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| 标准编号 | HJ 1129-2020 (HJ1129-2020) | | 中文名称 | 就地高纯锗谱仪测量土壤中γ核素技术规范 | | 英文名称 | Technical Specifications for Determination of emitting Radionuclides in Soil by In-situ HPGe Spectrometry | | 行业 | 环保行业标准 | | 字数估计 | 45,451 | | 发布日期 | 2020-06-03 | | 实施日期 | 2020-06-30 | | 标准依据 | 生态环境部公告2020年第32号 | | 发布机构 | 生态环境部 | HJ 1129-2020
Technical Specifications for Determination of emitting Radionuclides in Soil by In-situ HPGe Spectrometry
中华人民共和国国家环境保护标准
就地高纯锗谱仪测量土壤中核素技术规范
2020-06-03 发布
2020-06-30 实施
生 态 环 境 部 发 布
目次
前言...3
1 适用范围...4
2 规范性引用文件...4
3 术语和定义...4
4 方法原理...6
5 仪器和设备...6
6 测量分析步骤...6
7 探测效率计算...7
8 结果计算与表示...9
9 质量保证和质量控制...10
10 注意事项...11
附录 A （资料性附录） 就地高纯锗谱仪的视域 Rs...12
附录 B （资料性附录） 质量张弛深度的确定方法和经验数据...14
附录 C （资料性附录） 放射性核素的注量活度比 F...16
附录 D （资料性附录） 标准点源校准就地高纯锗谱仪有效前面积及角度修正因子 W.36
附录 E （资料性附录） 蒙特卡洛模拟方法计算就地高纯锗谱仪的有效前面积和角响应修
正因子 W...38
附录 F （资料性附录）就地高纯锗谱仪有效前面积及角度修正因子 W经验值...41
附录 G （资料性附录）就地高纯锗谱仪测量土壤中核素活度浓度的影响因素...43
前言
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国放射性污染防治法》《中华人
民共和国核安全法》，保护生态环境，保护公众健康，规范就地高纯锗谱仪测量土壤中核素
放射性活度浓度和放射性沉降灰沉积通量的方法，特制定本标准。
本标准的附录A～附录G为资料性附录。
本标准为首次发布。
本标准由生态环境部核设施安全监管司、法规与标准司组织制订。
本标准起草单位：生态环境部核与辐射安全中心、生态环境部辐射环境监测技术中心、
华北电力大学、安徽省辐射环境监督站。
本标准生态环境部2020年06月03日批准。
本标准自2020年06月30日起实施。
本标准由生态环境部解释。
就地高纯锗谱仪测量土壤中核素技术规范
1 适用范围
本标准规定了用于测量土壤中 核素放射性活度浓度和放射性沉降灰沉积通量的就地
高纯锗谱仪测量方法。
本标准适用于核事故应急监测时地表土壤人工放射性 核素的测定，辐射环境质量监测
可参照执行。
对于新沉降的放射性沉降灰，本标准测定的 137Cs 活度浓度探测下限为 100 Bq/m2。
2 规范性引用文件
本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本
标准。
GB/T 27418 测量不确定度评定和表示
ISO 18589-7 环境放射性的测量–土壤–第 7 部分： 核素的就地测量（Measurement of
radioactivity in the environment - Soil - Part 7: In situ measurement of gamma-emitting
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.2 能量分辨力 energy resolution
探测器分辨能量不同却又非常相近的入射 γ 射线的能力。能量分辨力与入射 γ 射线能量
有关，对于指定能量的单能 射线，常用该能量的全能吸收峰的半高宽来表示，keV。
3.3 半高宽 full width at half maximum
在脉冲高度谱中，单峰峰值一半处两点的横坐标之间的距离，keV。半高宽又记作FWHM。
注：如果能谱中的峰由几个峰叠加组成，则每个峰都有一个半高宽。
3.4 探测器的视阈 field-of-view of a detector
表征探测器测量地表土壤范围的量，即探测器测量到 90%的非散射射线来源于该范围
内的土壤。一般用测量土壤范围的半径表示，m。
3.5 探测下限 lower limit of detection （LLD）
在给定的置信度下，就地高纯锗谱仪可探测到最低的活度浓度值或最小沉积通量。
3.6 就地测量 in-situ measurement
不对待测对象做任何物理或化学性质处理或改变，在其所处的现场进行的测量。
3.7 探测器高度 detection height
高纯锗晶体几何中心距地表的垂直高度，m。
3.11 有效前面积 effective front area
表征探测器全能吸收峰探测效率的参数，即能量为 E 的 射线束沿探测器轴向平行入射
的情况下，单位注量率所产生的全能吸收峰计数率，m2。
3.12 角度修正因子 angle correction factor
对于能量为 E 的 射线，就地高纯锗谱仪在野外地表实际测量时与测量沿探测器轴向平
行入射时，单位 射线注量率所得全能吸收峰计数率之比，量纲一的量。
4 方法原理
地表γ射线的注量率与土壤中放射性核素的活度浓度（沉积通量）、核素在土壤中的深
度分布，以及土壤的组分、含水率等因素有关。探测器高度为 1 m 时，就地高纯锗谱仪测量
的全能吸收峰计数率与土壤中放射性核素的活度浓度成正比。
5 仪器和设备
5.1 高纯锗谱仪：由高纯锗探测器、高压电源、主放大器、多道脉冲幅度分析器、制冷单
元（液氮或电制冷）、数据处理系统等 6 个主要部分构成。
5.2 支架：能够固定探测器，使探测器高度距地面 1 m 高的支架，应使用低原子序数、低
密度的材料制造（如：铝、塑料、木材）。
5.3 卷尺：卷尺的校准长度应大于 1 m，且校准分度不小于 1 mm。
5.4 其它辅助设备：应配备地理定位系统，记录测试时的地理坐标。
6 测量分析步骤
6.1 布点原则
一般情况，选择一个开阔、平坦的区域，而且探测器的视阈 Rs 内应无干扰物体（如建
筑物、树林等），探测器的视域 Rs 见附录 A。测量放射性核素的沉积通量时，应选择自放
射核素沉积以来，放射性核素在土壤中分布未被破坏的区域（如：没有农业活动）。
6.2 测量条件记录
记录测量点位地理坐标，以及气象条件、地形地貌的描述等。
6.3 仪器状态的检查
测量前，应检查高纯锗探测器的晶体温度是否达到工作温度。处于工作温度后，再打开
高纯锗谱仪的偏压电源，检查仪器的能量分辨力。
6.4 就地高纯锗谱仪的安装
在选定的测量区域中间位置，将高纯锗探测器稳定地安装在测量支架上，探测器的端面
朝下。调整探测器高度，使之距离地表 1 m。连接高纯锗谱仪电子学仪器的所有电缆。
6.5 测量设置
根据现场测量的待测核素特征峰的全能吸收峰计数率，设置测量时间，使得感兴趣区的
计数统计涨落在 10%以内。
6.6 能谱的采集
在预定的时间内采集 能谱。停止测量后，存储采集到的 能谱。
6.7 能谱分析
用 能谱分析软件查看采集的 能谱，若能谱中存在可明显辨别的峰，根据峰形特征设
置适合的感兴趣区域，读取全能吸收峰的净峰面积；若能谱中无可明显辨别的峰，则根据待
测核素的特征峰的能量和探测器的能量分辨力，设置感兴趣区，读取全能吸收峰的积分面积。
7 探测效率计算
7.1 原理
对于就地高纯锗谱仪而言，很难有已知不同深度分布的大面积 射线标准场用于探测效
率校准。因此，需根据土壤、空气的物理参数，采用放射性核素在土壤中分布的理论模型，
并结合探测器的特征进行探测效率计算。就地高纯锗谱仪的探测效率取决于放射性核素在土
壤中的深度分布，探测器高度，探测器的性质， 射线的能量以及在土壤和空气的吸收性质
等因素，可利用如下 Beck 公式进行计算：
7.2 探测效率计算的方法
7.2.1 方法概述
由 7.1 可知，由注量活度比 F、角度修正因子 W 和有效前面积 这三个不相关的物理
量乘积可得就地高纯锗谱仪的探测效率 。其中，注量活度比 F 和角度修正因子 W 与放射
性核素的质量张弛深度相关，确定质量张弛深度是开展探测效率计算的前提条件。在已
知质量张弛深度 条件下，按照以下步骤开展探测效率计算：（1）根据理论模型计算土壤
中放射性核素的注量活度比 F。（2）利用标准源实验测量或蒙特卡洛模拟计算探测器的有
效前面积 。（3）理论模型计算探测器高度处初级 注量率的角分布 ()；利用标准源实
验测量或蒙特卡洛计算探测器的角度响应因子 R()；联合初级 注量率的角分布 ()和探测
器的角度响应因子 R()计算得到角度修正因子 W。
7.2.2 质量张弛深度 的确定
一般来说，新近沉降的放射性沉降灰，放射性核素均匀分布在土壤表面， = 0 gcm-2；
天然放射性核素在土壤中呈均匀分布的， = gcm-2。放射性沉降灰中核素随着时间推移
不断向土壤深度渗透，活度浓度随着土壤深度 z的增加而呈指数下降，0 gcm-2 < < gcm-2。
若质量张弛深度 未知，可先假设 = 0 gcm-2，计算等效表面沉积通量。之后，根据现场
分层取样或经验值得到实际的质量张弛深度 ，质量张弛深度 的确定方法和经验数据见附录 B。
7.2.3 注量活度比 F的计算
待测放射性核素的质量张弛深度 确定后，可由以下三种方法得到注量活度比 F：（1）
......
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