放射性測量技術(shù)第1頁/共58頁各種圓柱型和鐘罩型G-M管第2頁/共58頁高壓極收集極保護(hù)極高壓負(fù)載電阻外殼靈敏體積絕緣子結(jié)構(gòu)：平板型電離室第3頁/共58頁結(jié)構(gòu)：圓柱型電離室第4頁/共58頁輸出信號的物理過程以平行板電離室為例[結(jié)論]脈沖計(jì)數(shù)n正比于放射活度脈沖幅度正比于入射粒子的能量

V(t)t第5頁/共58頁各類氣體探測器的工作特性區(qū)第6頁/共58頁各類氣體探測器特性的對比探測器電離室正比計(jì)數(shù)器G—M計(jì)數(shù)管特性區(qū)電離室區(qū)正比區(qū)G—M區(qū)輸出脈沖N0e/CMN0e/C等幅第7頁/共58頁

閃爍探測器

工作原理

工作過程：激發(fā)→熒光→光電子→光電倍增→電壓脈沖

第8頁/共58頁閃爍體

利用射線的熒光效應(yīng)將射線能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿奈矬w。無機(jī)

含少量激活劑的無機(jī)鹽。ZnS(Ag)，α強(qiáng)度。NaI(Tl),CsI(Tl),γ強(qiáng)度、能量。有機(jī)

芳香族化合物

晶體，蒽，發(fā)光標(biāo)準(zhǔn)。液體，β。塑料(苯乙稀加入POP、POPOP聚合的固溶體)，β。第9頁/共58頁各類閃爍體的發(fā)射光譜第10頁/共58頁各類閃爍體的物理特性第11頁/共58頁光電倍增管

結(jié)構(gòu)與工作原理

光陰極

Cs3Sb,K2CsSb等,發(fā)射光電子。

倍增極

6-14個，二次電子發(fā)射。陽極收集倍增后的電子，在負(fù)載上形成電壓脈沖。

光電倍增管兼有能量轉(zhuǎn)換及放大作用。。

第12頁/共58頁光電倍增管第13頁/共58頁光譜響應(yīng)光陰極在光照射下，發(fā)射光電子的概率是入射光波長的函數(shù)，稱作“光譜響應(yīng)”。在選用閃爍體時，應(yīng)選用使二者匹配的閃爍體。第14頁/共58頁主要性能

光電量子轉(zhuǎn)換效率

電子倍增系數(shù),M～105—107

要求工作高壓有較好穩(wěn)定性。

暗電流無光照時自身產(chǎn)生的陽極電流，由熱電子射、

漏電、光子和正離子反饋等引起。第15頁/共58頁使用注意事項(xiàng)1）避光使用；2）保持閃爍體與光電倍增管光學(xué)接觸良好。第16頁/共58頁§2.2液閃計(jì)數(shù)器特點(diǎn)1.對軟β探測效率高，4π測量及避免了射線的自吸收和吸收。2.溶納樣品較大,可測量強(qiáng)度較弱的樣品。第17頁/共58頁液閃裝置符合加法放大前置前置門控單道Ⅰ單道Ⅱ定標(biāo)器液閃儀框圖第18頁/共58頁雙管符合電路

符合電路使暗電流本底降低104－１０5倍。

例:

τ＝１０-8s，,則偶然符合：第19頁/共58頁單道脈沖輻度分析器

甄別閾Vd

輸入信號V＞Vd,才有出。反符合

因此，輻度分析器只能使V下＜V＜V上的脈沖通過。第20頁/共58頁閃爍液脂溶性甲苯，二甲苯主溶劑水溶性二氧環(huán)溶劑

組成助溶劑甲苯中加甲醇，表面活性劑，二六環(huán)加萘

主溶質(zhì)PPO

溶質(zhì)

助溶質(zhì)

POPOP波長轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)匹配

第21頁/共58頁

液閃過程的淬滅現(xiàn)象

淬滅

導(dǎo)致閃爍過程能量傳遞效率降低，使光輸出減小，輸出脈沖幅度降低，最終使探測效率降低的過程。

化學(xué)淬滅非熒光物質(zhì)競爭激發(fā)能。

顏色淬滅有色物質(zhì)吸收熒光。

光子淬滅非均相β發(fā)射體顆粒吸收β射線。第22頁/共58頁淬滅校正

內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法

通過在樣品中加入已知活度的標(biāo)準(zhǔn)源，由引起的附加計(jì)數(shù)，求儀器計(jì)數(shù)效率的校正法。

式中：第23頁/共58頁道比值法第24頁/共58頁

外標(biāo)準(zhǔn)法

第25頁/共58頁第26頁/共58頁淬滅校正過程第27頁/共58頁§2.3常用輻射防護(hù)監(jiān)測儀器輻射報警儀用途輻射報警儀主要用于放射性工作場所放射性物質(zhì)，包括放射源及可能的沾污源以及工作場所輻射水平預(yù)警測量。類型

使用比較普遍的一類報警儀是G-M計(jì)數(shù)管型報警儀，用于-輻射或輻射的測量。用輻射的一般為薄端窗式G-M管。

第28頁/共58頁InspecotrAlert手持式α、β、γ和輻射檢測儀

本產(chǎn)品采用GM探測器，用以監(jiān)測放射性工作場所和表面,實(shí)驗(yàn)室的工作臺面、地板、墻壁、手、衣服、鞋的α、β、γ和X放射性污染計(jì)數(shù)測量以及環(huán)境劑量率，是一款性價比高的輻射測量儀器。第29頁/共58頁第30頁/共58頁第31頁/共58頁

技術(shù)性能與特點(diǎn)：

1.檢測α、β、γ和X射線；

2.計(jì)數(shù)測量、總計(jì)數(shù)測量和劑量率測量；

3.最低響應(yīng)能量：20Kev（γ射線），對Cs-137源為5.8Cps/μSv/h;探測下限：對I-125是0.02微居;

4.效率（4）：接觸下：對Sr-90源約38%，C-14源約5.3%；P-32源約33%；Co-60源約3%5.G-M計(jì)數(shù)管,有效直徑45mm,云母窗密度1.5-2.0mg/Cm3;

第32頁/共58頁

6.CPS：≤2500CPS范圍時≤15%，在2500-5000CPS范圍≤20%；

7.測量單位：該檢測儀常用單位（mR/h或CPM）或SI單位（μSv/h或CPS)。

第33頁/共58頁

表面沾污儀

表面沾污儀主要是用來測量實(shí)驗(yàn)室臺面，儀表等物體表面污染，以便發(fā)現(xiàn)并及時清除。表面沾污儀常用的探測器類型有G-M管，正比計(jì)數(shù)管和閃爍計(jì)數(shù)器等，其測量對象是表面污染面源粒子的表面出射率。第34頁/共58頁

儀器讀數(shù)

直接測量的量為粒子的計(jì)數(shù)率n(cpm)，其與表面污染水平有如下關(guān)系：

其中,K稱為刻度系數(shù)（也叫做總探測效率）。其意義是，對應(yīng)每單位污染水平，儀器所測到的計(jì)數(shù)率。第35頁/共58頁

表面污染水平

所謂單位污染水平是指，每100厘米2的污染表面在單位時間內(nèi)向上所出射的表面粒子數(shù)?？潭认禂?shù)K與射線的探測效率及探測器端窗的面積大小等因素有關(guān)。第36頁/共58頁

儀器刻度過程

根據(jù)探測器端窗面積，選擇相應(yīng)幾何形狀的標(biāo)準(zhǔn)面源，核素應(yīng)與實(shí)際污染源相同或射線能量相近。在確定的幾何位置條件下，測量它所引起的計(jì)數(shù)率，然后按下式求得K值。第37頁/共58頁第38頁/共58頁

TBM-3S系列表面沾污儀

內(nèi)置直徑為2〞的扁平G-M管和揚(yáng)聲器，有3個量程，檢測α、β和γ射線，讀數(shù)為CPM（或mR/h）具有尺寸小、重量輕和面積大的特點(diǎn)，是監(jiān)測工作臺面或檢查手掌、手指和衣服表面放射性污染的有效工具。第39頁/共58頁技術(shù)規(guī)格

開關(guān)：

OFF，電池測試，X100，X10，X1

量程：

3個量程，線性，0-500，0-5,000，0-50,000cpm（0-0.15，1.5，15mR/h）

靈敏度：

150cpm/μR/h（137Cs標(biāo)準(zhǔn)校正源）

第40頁/共58頁探測器

T-1190扁平GM管

窗直徑：4.5cm窗厚度：1.5mg/cm2淬滅氣體：鹵素，長壽命管本底：典型值50cpm效率：本征效率為100％

第41頁/共58頁

個人計(jì)量計(jì)

佩戴在身體適當(dāng)部位，用以測量個人所受外照射劑量的儀器叫做個人劑量計(jì)。主要有儀器型和固體劑量計(jì)型兩類。第42頁/共58頁EPD個人劑量計(jì)γ、β和X輻射劑量當(dāng)量Hp(10)、Hp(0.07)讀數(shù)用電子個人劑量計(jì)；基于現(xiàn)代二極管探測技術(shù)的高度完備多功能個人輻射監(jiān)測器；無與倫比的放射性能與先進(jìn)的軟硬件特色相結(jié)合，體積小、質(zhì)量輕；標(biāo)稱使用能量范圍：γ輻射15keV-10MeV，β粒子250keV-1.5MeV；直接讀出ICRU定義的深部劑量Hp(10)和淺表劑量Hp(0.07)，單位為(Sv)或雷姆(rem)；可顯示劑量和劑量率值，可設(shè)定劑量/劑量率測量閾值報警模式。第43頁/共58頁

熱釋光劑量片

固體劑量劑被廣泛用于個人劑量監(jiān)測，其中尤以熱釋光劑量計(jì)，如LiF(Mg,Ti)最廣。其測量原理是，熱釋光固體元件受到輻射的照射后，其輻射能通過激發(fā)固體晶格中的電子，轉(zhuǎn)變成電子的激發(fā)能同時被禁封在晶體中的陷阱中，此能量可以累加并保持一定時間，當(dāng)用高溫退火時，保持的激發(fā)能通過光輻射的形式發(fā)出，通過測量輻射光的強(qiáng)度就可確定熱釋光晶體所受照射劑量。第44頁/共58頁

發(fā)光機(jī)制

按照能帶理論，晶體能級由兩類能級構(gòu)成：處于基態(tài)的已被電子占滿的容許能帶，稱為滿帶；沒有或尚未填滿電子的容許能帶，稱為導(dǎo)帶，二者被一定寬度的禁帶隔開。晶體中的雜質(zhì)原子或因原子或離子缺位和結(jié)構(gòu)錯位等造成的晶格缺陷處會形成局部電荷中心，其能吸引和束縛異電荷粒子。第45頁/共58頁在能帶圖上，相當(dāng)于在禁帶中形成了一些孤立能級。在靠近導(dǎo)帶下面的局部能級，能吸引電子，稱為電子陷阱；靠近滿帶上面的局部能級能吸附空穴，稱為激活能級。在沒有受到輻照時，電子陷阱是空著的，而激活能級是填滿電子的。滿帶導(dǎo)帶00-0禁帶FH123第46頁/共58頁

當(dāng)晶體因輻照被電離或激發(fā)時，滿帶中的電子因受激進(jìn)入導(dǎo)帶，同時產(chǎn)生一個空穴（過程1）,進(jìn)入導(dǎo)帶的電子因熱擾動會很快被電子陷阱捕獲，滿帶的空穴也會移入激活能級，分別形成所謂的F和H發(fā)光中心，并將輻射能量貯存起來。在常溫下這些中心可以保存很久。當(dāng)對晶體加熱使其溫度達(dá)到一定值時，F(xiàn)發(fā)光中心的電子獲的能量重新進(jìn)入導(dǎo)帶并最終與H發(fā)光中心的空穴復(fù)合(過程3），在復(fù)合的過程中發(fā)出光，稱為熱釋光。熱釋光放出的總光子數(shù)與發(fā)光中心退激的總電子數(shù)成正比，也即與吸收的輻射能量成正比。因此，測量一定溫度范圍退火溫度下的總發(fā)光量就可確定吸收劑量。第47頁/共58頁

發(fā)光曲線

對照射后的熱釋光元件加熱退火，發(fā)光強(qiáng)度與退火溫度的關(guān)系稱為熱釋光曲線。對于LiF(Mg,Ti)有如下圖的形狀。固體中的電子陷阱有深有淺，隨加熱溫度的升高，電子先由較淺的陷阱放出，熱釋光由小到大達(dá)到一峰值后接著下降，直至這種陷阱中貯存的電子都釋放出來，形成發(fā)光曲線的第一個峰。隨后較深陷阱中的電子釋放。第48頁/共58頁對同一種固體，發(fā)光曲線形狀基本不變，但隨加熱速率稍有變化，加熱越快，峰越高，相應(yīng)的峰值溫度也有變化。然而對于給輻照劑量，發(fā)光總額是不變的。通常采用兩種測量方式，一種是測量主發(fā)光峰面積的積分測量法，另一種是測量主峰的光峰高法。第49頁/共58頁熱釋光強(qiáng)度

溫度，0CLiF（Mg，Ti）熱釋光體的發(fā)光曲線第50頁/共58頁

測量裝置

熱光測量儀由加熱的裝置和光度計(jì)兩部分組成。測量過程如下：用線性加熱器使加熱盤上的熱光體受熱放出可見光，光信號經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電流信號，進(jìn)入電子學(xué)線路，最后由X-Y紀(jì)錄儀自動畫出熱釋光曲線，根據(jù)積分或光峰高度法，并由標(biāo)準(zhǔn)曲線便可求出受照劑。第51頁/共58頁種類和特性目前已使用的熱釋光材料很多，但大致可分為兩類：一類原子序較低，如LiF,Li2B4O7(Mn),BeO等，接近為組織等效材料，能量向應(yīng)好；另一類的原子序高，如CaF2(M