樣本分析

香港天文台在京士柏的輻射實驗室有四種主要儀器，用以精確分析樣本中的放射性核素。這四種儀器是伽馬譜法系統、液體閃爍計數器、低本底阿爾法-貝他粒子計數系統和阿爾法譜系統。當樣本中的放射性核素發出的核輻射進入周圍環境中的物質時，會引起能量的傳遞過程。我們就是利用儀器精確量度和量化這些能量傳遞過程，從而知道樣本中含有多少放射性核素。

京士柏輻射實驗室

輻射測量：基本運作原理

輻射，就好像陽光，不能以尺或秤來測量，亦不可以儲存在盒子裹 。測量輻射的方式與測量其他物質不同，我們只能測量輻射穿過物質時所產生的效應，從而間接計算輻射的強度。每當輻射穿過物質，均會產生電效應。我們量度這些效應，便可間接知道有多少輻射經過這物質。這便是輻射測量的基本運作原理。針對不同輻射的特性，天文台利用四種不同的系統來量度輻射的強度。

阿爾法譜法系統

阿爾法譜法系統是用來量度阿爾法放射性核素鈈-239的活度。

阿爾法粒子須在真空環境下進行量度，以免阿爾法粒子在接觸探測器之前被空氣吸收。因此，這套系統中的八個探測器均放置在真空室內。探測器所發出的數碼訊號，以能譜形式貯存，並使用一套特別的分析軟件來進行放射性活度分析。這套系統可同時量度八個樣本，以提高處理量。

阿爾法譜系統概要圖

阿爾法譜法系統的探測器特寫

阿爾法譜法分析軟件所導出的典型譜

伽馬譜法系統

伽馬譜法系統是用來量度伽馬放射性核素。

這系統是由四個高純度鍺探測器及其附連電子儀器和一套電腦組成，而電腦上安裝了一套中央控制及分析軟件。探測器所發出的數碼訊號，以能譜形式儲存，分析軟件則用來計算樣本中伽馬核素的比活度。這套系統可快捷、準確地根據特徵能譜辨認出多種放射性核素。

伽馬譜法系統概要圖

高純度鍺探測器

樣本

伽馬譜法分析軟件所導出的典型刻度譜

低本底阿爾法-貝他粒子計數系統

低本底阿爾法-貝他粒子計數系統是用來量度純貝他放射性核素鍶-90 的活度。

這系統有 11 個流氣式計數器。計數器使用一種由百分之九十氬氣及百分之十甲烷所組成的混合氣體。探測器收集得的資料由一個數據系統處理，並以總計數率計算鍶-90 的活度。這是一個高處理量的系統，可同時量度十個樣本。

低本底阿爾法-貝他粒子計數系統概要圖

低本底阿爾法 - 貝他粒子計數系統

液體閃爍計數系統

液體閃爍計數系統是用來量度水樣本和食物樣本內水份的氚 (氫的同位素) 活度。

液體閃爍計數系統概要圖

液體閃爍計數系統的探測器，是由兩支安裝在一個暗室之內的光電倍增管組成。樣本塑膠容器內的閃爍物受樣本中的貝他粒子激發後會放出光子，這些光子被系統內的光電倍增管吸收並放大，形成電脈沖，並儲存起來排成貝他能譜。樣本中的氚活度可以從能譜的總計數得出。

由於樣本四面由閃爍物包圍，並置於探測器中央，因此這系統的測量效率非常高，特別適合測量氚這種低能量貝他放射體。

液體閃爍計數器

液體閃爍計數系統所導出的典型譜