[发明专利]一种电沉积-自沉积制备α放射源实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种电沉积‑自沉积制备α放射源实验装置及其实验方法，其特点是该实验装置由设置在不锈钢底座上的特氟龙外筒和特氟龙内筒组成设有夹套的沉积槽，所述特氟龙内筒内设有筛板；所述特氟龙外筒上设有进水管和出水管；所述进水管和出水管与特氟龙外筒和特氟龙内筒之间的夹套连通，该实验装置在通电模式时实现α放射性核素电沉积，或断电模式时实现Po自沉积。本发明与现有技术相比具有电沉积与自沉积集于同一装置，通过改变电沉积溶液中的电解质类型和电沉积电压，实现多种α放射性核素制源，提高测量效率，电沉积制备的Ra、Th等α源，峰形尖锐，能量分辨率合适，回收率较高，装置结构简单，尤其适用于化学实验室的配备。

技术领域

本发明涉及同位素放射源技术领域，尤其是一种用于辐射环境监测以及同位素海洋学的电沉积-自沉积制备α放射源的实验装置及其实验方法。

背景技术

天然放射性核素²¹⁰Po、²¹⁰Pb、²³⁸U、²³²Th、²³⁰Th以及人工放射性核素²⁴¹Am、^239+240Pu等，以不同活度水平广泛分布在土壤、水圈、生物圈、大气圈层等环境介质中，可通过食入和吸入进入生物体内或者人体内。此外，铀矿冶炼等核设施的运行会造成环境中放射性核素水平的升高，而其他工业活动，如火电站、磷肥厂运行也可能造成环境中放射性核素(²¹⁰Po、²¹⁰Pb等) 活度升高，从环境保护和公众健康角度来看，准确监测环境介质(大气气溶胶、饮用水、食品等)中²¹⁰Po、²³⁸U、²³²Th、²³⁰Th、Pu同位素、²⁴¹Am等核素的含量是十分重要的。由于Ra同位素(²²⁶Ra、²²⁸Ra)能帮助海洋科学家进行水团混合过程研究、²¹⁰Po-²¹⁰Pb等核素对能帮助研究海洋上层水体输出生产力，²²⁶Ra和²¹⁰Po的分析也是至关重要的。

针对上述α放射性核素的分析，往往采用α能谱法进行测量，因此制备α薄源是准确分析α放射体含量的前提。目前Po的制源方法主要是依据国标《水中钋-210的分析方法》(HJ813-2016)和文献中所述的银片自沉积法，其具体实施过程是：往盛有70mL样品溶液烧杯中加入2～3g抗坏血酸和0.5mL盐酸羟胺，调节溶液酸度为0.2～0.5mol/L，然后置入搅拌磁石和银片，在磁力加热搅拌器上自沉积1～2h。而目前针对土壤、沉积物、生物等介质²²⁶Ra可以方便地使用γ能谱法实现测量，但是针对海水等²²⁶Ra活度较低样品，大体积采样难以实现，此时电沉积制源-α能谱法测量是一种行之有效的解决方法。同样针对²³⁰Th、²³⁸U、²⁴¹Am、²³⁹Pu等α放射性核素，样品量只需要几克，在完成色谱分离后利用电沉积制源-α能谱法测量，也能十分有效的实现分析测定目的。

现有技术的Po自沉积装置或Ra-Th-U-Pu-Am等α放射性核素电沉积装置只能单独或分别进行核素制源分析，对于多种放射性核素的分析过程复杂，操作很不方便，以至辐射环境监测水平和效率十分低下，而且Po在高温下的挥发，回收率很低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种电沉积-自沉积制备α放射源实验装置及其实验方法，采用内外套筒结构的沉积槽，将电沉积和自沉积集于同一装置，通过改变电沉积溶液中的电解质类型和电沉积电压，实现多种α放射性核素制源，即断电模式时实现自沉积功能，通电模式时实现电沉积功能，自沉积时，Po同位素自沉积于金属镀片的一面，能提高测量效率，降低测量时间，较好的避免了Po在高温下的挥发，电沉积制备的Ra、Th等α源，峰形尖锐，能量分辨率合适，回收率较高，装置结构简单，使用方便，安全可靠。