107Pd首次禁戒唯一β衰变能谱及最大能量的精确测定及其对半衰期研究的意义

为解决107Pd核数据（如半衰期、最大β能量及能谱形状）长期存在的高不确定性难题，法国巴黎萨克雷大学CEA与德国PTB联合团队通过液体闪烁计数（LS）和低温微热量计（CM）技术重新测定其β能谱。研究发现最大β能量为（37.46 ± 0.19）keV，显著高于AME2020推荐值（34.0 ± 2.3）keV，并验证了理论计算与实验数据的一致性。该成果将活动浓度测量不确定度降至1%，为后续半衰期精确测定奠定基础，发表于《Applied Radiation and Isotopes》。

　　

研究背景
¹⁰⁷Pd是一种极低能量β放射体，其核数据（如半衰期、最大β能量E_max）长期存在巨大不确定性。例如，现行半衰期推荐值6.5×10⁶年（Blachot, 2008）仅基于1969年单次测量，而AME2020给出的E_max为（34.0 ± 2.3）keV，相对不确定度高达7%。这种不确定性严重制约了其在核医学、天体物理等领域的应用。2023年，法国巴黎萨克雷大学CEA与德国PTB合作启动¹⁰⁷Pd半衰期重测项目，却在液体闪烁计数（LS）初测中发现活动浓度结果异常，暗示E_max可能被低估。

关键技术方法
研究团队采用两种互补技术：1）液体闪烁计数（LS）分析¹⁰⁷Pd溶液能谱，通过TriCarb 2800 TR计数器获取数据；2）重新解析30年前普林斯顿大学低温微热量计（CM）实验数据，该装置含中子嬗变掺杂（NTD）锗热敏电阻，采用4π立体角几何结构。样本为CEA提供的含15% ¹⁰⁷Pd的盐酸溶液（27.3 μg/g Pd）。

研究结果

1. LS能谱分析确定E_max
   通过对比¹⁰⁷Pd与其他β核素（如¹⁴C、¹⁴⁷Pm）的LS能谱（图2a），发现若假设E_max=34 keV，谱形拟合显著偏离实验数据。修正为37.4 keV后一致性提升，初步测得E_max=（37.4 ± 1.7）keV。

2. CM数据再分析验证E_max
   对1990年代CM原始数据（Deptuck, 1994）进行蒙特卡罗模拟和能谱重建，确认E_max=（37.46 ± 0.19）keV（图3），与LS结果吻合且精度更高。能谱10 keV至端点区与理论计算高度一致。

3. 活动浓度修正
   使用新E_max值后，TDCR与CNET方法测得活动浓度偏差从7%降至可忽略水平，相对不确定度优化至1%。

结论与意义
本研究首次通过实验-理论联合验证，将¹⁰⁷Pd的E_max精确至37.46 keV，解决了长期数据分歧。低温微热量计技术（如MMC）在极低能β能谱测量中展现出独特优势。该成果不仅为后续半衰期测定（目标不确定度<1%）提供关键参数，更凸显核数据精确化对放射性标准物质制备的重要性。未来需结合现代DES技术（如磁微热量计）进一步优化理论模型，尤其关注低能区（<10 keV）的谱形偏差。