位素应用的基础。
4.1 电离与激发
当带电粒子走近原子时，这些带电粒子就会和核外的束缚电子相互发生作用，当带电粒子的能量足够大时，就能使束缚的电子脱离原子核的束缚，成为自由电子，从而产生了离子对，这种效应称为原子的电离。而当带电粒子的能量不够大或距离原子较远时，不能使束缚电子成为自由电子，只能使束缚电子从低能态跃迁到高能态，从而使原子处于较高能量的激发态，这个过程称为原子的激发。处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地回到基态，即高能轨道上的电子会自发地回到原来的低能轨道上，这个过程称为退激。退激时，多余的能量会以光的形式释放出来，这就是伴随着激发过程的发光效应。我们只要测出带电粒子在物质中产生的离子对或测量到退激时发出的光，我们即可测到带电粒子的射线了。电离和激发是带电粒子与核外电子相互作用产生的。
4.2 散射
带电粒子除与核外电子发生相互作用以外，还可以与原子核发生作用，带正电的原子核的静电场可以改变带电粒子的运动方向，这种现象称为散射。科学家利用α粒子的大角度散射，证实了原子核的存在。β粒子很轻，容易发生散射，还可以发生多次散射，这是在测量β射线时需要认真对待和注意的事情。高速运动的带电粒子可以与原子核发生非弹性碰撞，使带电粒子的运行突然改变，并伴有连续能谱的Χ射线发射出来，这就是靭致辐射。
综上所述，带电粒子通过物质时，发生电离、激发和散射，会逐渐损失其能量，最终被物质阻止着，即被物质吸收。
4.3 γ射线与物质的相互作用
γ与物质相互作用主要有三种效应，即光电效应、康普顿效应和电子对效应。光
电效应就是光子被吸收，能量转移给光电子；康普顿效应即光子把一部分能量给康普顿电子，γ光子改变方向。电子对效应是光子能量h?>1.02Mev时，光子转换为一对电子。
5 有关低水平测量 5.1 低水平γ放射性测量
低水平γ放射性测量主要是用低本底反康普仪。其主探测器可以是NaI(Tl)、
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Ge(Li)和HPGe探测器。反符合探测器可以用塑料闪烁体，凹型NaI(Tl)、BGO、BaF2等，配有铅屏蔽系统可以得到本底很低的精细γ谱，这里不作详述。
5.2低水平α、β放射性测量
目前，国内外使用的低水平αβ测量仪，就它使用的探测器而言，可分为三类：第一种是使用流气式正比计数管为探测元件；第二种是使用塑料闪烁体上喷涂ZnS（Ag）做探测元件；第三种是使用半导体探测器作探测元件。下面简要介绍这三种低水平αβ测量仪的优缺点。
5.2.1 流气式正比计数管低水平αβ测量仪
目前，我国进口的低水平αβ测量仪均为此类型仪器，262厂及康科洛公司也有此类产品出售。 其主要的优点是：
⑴ 辐射源与计数管灵敏体积之间无窗，或极薄窗； ⑵ 灵敏体积大，可同时测量多个样品；
⑶ 对测量低能β，同其它类型的低水平αβ测量仪相比较，有着无法比拟的优势，要测量3H或14C的低能β，是有其优势的，如在考古部门,但是对于测量饮用水中的β，因国际标准定义的测量下限为300Kev，所以此项优势的用途不大
⑷ 数据微机化，软件较完善。 不足之处：
⑴ 它必须备有一个较笨重的供气系统，如果气体是“一次通过”型的，则要不定期地更换气瓶。如果气体是“循环”型的，要备有一套较复杂的气体纯化器；
⑵ 气体是氩与甲烷按照一定比例混合而成的，仪器对所用气体的质量要求较高，气体的成分、纯度和压力均对测量结果有着明显的影响；
⑶ 计数管的工作电压在既能测量α粒子，又能测量β粒子的“β坪”上，β坪较短且斜率较大，故对高压要求较高；
⑷ 进口仪器价格昂贵，售后服务不够方便，计算机软件全部为英文，要求使用者有较高的英语水平；
⑸ 进口仪器LB770的样品盘子很深（8—10mm）,不适于水样的测量，想要测量水样，须改进样品盘。
(6) 串道大，此项指标在三种仪器中是最差的。 ⑺ 前窗膜很薄，怕磨怕蹭，一旦损坏就无法工作。
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5.2.2 用塑料闪烁体喷涂的ZnS（Ag）做探测器的低水平αβ测量仪
主要优点：
⑴ 探测元件面积较大（Φ52 mm），造价较低，表面可擦洗； ⑵ β效率较高，可≥50%；
⑶ 仪器皮实、耐用，受环境影响较小；
⑷ 探测器信号输出幅度较大，故电子学系统较简单，要求也低； ⑸ 备有单路、双路和四路多种类型，可供用户选择； 不足之处：
⑴ 串道比流气式要好，比半导体式的要稍差一些。 ⑵ 铅室体积较大、笨重、造价较高； ⑶仪器要求高压及光电倍增管的稳定性较高
5.2.3 用半导体探测器做探测元件的低水平αβ测量仪
主要优点：
⑴ 该仪器α本底低，效率高，有利于人们非常关心的微小量α的测量； ⑵ 由于半导体探测器的能量分辨率高，能量线性也好，故在同时测量αβ时，相互串道小，串道性能优于其它类型的αβ测量仪。特别是β对α的串道为零，这也有利于测量微弱α的放射性，α测量的准确度高；
⑶ 对γ不灵敏，铅室可做的小巧，轻便； ⑷ 数据管理微机化； ⑸ 稳定性较好。 不足之处：
⑴ 主探测器不能做的很大；（现在用的是Φ40 mm）
⑵ β效率偏低一些（≥40%），但由于β计数高，效率低些影响不大。
⑶ 探测器较娇气，不能划、碰，对实验室的环境包括交流电源和地线，要求较高。 近期，我们准备研制用进口的表面钝化离子注入（PIPS）型探测器来制作低水平αβ测量仪，它既保留了半导体探测器的各种优势，如对测微弱α有利，又克服了它的缺点如娇气，相对比较完美，但造价可能会高一些。
5.3 如何实现低水平αβ的测量
低水平测量一般分为三步来实现：第一步是采样，在所关心的地点采集待测样品；第二步是制样，对所采集的样品用物理的和化学的方法进行处理，制成能测量的样品，
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这步也包括与之比较的标准样品的制备。第三步是测量，包括标准样品及待测样品的测量。最后对测量结果进行计算，给出测量结果。
显而易见，想要对微弱αβ进行测量，要求测量仪的本底尽量低，而对αβ的探测效率要尽量高。降低仪器的本底通常有两个办法，一是在探测器的周围加有一定厚度的屏蔽层，靠近探测器部分要用放射性很低的不锈钢或黄铜做内屏蔽，这一点不能够疏忽大意，因为靠近探测器部分的材料不纯，可能会产生过大的αβ本底。外面再用老铅（至少要经过Pb（210）一个半衰期20年）做外屏蔽，铅的厚度应在10cm以上，使外面的辐射对测量影响到最小。两层屏蔽从而获得一个放射性的净室。
另一个降低本底的办法是反符合技术。宇宙射线的硬成分产生的本底是无法用屏蔽的方法消除的，但是可以用反符合电子学技术来消除此类本底。在主探测器的周围及顶部放上反符合探测器，当宇宙射线穿过主探测器时，必然要首先穿过反符合探测器，此时两个探测器均有信号输出，把两个信号同时送至反符合线路中去，把主探测器信号反符合掉，从而达到降低本底的目的。
反符合探测器一般选用G-M计数管、流气式正比计数管、液体闪烁计数器、塑料闪烁体、NaI晶体、BGO、BaF2及半导体探测器。
5.4 与低水平αβ测量有关的术语及分析
⑴ 放射性衰变：一种自发的核跃迁过程，在此过程中放出粒子或γ射线。 ⑵ 放射性半衰期T1/2：由于放射性衰变，其活度减到原来的一半时所经过的时间。 ⑶ 衰变常数λ：一个核在单位时间内进行自发衰变的几率。 ⑷ 活度：单位时间核衰变数。
⑸ 比活度：某物质的放射性活度A除以该放射性核素所在物质的质量m所得的商，即aM=A/m。亦即单位质量的某种物质的活度。
(6) 活度浓度：某物质的放射性活度A除以该放射性核素所在液体或气体的体积V所得的商，即C（Bq/L）=A/V。亦即单位体积的某种物质的活度。 ⑺ 贝克（Bq）：放射性活度的国际单位。
⑻ 放射性标准源：性质和活度在某一个确定的时间内都是准确已知的，并有相应的证书可以作为标准的放射源，它可以是溶液、气体或固体。
⑼ 本底计数：在没有被测样品和放射源存在的条件下，测量装置的固有计数。 ⑽ 本底计数率：单位时间内的本底计数。每秒、分、小时的计数分别用cps、cpm、cph表示。在观察分析计数率大小时，不能只看它的数值大小，还要注意它的单位，如每平
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方厘米每分钟计数值用 n?min-1?cm-2表示。
⑾ 表面发射率：对于一个给定的放射源，在单位时间内该表面向上2π主体角发射出给定类型的粒子数。例如：Pu（239）α源的表面发射率为103/2π?min，表示Pu（239）核素每分钟向上方2π主体角发射α粒子数为1000。
⑿ 探测效率：在一定的探测条件下，探测到的粒子数与在同一时间间隔内辐射源发出的该种粒子数的比值。
⒀ 探测器效率：探测器探测到的粒子数与在同一时间间隔内入射到探测器上该种粒子数的比值
⒁ 几何因子：是一定几何条件下探测效率的极限值。
G=1?式中 ??1(1??2)1/23?2?2???? （5.4.1） 8(1??2)3/2ab ， ?? b为探测器半径，a为辐射源半径，辐射源与探测器之hh间的距离为h，式中的a不能太大。 ⒂ 效率比：探测效率与几何因子之比。
⒃ α对β的交叉混道：在测量α时，记录到β道的粒子数与总α粒子数之比。
β对α的交叉混道：在测量β时，记录到α道的粒子数与总β粒子数之比。 ⒄ 饱和吸收层厚度：α样品源厚度为横坐标，计数率为纵坐标，测得一条不同样品源厚度下的计数曲线，此曲线的斜线段与水平段延长线的交点所对应的厚度为饱和吸收层的厚度。
⒅ 优质因子：在低水平测量中，通常用优质因子Q来衡量测量装置的水平，Q=ε2/B，ε为该装置的探测效率，B通常为单位面积上的本底计数率，如n?min-1?cm-2。Q越高，表示装置的水平越高，可测的最小活度越小。
（19） 判断限：在低水平αβ测量中，仪器本底的标准偏差为σb，若样品的净计数大于3倍的本底标准偏差，即净计数＞3σb，则判定样品中有高于本底的放射性存在，3σb为判断有无放射性的判断限。
(20) 最小可测活度：仪器可探测到的最小放射性活度，有人称为灵敏度，有人称为最小可测下限。
在测量样品中的微弱αβ放射性活度时，人们非常关心的问题是样品中的αβ放射性活度是多少？对于所选定的测量装置和使用的测量方法，所测量到的最小αβ放射性活度是都是多少？它是否低于被测样品的放射性活度？我们希望最小可测活度越低越
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