你的岩石有多热?铀酰活化的荧光矿物中的放射性


by 克里斯克莱门斯

介绍: 铀酰激活的绿色荧光是紫外光下最常见的荧光反应之一。它存在于多种矿物中,通常是由于以下两种情况之一造成的:1.) 包含痕量的铀酰离子 (U02)2+,作为矿物中通常不存在的污染物。透明蛋白石 (opal-AN)、玉髓和金刚砂是矿物的极好例子,它们的纯形式不含铀酰离子,因此不发荧光,但在含有痕量铀酰的标本中,亮绿色荧光是结果。 2.) 或者,一些矿物含有铀酰离子作为其分子结构的一个组成部分,其中一些,如明长石、辉绿岩和红柱石,显示出明亮的绿色荧光。下图显示了铀酰激活荧光的经典示例:

以铀酰离子形式存在的痕量铀是这颗怀俄明玛瑙在短波紫外线下看到的亮绿色荧光的原因。

铀酰激活荧光发出的鲜艳绿色光芒既美丽又壮观,如果没有至少几个例子,任何荧光矿物的集合都是不完整的。无论铀酰是作为污染物存在还是作为结构成分存在,所有显示出铀酰激活荧光的矿物都在一定程度上含有放射性元素铀。我的个人收藏包含许多显示出铀酰激活荧光的此类矿物质,我认为进行一项调查以确定一些更常收集的物种的铀成分发出的放射性的相对水平会很有趣。

方法: 方法很简单。从我的个人收藏中选择了总共 16 个铀酰活化的绿色荧光矿物标本用于本研究。选择包括代表作为痕量污染物的铀酰活化的样品,以及一些含有铀作为整体结构成分的样品。作为阴性对照,我还包括了一个含有绿色荧光硅钙石但不含铀酰的样本。使用配备有 Ludlum Model 44-7 α、β、γ 探测器探针的 Ludlum 3 型测量仪(盖革计数器)测量放射性。对于每个样本,将探针保持在距离表面 1 厘米的位置,并在 60 秒内进行测量,并以每分钟计数 (cpm) 为单位确定放射性发射的近似平均值。下图显示了实验装置:

调查的样本和相应的放射性测量水平总结在以下三个表格中。矿物从被发现具有最强放射性的矿物开始列出,并按放射性降低的顺序排列。

结果: 我家中的背景(环境)辐射水平经测量确定为大约 20 cpm。从每个矿物样本报告的值中减去该背景计数。

正如预期的那样,被发现放射出最高水平放射性的矿物是那些铀是不可或缺的结构成分,因此存在量最大的矿物。该组测量的放射性范围从来自华盛顿州的 autunite 的 40,000 cpm 的高到来自犹他州的红柱石样本的 800 cpm 的低。有关这些矿物的照片和调查结果摘要,请参阅下表 1:

在含有铀酰作为痕量污染物的矿物质中,我将它们分为两组——第一组包含那些发出高于背景可检测水平的放射性的矿物质。第二组包含铀酰活化的矿物质,它们的放射性水平不超过我的最低检测阈值。

在发出可检测水平的放射性的那些中,发现来自墨西哥萨卡特卡斯的透明蛋白石样本的放射性最强 (500 cpm)。在此列表的底部是犹他州 (90 cpm) 的蒂芙尼石标本(含贝朗石的蛋白石萤石)。参见表 2,下面是对这组样本的结果总结:

有趣的是,尽管显示出明亮的绿色荧光,来自墨西哥圣路易斯波托西的透明蛋白石和几个发出明亮荧光的玉髓标本并没有发出可检测水平的放射性。毫不奇怪,来自新泽西州斯特林希尔的阴性对照样本也没有发出可检测水平的放射性。有关未释放可测量放射性的矿物列表,请参阅下表 3:

讨论: 这些结果提出了处理和收集含铀矿物的安全问题。当然,应特别小心处理任何高于本底的矿物放射放射性。幸运的是,铀 238 是最常见的铀同位素,也是在这些标本中看到的铀酰激活荧光的最主要原因,它会发射微弱的伽马射线和 α 粒子(氦核),它们的穿透力比其他形式的辐射。这种类型的辐射不会在空气中传播很远。为了验证这一点,我对本次调查中最热的样本进行了快速测量,即来自黎明矿的 autunite。使用测量仪,我确定在距样品约 1 米处,测得的 cpm 水平下降到背景。因此,保留任何含有铀的矿物质的主要危害包括摄入和吸入灰尘、通过放射性衰变产生氡气以及长期暴露于发出的低水平伽马辐射(如果您长时间靠近您的设备)标本。采取常识措施,只要您在处理后洗手,这些标本应该是相当安全的;让他们远离食物和饮料;不要将它们存放在狭小、密闭、通风不良的空间内;并且不要将它们放在靠近人们会花费大量时间的地方。玛瑙、蛋白石和玉髓样本几乎不会发出可检测到的放射性,处理起来应该是最安全的。然而,较热的样本,尤其是那些容易分解成灰尘大小的颗粒的样本,需要得到尊重。在所有情况下,只要铀留在体外,它对健康的危害就很小。对于较热的放射性样本,我将它们单独密封在密封的塑料容器中,以尽量减少放射性尘埃的产生。

结论: 铀酰活化会产生一些最亮的荧光矿物,这取决于矿物中是否含有放射性元素铀。如果铀仅作为污染物以痕量存在,则这些矿物质往往会散发出较低或无法检测到的放射性水平。当铀作为分子结构的一个组成部分存在时,这些矿物含有更多的铀,因此会发出更高水平的放射性。与荧光相似,同一矿物类型的不同样本在荧光反应中表现出巨大的变异性,放射性在给定物种内是可变的,最终取决于矿物中铀的百分比和矿物中存在的矿物量。标本。所有铀酰活化的荧光矿物都会发出放射性,其中许多的水平可检测到高于背景,但如果采取适当的常识预防措施,大多数都可以安全处理。

免责声明: 虽然我的职业是研究生物学家,但我不是放射生物学家。因此,本博客中提供的有关放射性矿物标本的安全性和处理的信息仅用作一般指导,绝不是完整或确定的。如果您选择收集和/或处理放射性矿物,您将需要自行进行额外研究以确定风险和安全性。

站长须知: Chris 将这篇博文分享给了 Facebook FMS 荧光矿物​​组,在那里引发了对该主题的长时间讨论,甚至扩展到讨论凡士林(铀)玻璃。有关更多讨论,请在此处查看: //www.facebook.com/groups/fluorescentminerals/permalink/10154814634088571/

我们 Facebook 小组的进一步讨论使这张图表曝光。它说明了一个人可以从各种来源接收到的电离辐射。荧光矿物收集者普遍关心的是来自我们岩石的放射性(从铀酰成分中发出如此令人愉悦的绿色阴影)。大多数是无害的。 (图表由作者置于公共领域)。

注意:beta CPM(每分钟计数 - 电子计数)和下表中显示的(微和毫)西弗之间没有直接转换,这是对身体伤害的说明。一个非常粗略的估计是 300cpm 等于 10 微西弗,所以 Chris 在上面的图表中以 40,000cpm 测试的 autunite 可能约为 1,300 微西弗。我认为这不是那么简单,但粗略的指南可能就足够了。

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