精准测定36Cl 正电子发射绝对强度：开启核素研究新视野

为解决36Cl 正电子发射强度测量受背景辐射和污染物干扰的问题，研究人员用 4παβ(LS)-γ(HPGe) 系统开展测量36Cl 正电子发射绝对强度的研究，得出强度为 (1.62 ± 0.15)×10-5，为相关研究提供更精准数据。

　　在浩瀚的科学研究宇宙中，核素研究是一颗独特而闪耀的 “星辰”。³⁶Cl 这一核素，主要在大气层中由宇宙相互作用产生，它拥有长达 3.0×10⁵年的半衰期。别小看这小小的核素，它在很多领域都发挥着重要作用。在地球科学领域，它是地下水测年的 “得力助手”；在天体物理学领域，科学家们借助对它的研究，试图揭开宇宙中某些神秘现象的面纱。

然而，³⁶Cl 的正电子发射研究之路却充满坎坷。³⁶Cl 主要通过 β^-衰变为³⁶Ar，同时也会以较小比例通过电子捕获（EC）和 β⁺衰变为³⁶S 。其中，β⁺衰变这种非唯一的二级禁戒 β 衰变，让³⁶Cl 正电子发射的观测变得极具争议。早期，研究人员为了测量³⁶Cl 的正电子发射强度，尝试了多种方法。起初，他们使用低分辨率的 NaI (Tl) 探测器测量高活性样本，通过探测 511 keV 的湮灭 γ 射线来获取数据。但这种方法困难重重，背景辐射和样本中可能存在的放射性核素污染物，就像两个 “捣蛋鬼”，严重干扰测量结果，让研究人员头疼不已。后来，Pierson 提出了一种改进方法，利用两个 NaI (Tl) 探测器进行符合计数，虽然降低了测量的不确定性，但仍未彻底解决问题。不同研究得出的正电子发射强度数值差异较大，从 1.0×10^-5到 2.1×10^-5不等，这使得³⁶Cl 正电子发射强度的准确数值一直悬而未决。

在这样的研究困境下，来自未知研究机构的研究人员决心 “拨云见日”，开展了一项新的研究。他们利用 4παβ(LS)-γ(HPGe) 系统，对³⁶Cl 正电子发射的绝对强度进行测量。这项研究成果发表在《Applied Radiation and Isotopes》上，为³⁶Cl 的研究带来了新的曙光。

研究人员采用的关键技术方法主要有：利用 4παβ(LS)-γ(HPGe) 系统，该系统由液体闪烁体（LS）探测器和高纯锗（HPGe）探测器组成。其中，LS 探测器包含一个光反射组件，能很好地固定液体样本，对 β 粒子有较高的探测效率；HPGe 探测器具有高分辨率，能可靠地区分真实事件和样本中可能存在的放射性核素污染物产生的事件。同时，研究人员通过记录 β 和 γ 事件的时间戳和能量，利用时间和能量约束条件，有效排除背景干扰。

下面来看具体的研究结果：

• 实验装置：测量系统由一个可移动的 p 型 HPGe 探测器和一个光电倍增管（PMT）组成，PMT 对着装有放射性样本与闪烁鸡尾酒混合液的 20 cc 小瓶。HPGe 探测器（型号 GC6022，Canberra）用于测量 γ 射线，在 1332 keV 的 γ 射线能量下，相对探测效率为 58%，分辨率为 2.0 keV。PMT（型号 R1828 - 01，Hamamatsu）、闪烁鸡尾酒和光反射组件共同组成的部分用于探测 β 粒子。
• 背景测量分析：研究人员对空白样本进行测量分析，发现 γ 射线光谱单模式下出现的绝大多数背景光峰（以及康普顿散射过程产生的事件）在符合模式下几乎消失。同样，LS 探测器单模式下低通道范围内出现的突出峰在符合模式下也显著降低。这表明通过符合测量和相关约束条件，可以有效减少背景辐射的干扰。
• 正电子发射强度测量：研究人员将含有³⁶Cl 的液体样本嵌入闪烁鸡尾酒中，放入 4παβ(LS)-γ(HPGe) 系统进行测量。最终得出³⁶Cl 正电子发射的绝对强度为 (1.62 ± 0.15)×10^-5，这一结果与文献中的数值相符。

研究结论表明，研究人员成功测量出³⁶Cl 正电子发射的绝对强度，为³⁶Cl 在地下水测年、天体物理学等领域的应用提供了更准确的数据支持。此次研究意义重大，它解决了长期以来³⁶Cl 正电子发射强度测量不准确的问题，让相关领域的研究人员能够基于更可靠的数据开展后续研究。同时，该研究采用的 4παβ(LS)-γ(HPGe) 系统及相关测量方法，也为其他类似核素的研究提供了新的思路和方法，推动了核素研究领域的发展，有助于科学家们更深入地探索宇宙奥秘和地球科学现象。