3.1.3　切连科夫计数器

切连科夫计数（Cerenkov counting）是高能β放射性核素的一种简便高效的计数测量方法。当放射性核素衰变所发射的β粒子在介质中的运动速度超过光在该介质中的速度时，会发出一种以紫外和蓝光区域为主的短波长电磁辐射，即切连科夫辐射。切连科夫辐射沿着带电粒子方向，以一定的发散角辐射光子（图3-5）。发散角（θ）取决于带电粒子的相对速度（β=v/c，其中v 为带电粒子在介质中的运动速度，c 为光在该介质中的运动速度）及介质的折射系数（n），具体关系为

图3-5　切连科夫辐射原理示意图

切连科夫光子的角分布与带电粒子的相对速度和介质的折射率相关。带电粒子的动能必须足够大，才能与介质产生切连科夫效应，即带电粒子具有最小能量阈值，表达式为式中，为带电粒子的静止质量；γ 为带电粒子的总能量，。β 粒子在介质中产生切连科夫辐射需要高于其在该介质的阈能量，在水中这一能量阈值约为0.263 Me V。相同带电粒子在相同速度下，介质折射率越大，切连科夫光子的分布角度越大，带电粒子的能量阈值越低。在实际测量中，常可利用增加介质折射率的方法，使阈能量降低，从而提高β核素的探测效率。

液体样品中高能β核素的切连科夫计数测量可以直接使用液闪计数器，无需添加闪烁液。虽然切连科夫测量的计数效率低于液闪测量，但这一方法也有明显的优势：①无需使用闪烁液，因此可测样品体积更大（除了日本Aloka液闪仪外，其他液闪仪的最大可测液闪瓶体积为20 m L），这也有助于减少样品制样时间，降低废物处置成本；②由于α核素和低能β核素不产生切连科夫辐射，因此不会干扰高能β核素的测量，有利于化学分离纯化步骤的简化；③切连科夫测量不受化学猝灭的影响。然而，颜色猝灭对切连科夫测量计数效率的影响会更为严重。上一小节中提及的内标法、外标曲线法和TDCR 法都可以用来校正颜色猝灭对切连科夫计数效率的影响。但是，用于切连科夫猝灭校正的外部标准源的γ能量必须大大高于430 ke V 才能产生足够多的能量高于切连科夫阈值（水中这一阈值为263 ke V）的康普顿电子。配备152Eu和226Ra外部标准源的液闪仪可以满足这一要求，但137Cs和133Ba外部标准源并不适用。如前所述，TDCR法用于猝灭校正时无需外部标准源，使用方便，对于切连科夫计数测量尤为适用。近年来，TDCR 切连科夫测量技术在环境样品放射性测量中的应用正在增多[2-5]。