NIST:使用微克喷墨重量法和衰变能谱法测量Am-241溶液的初级活性(2025) 23页

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Primary activity measurement of an Am-241 solution using microgram inkjet gravimetry
and decay energy spectrometry
Ryan P. Fitzgerald, Bradley Alpert, Denis E. Bergeron, Max Carlson, Richard Essex, Sean
Jollota, Kelsey Morgan, Shin Muramoto, Svetlana Nour, Galen O’Neil, Daniel R. Schmidt,
Gordon Shaw, Daniel Swetz, and R. Michael Verkouteren
National Institute of Standards and Technology, 100 Bureau Drive, Gaithersburg, MD USA
Keywords
radionuclide metrology; quantitative analysis; radioactivity; decay energy spectrometry;
cryogenic calorimetry; inkjet gravimetry; transition edge sensor; TES
Abstract
We demonstrate a method for radionuclide assay that is spectroscopic with 100 % counting
efficiency for alpha decay. Advancing both cryogenic decay energy spectrometry (DES) and
drop-on-demand inkjet metrology, a solution of Am-241 was assayed for massic activity (of
order 100 kBq/g) with a relative combined standard uncertainty less than 1 %. We implement
live-timed counting, spectroscopic analysis, validation by liquid scintillation (LS) counting, and
confirmation of quantitative solution transfer. Experimental DES spectra are well modeled with a
Monte Carlo simulation. The model was further used to simulate Pu-238 and Pu-240 impurities,
calculate detection limits, and demonstrate the potential for tracer-free multi-nuclide analysis,
which will be valuable for new cancer therapeutics based on decay chains, Standard Reference
Materials (SRMs) containing impurities, and more widely in nuclear energy, environmental
monitoring, security, and forensics.
资源描述:

本文介绍了一种用于测量溶液中放射性核素的新方法——基于低温衰变能谱(DES)和按需喷墨重量法的放射性核素分析方法。该方法通过对Am-241溶液进行分析,实现了对微克级水样中放射性核素活度的高精度测量,相对合成标准不确定度小于1%。 1. **实验方法**:利用TES进行DES测量,通过喷墨重量法精确分配溶液,并进行实时计时计数和光谱分析。同时,采用液体闪烁计数(LS)进行验证测量,以确保结果的准确性。 2. **实验结果** - **背景和杂质**:DES测量的空白箔片背景可忽略不计,未检测到Pu-241衰变和其他杂质。 - **位置垫研究**:通过位置垫方法,材料损失的保守不确定度为0.05%。 - **质量活度**:4个DES源的加权平均活度为(1.357±0.007)Bq,质量活度为145.7 kBq/g,相对合成标准不确定度uc = 0.55%。 3. **讨论**:该方法能够在光谱上排除附近Pu-240和Pu-238同位素的存在,实现对多种放射性核素活度的一次测量,无需化学处理和化学示踪剂。与传统方法相比,具有更快的通量和更低的成本,能够减少质量活度测量中的不确定性。 4. **结论**:DES方法可用于质量活度和相对活度的测量,具有多核素绝对活度测量的新能力。通过喷墨重量法,制备了精确且经过放射性验证的DES源。本文展示了DES测定的质量活度,通过另一种主要方法进行了验证,实现了与成熟技术竞争的相对合成标准不确定度。未来,可通过优化TES、提高能量分辨率等方式进一步降低不确定性。

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