放射源及其应用-密封放射源和活性材料的均匀性

放射源是辐射源中一类源的称谓。按照《中华人民共和国放射性污染防治法》中对放射源的定义，放射源是特指除研究堆和动力堆核燃料循环范畴的材料以外，永久密封在容器中或者有严密包层并呈固态的放射性物质。

实际上，通常所说的放射源主要是指密封放射源（密封源）。《密封放射源一般要求和分级》（GB4075-2003）对密封源的定义为：密封在包壳里的或紧密地固结在覆盖层里并呈固体形态的放射性物质。由此可见，放射源就是指密封放射源，所要利用的是密封于源中的同位素发射的粒子或光子。为统一起见，在本教材中统称放射源。放射源按利用其发射的射线种类和利用情况分为α源、β源、γ源。

作为使用者，要认识放射源的以下特性：

封装的活性物质（放射性同位素）的物理和化学特性。封装的主要是什么源？是α源、β源、γ源、中子源还是其他一些特殊用途的混合源等，以及放射性同位素的毒性情况。

·封装的活性物质的物理和化学形态。一个含粉末状物质的源可能是一个潜在的污染源，某些有机物可能是易燃的，有些会产生放射性气体，那些可溶性放射性物质一旦接触到水或其他溶液就会造成大面积的污染、虽然这类放射源不多，但需要引起重视。

·α源、β源、γ源的活度。

·中子源的中子发射率。

·活性物质与包壳的外尺寸。

·针对特殊应用需进一步了解的其他一些内容。比如抗腐蚀、耐热、稳定性、泄漏特性等。这些特性可由密封源的性能测试分级表中获得。

1.α源

α粒子辐射穿透能力有限。但具有强的局部电离作用。作为α源，要求它除了射α粒子外没有或只有少量的其他辐射。目前常用的α源为数不多，如241Am源、210Po源。常见的可用作α源的放射性同位素见表1.4。

表1.4　常见的用于α源的同位素

α粒子的射程比较短，活性材料的均匀性就显得很重要。为了满足这个要求，α源常用电镀法或粉末冶金法制备。为了做到既能严格密封又能让α粒子射出，所以活性填料一般只能用几个微米厚的贵金属箔窗覆盖。由于α源窗非常薄，源窗破裂的可能性很大，因此在使用时要极其小心。

2.β源

对于β源最主要的要求包括：

①除了β粒子以外不希望发射任何其他种类的辐射；

②放射性同位素的半衰期既不太短又不太长；

③要求源的加固件、支撑物和窗能完全透过源的β辐射；(www.xing528.com)

④要求放射性填料固定良好，以防止辐射材料移动到表面上。

常见的用于β源的同位素见表1.5。

表1.5　常见的用于β源的同位素

β源的窗也很薄．也存在源窗破裂而导致污染的可能性，所以必须经常检查。

3.γ源

γ源可以制成各种各样的形状和活度，活度超过100 TBq量级的γ源用于远距离治疗装置和辐照装置。

22Na也可以用作γ源。在表1.5中，22Na是作为β源出现的，这是利用其正电子辐射特性。类似地，配有α辐射屏蔽层的241Am，也可利用其60 keV的γ光子作为低能γ源使用。

虽然使用电镀或真空蒸发的方法可以把放射性核素沉积在尺寸随意的基板上，但预计到源使用期间可能会遭受比较高的温度，一般将同位素烧结在搪瓷中。

60Co源是所有已知的源中应用最广泛的源，其活性部分一般是由50%钴和50%镍组成的合金或金属钴制成的小圆柱体。对于活度较高的钻源，为减小活性部分的尺寸，其比活度就相当大，一般可达到4 pBqkg-1（约100 Cig-1）。60Co源不仅供辐照使用，也可供射线照相使用。

能作为γ源应用的放射性同位素的种类很多。57Co、241Am发射的γ射线能量较低，60Co、137Cs的γ射线能量较高。常用的γ源见表1.6。

表1.6　常用γ源

注：①表中照射量率常数表示在空气中，单位居里γ源在距源1米处产生的照射量率大小；
②表中空气比释动能率常数表示在空气中，单位贝可γ源在距源1米处产生的空气比释动能率大小。

4.中子源

241Am-Be源是最常见中子源，利用241Am的α粒子，通过9Be（α，n）12C反应产生中子。产生的中子平均能量为4.5 MeV，属快中子。近来，252Cf（锎）中子源应用增多。252Cf为自发裂变核素，每次自发裂变平均发出3.76个中子，平均能量为2.4 MeV，其半衰期比较短，为2.645年。

中子的辐射权重因子很大，对人体的影响相对较大，使用时要非常注意。常见的中子源见表1.7。

表1.7　常见的中子源