γ能譜分析方法
探測器種類不同，γ能譜分析方法常常不同，下面主要介紹NaI(Tl)γ譜儀能譜法和高純鍺γ譜儀能譜法。
66.6.2.1 NaI(Tl)γ譜儀能譜法
主要儀器BH1936低本底多道γ能譜儀。對137Cs點源γ射線的能量(661.661keV)分辨率應小於9%，系統能量線性≤1%(50keV～2.0MeV)，核素比活度分析不確定度≤20%。
(1)試樣的采集和制備
高純鍺(HPGe)或碘化鈉［NaI(Tl)］γ能譜儀能夠對地質、水、土壤、環境和生物試樣進行放射性γ核素(Ra、Th、K)分析。試樣的采集應根據統計抽樣的原則，充分考慮到試樣的代表性。試樣的采集和制備應根據不同的試樣采取不同方法的原則，具體試樣的采樣量和制備如下:
A.地質試樣和環境試樣的制備。采樣用隨機抽樣的方法，采樣點應註意土壤或環境試樣的空間分布。對壹個測區而言，采樣點越多，試樣重量越大，越具有代表性。
每壹采樣點上采集試樣的體積和質量對測量結果的平均值和變異性有直接的影響，試樣量越多，平均值的變異越小。決定試樣采樣量時，應考慮采樣對象的粒度、成分、部位、時間、放射性水平和監測儀器的最低探測限。
原則上，最小采樣量由監測分析樣量MAmin和備用量M0min兩部分構成，即:
M=MAmin+M0min
若儀器的最低探測限為LD，則單次分析所需最小試樣量為:
巖石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析
式中:MAmin為單樣最小分析試樣量，L或kg;LD為儀器最低探測限，Bq;Y為分析方法的化學回收率;η為儀器的探測效率，s-1·Bq-1;A為壹試樣中待測核素的濃度或比活度，Bq;λ為待測核素的衰變常數，s-1;t為從采樣到測量之間的時間間隔，s。
按公式估計的單樣監測分析最小試樣量MAmin乘以所需試樣容量n，即可求得最小采樣總量MAmin。儲存備用試樣量壹般可取MAmin的1～3倍，為事後重復測量、仲裁所需的試樣量。
地質試樣或環境試樣采集後，應剔除雜質、碎石等異物。經烘幹至恒量後，用粉碎機粉碎過篩(粒徑不大於0.16mm)，稱量後裝入與刻度譜儀的體標準源相同形狀和體積的試樣盒中，稱量(精確至1g)、密封、待測。
B.生物試樣的制備。采集的試樣必須具有代表性，試樣的預處理詳見GB/T16145—1995補充件，采集的試樣量可根據下面的方程來估算:
巖石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析
式中:A為分析試樣的放射性比活度，這是可定量分析的最小活度，Bq/kg(L);t為測量試樣的時間，s;a為在時間t內，譜儀可測量到的最小計數率，s-1(通常指核素特征峰面積計數率);W為采集試樣質量或體積，kg(L);ε為譜儀探測效率(通常指全能峰效率)，%;f為被測試樣所占采樣量份額(包括灰樣比，詳見GB/T16145—1995附件);P為被分析核素特征峰的γ發射概率;Y為化學分析回收率。
估算時因參數(ta)、W、f、ε、Y等值在很大範圍內可有多種組合滿足式(66.52)，故應根據測量的目的要求、現有條件和花費成本最低等原則，實行優化組合來確定采樣量的多少。對壹臺測量裝置固定的γ譜儀，可根據相對測量誤差的要求，對(ta)值和特性指數(f、ε、P、Y、t)作出壹些估計和假設，然後按A-W關系曲線確定W值。當試樣可能出現多種核素時，應以估計的W值中最大者為確定的采樣量。
A值可根據占有資料分析估計，或通過粗略預測來估計。當監測的目的是判斷和記錄核素濃度是否超過限值1/10或1/4以上濃度時，A值可用相應1/10或1/4限值濃度來代替。
根據試樣放射性核素含量強弱，試樣量(質量或體積)多少，譜儀類型和其系統的主要性能指標，以及現有條件，選擇最合適的試樣盒制備試樣。制備試樣應滿足下列原則要求。
a.確保使用的試樣盒未被放射性汙染。
b.對可能引起放射性核素壁吸附的試樣(如液體或呈流汁狀態試樣)，必須選擇壁吸附小或經壹定壁吸附預處理的試樣盒裝樣。
c.裝樣密度盡可能均勻，並盡量保證與刻度源的質量、密度、體積壹樣。
d.對含有易揮發核素或伴有放射性氣體生成的試樣，以及需要使母子核素達到平衡後再測量的試樣，在裝樣後必須密封。
e.對試樣量充足，預測核素含量很低，裝樣密度又小於標準源的試樣(通常可能是壹些直接分析的試樣)，可以選用特殊的工具和手段(如壓縮機)，把試樣盡可能壓縮到試樣盒中。
f.裝樣體積和試樣質量應盡可能精確，前者誤差應控制在5%以內，後者應小於1%。
C.水試樣的制備。壹次分析所需水樣的量由下式計算:
巖石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析
式中:V為壹次分析所需用水量，L;A(LLD)為γ能譜系統的探測下限，Bq;Q為試樣中核素的預計濃度，Bq/L;r為預處理過程中核素的回收率。
如果要求做n個平行樣，需要的總水樣量為nV。
當水樣中的放射性核素濃度大於1Bq/L時，可以直接量取體積大於400mL的試樣置於測量容器內，密封待測，否則應進行必要的預處理。
水樣預處理要在不損失原樣中放射性核素的條件下均勻地濃縮以便制成γ能譜測量分析的試樣。降水(雨水、雪水)，淡水(河水、湖水、飲用水等)和海水試樣的預處理方法參見GB/T16140—1995附錄A(補充件)。
(2)試樣的測量
當低本底γ能譜分析系統(以下簡稱低本底γ譜儀)經過嚴格的能量刻度、探測效率和探測下限的確定後，在進行試樣測量前用標準試樣進行系統的穩定性和狀態檢查，以便及時發現問題，確保測量分析結果的準確有效。
A.測量的基本程序。
a.測量γ能譜儀的本底。壹般情況下，由於本底計數很低。對於低含量試樣來說，為了保證本底測量的結果滿足壹定的統計漲落要求，本底測量壹般測量時間較長，需要測量8～10h，然後將本底譜存入計算機系統以備後用。
b.測量標準源。檢查系統的狀態與穩定性。每次正式測量開始時，都應首先進行標準源測量。
c.測量試樣。將待測試樣放入譜儀系統待測位置，使被測試樣與標準源的測量狀態保持壹致。即試樣盒、裝樣量、密封條件壹樣;放置的幾何條件壹樣;測量時間壹樣。獲得試樣的γ能譜。
d.分析測量結果。對測得的γ能譜的分析主要是定性分析(即識別峰位，確定所含放射性核素)和定量分析(即確定所含放射性核素的比活度)。
e.測量結果的不確定度分析與對試樣的評判。
B.試樣核素活度的計算。當測量獲取的試樣譜存盤後，調用譜儀的譜分析程序進行核素的定性、定量分析。
首先，程序用指定的尋峰方法進行尋峰(也可以先對譜數據進行平滑)。程序常用的平滑方法有多項式最小二乘移動平滑法和多項式加權平滑公式。常用的尋峰方法有壹、二、三階導數法等。尋峰的結果確認譜中存在的全能峰並確定其峰位，計算峰位所對應的能量。然後，程序對每壹個尋找到的峰計算其峰凈峰面積(用TPA法或函數擬合法)，並於核素庫中的譜數據進行比較，確認譜中存在的核素。對確認的核素計算其活度值。
a.效率曲線法。活度計算公式:
巖石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析
式中:A為試樣中核素的活度，Bq/L和Bq/kg;a為特征峰面積計數率，s-1;b為本底峰面積計數率，s-1;C符為符合相加修正因子;P為γ發射概率;ε為γ射線全能峰效率;Fa為相對自吸收修正系數;M為試樣質量或體積，kg或L;t為核素衰變時間，即從采樣到測量的時間間隔;λ為核素衰變常數，λ=ln2/T1/2，T1/2是半衰期，它和ta的單位壹致;
Cd為核素在測量時間的衰變校正因子，按下面公式計算:
Cd=λtc/(1-e-λt)
這裏，tc為測量試樣的真實時間。如果分析的核素半衰期與測量的時間相比很長，Cd可取為1。
b.相對比較法。程序分析給出峰凈面積以後，活度A可按下式計算:
巖石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析
其他符號含義與式(66.54)相同。
當使用幾個γ射線全能峰測定某核素的活度A時，應首先由每個全能峰按上式分別計算出該核素的活度Ai及其第壹類不確定度δA，然後由下式計算:
巖石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析
巖石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析
可見，使用幾個γ射線全能峰，可減小A的統計不確定度。
66.6.2.2 高純鍺γ能譜分析法
詳見66.3.2高純鍺γ能譜分析法。