1、第9章 核輻射傳感器9.1核輻射的基本特性9.2核輻射傳感器9.3核輻射傳感器的應(yīng)用舉例9.4放射性輻射的防護本章要點下頁返回圖庫19.1 核輻射的基本特性下頁上頁返回9.1.1核輻射的特性9.1.2測量中常用的同位素圖庫29.1.1核輻射的特性下頁上頁返回射線,帶正電荷的高速粒子流;射線,帶負(fù)電荷的高速粒子流 電子流;射線,一種光子流，不帶電，以光速運動，由原子核內(nèi)放射出; X射線,由原子核外的內(nèi)層電子被激發(fā)而放出的電磁波能量;測量技術(shù)常用四種核輻射源: 、射線源和X射線管。圖庫3下頁上頁輻射源的特性1源強度A 它用單位時間內(nèi)發(fā)生的裂變數(shù)來表示，用居里作為強度單位。1居里對應(yīng)于每秒內(nèi)有3.7

2、001010個原子核衰變。每秒產(chǎn)生31010次核衰變的放射性物質(zhì)，稱其源強度A為1居里。居里的單位太大，也常用毫居或微居里來表示。9.1.1核輻射的特性返回圖庫4下頁上頁輻射源的特性 2核輻射強度J 單位時間內(nèi)在垂直于射線前進方向的單位截面積上穿過的能量的大小，稱為核輻射強度J0 一個點源照射在面積為S的檢測器上，其輻射強度J0為 9.1.1核輻射的特性 r0 輻射源到檢測器之間的距離； A 源強度； C 在源強度為1居里時，每秒放射出的粒子數(shù)； K 次裂變放射出的射線數(shù)； S 檢測器的工作面積。 如果知道粒子的能量，則輻射強度的計算公式為 J0 =ACE1.610-13(W/m2) E 粒子

3、的能量(MeV) 返回圖庫5下頁上頁核輻射線與物質(zhì)的相互作用1電離作用： 帶電粒子和物質(zhì)互相作用的主要形式。射程：帶電粒子在物質(zhì)中穿行時其能量逐漸耗盡而停止運動，其穿行的一段直線距離(起點和終點的距離)叫粒子的射程。射程是表示帶電粒子在物質(zhì)中被吸收的一個重要參數(shù)。粒子質(zhì)量大，電荷也大，因而在物質(zhì)中引起很強的電離，射程很短。一般粒子在空氣中的射程不過幾厘米。在固體中不超過幾十微米。粒子質(zhì)量小，其電離能力比同樣能量的粒子要弱，同時容易改變運動方向而產(chǎn)生散射。實際上，粒子穿行的路程是彎彎曲曲的。光子電離的能力就更小了 9.1.1核輻射的特性 E 帶電粒子的能量； E 離子對的能量； A 源強度； C

4、 在源強度為1居里時，每秒放射出的粒子數(shù)。返回圖庫6下頁上頁核輻射線與物質(zhì)的相互作用2核輻射的吸收和散射一個細(xì)的平行的射線束穿過物質(zhì)層后其強度衰減經(jīng)驗公式：9.1.1核輻射的特性J 穿過厚度為xmm的物質(zhì)后的輻射強度； J0 射入物質(zhì)前的輻射強度； x 吸收物質(zhì)的厚度；m 物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)；-物質(zhì)的密度。 Emax 粒子的最大能量。 射線的質(zhì)量吸收系數(shù)近似公式：返回圖庫7下頁上頁核輻射線與物質(zhì)的相互作用3.散射問題 射線在物質(zhì)中穿行時容易改變運動方向面產(chǎn)生散射現(xiàn)象。尤其是向反方向的散射即反射。反射的大小取決于散射物質(zhì)的厚度和性質(zhì)散射物質(zhì)的原子序數(shù)Z越大，則粒子的散射百分比也越大。反射的大小與

5、反射板的厚度有關(guān)：9.1.1核輻射的特性Js 反射板為xmm時，放射線被反射的 強度；Jsmax=f(Z) 當(dāng)x趨于無窮大時的反射強度；(s) 取決于輻射能量的常數(shù)。圖9-1 物質(zhì)的散射返回圖庫8下頁上頁 具有相同核電荷數(shù)，而有不同質(zhì)量數(shù)的原子所構(gòu)成的元素稱為同位素。 假如某種同位素的原子核在沒有任何外因作用下自動變化，衰變中將放射出射線，這種變化稱為放射性衰變，這種同位素稱為放射性同位素。9.1.2 測量中常用的同位素返回圖庫99.2 核輻射傳感器下頁上頁電離室氣體放電計數(shù)管 核輻射傳感器的工作原理是基于射線通過物質(zhì)時產(chǎn)生的電離作用，或利用射線能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光，再配以光電元件，將光信號轉(zhuǎn)

6、變?yōu)殡娦盘??？勺鰹楹溯椛鋫鞲衅鞯挠校弘婋x室和比例計數(shù)器；氣體放電計數(shù)器；閃爍計數(shù)器；半導(dǎo)體檢測器。返回圖庫109.2.1 電離室下頁上頁返回圖9-2 電離曲線圖9-3 輻射的測量圖9-4 射線多極電離室圖9-5 壓入式電離室9.2.2 氣體放電計數(shù)器圖9-6 氣體放電計數(shù)器圖庫119.3 核輻射傳感器的應(yīng)用舉例下頁上頁 核輻射傳感器用來檢測厚度、液位、物位、轉(zhuǎn)速、材料密度、重量，氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數(shù)，也可用于金屬材料探傷。圖9-7 核輻射厚度計原理方框圖圖9-8 核輻射液位計原理框圖 這是一種基于物質(zhì)對射線的吸收程度的變化而對液位進行測量的物位計。當(dāng)液面變化時，液體對射線的吸收也改變，從而就可以用探測器的輸出信號大小來表達液位的高低。返回圖庫12下頁上頁 放射性輻射過度地照射人體，能夠引起多種放射性疾病，如皮炎、白血球減小癥等，輻射的危害還可能污染周圍環(huán)境。 目前防護工作已逐步完善，很多問題的研究已形成專門的學(xué)科，如輻射醫(yī)學(xué)、劑量學(xué)、防護學(xué)等。 實際工作中要采取多種方式來減少射線的照射強