上，关闭探测头。

（2）旋至“采样”位置开始测量。

（3）将读数与校准源标称值比较，偏差应在±30%以内。若超出范围，需进行校准。

2. 仪器校准

（1）使用已知活度值的标准源进行测量；

（2）计算 新增益 = 旧增益 ×（已知值 / 测量值），注意测量值单位需为nCi/dm2；

（3）在“设置”界面中按操作方法输入新的增益值。

3. 本底检查（建议每周一次）

每次运行前进行归零操作，观察偏移量。若偏移量持续偏高，需清洁样品板和电极棒。

五、方法优势

与传统液体闪烁计数（LSC）方法相比，采用ZPH-S1进行氚擦拭样品测量具有以下显著优势：

六、应用场景建议

ZPH-S1配合擦拭测试方法，特别适用于以下场景：

（1）核电站日常巡检：重水堆设施、燃料操作区域的氚污染快速筛查；

（2）核燃料循环设施：后处理厂、燃料制造厂的表面污染监测；

（3）科研与医学实验室：使用氚标记化合物的实验场所定期监测；

（4）退役去污作业：设施退役过程中的污染边界确认；

（5）应急响应：氚泄漏事故后的快速污染评估；

（6）出入境检验：涉及放射性物质的货物包装表面检查。

七、注意事项

（1）样品擦拭时需保持恒定压力和统一路径，以提高结果可比性。

（2）测量时确保滤纸金属面朝上放置，否则会影响检测灵敏度。

（3）仪器对静电干扰敏感，操作前可用防静电布擦拭样品瓶或滤纸。

（4）每次测量完成后及时记录数据，建议定期导出或备份。

（5）若长期不使用，应定时充电（建议每半个月开机运行至少1小时）。

八、参考资料

1. Hidex Application Note 420-002 Wipe Test (2025)

2. ZPH-S1 便携式氚表面污染测量仪用户手册

3. IAEA Safety Standards Series No. GSR Part 3 - Radiation Protection and Safety of Radiation Sources

4. ISO 7503-2:2016 - Measurement of radioactivity - Measurement and evaluation of surface contamination - Part 2: Test method using wipe-test samples

5. GBT 14056.2-2011 表面污染测定 第2部分：氚表面污染