1、第八章 放射性監(jiān)測,1. 放射線的測量,利用空氣電離室測量.根據(jù)照射量的定義設計,分若干種類.最準確的叫自由空氣電離室 又叫標準電離室.,一. 照射量的測量,1、自由空氣電離室,電子平衡,1、自由空氣電離室,步驟,(1) 設法隔離已知質(zhì)量的空氣,(2) 測量該空氣中X、線使物質(zhì)放出的次級粒子電離產(chǎn)生的同種離子總電量。,1、自由空氣電離室,造成空氣室非穩(wěn)定態(tài)的因素,空氣對X線的吸收和散射,離子的復合,入口對X線吸收產(chǎn)生多余次級電子,電離室壁的阻止使電子損失的能量,溫度氣壓變化引起的空氣密度改變,所以必須進行校正, 統(tǒng)一標準. 國家級的叫基本標準,對省市(次級標準)統(tǒng)一校正.自由空氣電離室很大,約

2、20m2,成本高,技術復雜,不能作現(xiàn)場儀器,只能作標準.,2、實用空氣電離室,特點,(1)空氣壓縮,減小電離室體積,(2) 壓縮空氣可用等效材料替(Z接近),如石墨,有機玻璃,石蠟,(3)體積小,可現(xiàn)場攜帶測量.,2、實用空氣電離室,電離室的校準,測量條件:,(1) 室壁與空氣等效,(2) 準確得知空氣腔體積,(3) 室壁厚度滿足電子平衡條件,方法,定期校準 (20C,760mmHg),用兩種電離室同時測量已知強度的X、線源,得出實用空氣電離室的校準因子.,對醫(yī)學和防護學有意義的量是吸收劑量。吸收劑量一般通過間接測量來獲取，考察某點能量沉積產(chǎn)生的理化變化，間接反映該點物質(zhì)吸收的射線能量。經(jīng)過適

3、當校準，給出D的大小。,二. 吸收劑量的測量,二. 吸收劑量的測量,1、基本測量量熱法,任何物質(zhì)受照射后吸收的射線能量都會以熱的形式表現(xiàn).能量 熱量 溫度.測量 熱量計。,由于輻射使溫度升高的值T只有10-2 10-3 C,故測量技術要求很高,只能做標準儀器校對其它測D的儀器.,二. 吸收劑量的測量,1、基本測量量熱法,介質(zhì),熱電偶,吸收體,現(xiàn)場大多通過照射量的測量換算成吸收劑量.,二. 吸收劑量的測量,2、電離室測量法,為電離一對離子所需平均電離能= 33.85 eV,對任意物質(zhì),(Gy),(Gy),二. 吸收劑量的測量,不同光子能量對應幾種物質(zhì)的f值(單位:Gy/C/kg),已測知,例題2

4、,用電離室測得體模內(nèi)一點空氣照射率為,例題1,(Gy),在空氣中某點處照射量為0.1C/kg,求空氣中該點處的吸收劑量.,解,已知光子的能量為0.1 MeV,求該點的吸收劑量率。,解,查表得f水=36.74 Gy/C/kg,D水=,3、吸收劑量的其他測量方法,熱釋光片(LiF等)晶格缺陷.輻射照射激活價電子成自由電子; 缺陷吸收電子(正比);測量時,加熱電子逸出,并以光的形式釋放能量. 由電子數(shù)目和發(fā)光強度確定吸收劑量的大小.,熱釋光劑量儀,膠片劑量測定法,射線在膠片上感光,光密度變化與吸收強度有關.,二. 吸收劑量的測量,多功能數(shù)字化譜儀,移動式空氣放射性監(jiān)測儀,(/),二. 吸收劑量的測量

5、, / 閃爍探頭,核應急個 人劑量計,二. 吸收劑量的測量,1、400kV以下X線質(zhì)的測定,X線的質(zhì)即穿透本領 低能段用半價層表示,2、高能X線能量的測定,用水模中半值深度HVD，或用測定在10cm, 20cm兩處電離比確定X線的質(zhì)。,X線能量與HVD的關系,指數(shù)衰減,第二節(jié) X、外照射監(jiān)測,1、電離室型巡測儀 原理： 射線與物質(zhì)相互作用時，會發(fā)生光電效應，康普頓散射、電子對效應，這三種效應都會產(chǎn)生電子、電離室通過收集X、射線與物質(zhì)相互作用時產(chǎn)生的電子，從而達到測量的目的。,2、閃爍計數(shù)器型巡測儀 在射線與物質(zhì)相互作用下，會發(fā)生光電效應，對閃爍物質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)換為光子，光子被光電信號倍增管接收并

6、轉(zhuǎn)換成放大的電信號，并由電子路線接受記錄一個光子對應一個計數(shù)，以達到測量的目的。 靈敏度高，廣泛應用于環(huán)境輻射測量。,3、測量使用 應根據(jù)測量要求，輻射場的性質(zhì)和強度、考慮儀器的靈敏度、量程、能量范圍、能量響應等因素并對儀器進行校正。 4、環(huán)境監(jiān)測的要求 1）布點：離開地面1m高，范圍測點距離只要能反映實際輻射就行了。 BH3103A環(huán)境X環(huán)境貫穿劑量儀。,第三節(jié) 氡的測量方法,一、靜電計法（經(jīng)典方法） 又稱電離室法 1、工作原理 射線對空氣的電離作用和帶電導體在電場中的運動，含氡氣體進入電離室后，氡及其子體放出的射線使空氣電離，產(chǎn)生正負離子（其電離主要是222Rn、218Po、214Po的粒

7、子貢獻）。電離室的中央石英電極累積了一定正電荷，當與靜電計的中央石英絲接觸后使其帶電，成為帶電導體。在外電場的作用下，石英絲由于勞倫茨力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，,其偏轉(zhuǎn)的速度與其電荷呈正比，也就是與氡濃度呈正比，測出偏轉(zhuǎn)速度（亦即電離電流）就可知道氡濃度。 2、主要設備與儀器 1）電離室 FD-105 、 FD-105 （K） 高14cm、V=12cm、D=9.5cm 外殼為金屬 2）靜電計 FD-105 、 FD-105 （K） 3）操作箱 4）抽氣泵,3、測量程序 1）調(diào)零（調(diào)節(jié)機械零點與電零點） 2）調(diào)節(jié)電壓靈敏度與表定時相同 3）測電離室本底 4）取樣測量 5）計算氡濃度 6）清洗電離室,二、

8、閃爍室法 1、工作原理 222Rn進入閃爍室后，222Rn及子體發(fā)射的粒子使閃爍室的ZnS（Ag）產(chǎn)生閃光，光電倍增管把這種光信號變成電脈沖，經(jīng)過電子路線的放大，最后記錄下來，單位時間內(nèi)的脈沖與氡濃度呈正比，從而可以確定氡濃度。 2、主要設備 1）FD-125型閃爍室，0.5L 2）FD-125型氡釷分析儀,3）計數(shù)裝置 計數(shù)器 4）其他 真空泵、活性炭、干燥管 3、測量程序 1）測量閃爍室本底 2）抽真空 3）取樣 4）等待3h 5）測量,6）計算 靈敏度：37Bq/m3,三、活性炭濃縮測氡法 1、工作原理 此法是對經(jīng)典靜電計法的一種補充，利用活性炭對222Rn在常溫下吸附，高溫釋放的特點，

9、把大體積空氣中的氡濃集起來，然后加熱釋放并轉(zhuǎn)移至電離室中，封閉3h后，用靜電計測量電離電流，求出氡濃度。3Bq/m3 （在氣流速度為12L/min時，活性炭吸附效率可達90%,2、主要設備和儀器 1）抽氣泵 2）流量計 3）氯化鈣干燥管 4）活性炭管 活性炭顆粒2040目 5）解吸電爐 6）其它 靜電計、電離室,3、測量程序 1）吸附 2）解吸 3）測量 4）計算,吸附,解吸,四、氣球法 1974年清華大學提出的 1、工作原理,2、主要儀器與設備 1）氣球及附套環(huán)和橡膠塞 V=101000L 2）計數(shù)設備 FK602系列氡與氡子體測量儀 3）取樣泵及流量計 4）秒表 5）濾膜取樣頭 6）子體過

10、濾器 7）合成纖維膜（過濾乙烯樹脂纖維）,3、測量程序 1）按上述時間坐標來取樣測量 2）氡濃度的計算,3）氡子體潛能濃度,4、方法評價 1）優(yōu)點：方便、迅速、靈敏度高 2）缺點： 影響因素多 A、條件一致 必須保持標定與具體使用時的條件一致性， 如氣球體積與采用的濾膜，計數(shù)設備和時間坐標不能改變，改變?nèi)我豁椂急仨氈匦驴潭取?B、過濾要完全 過濾效果應達99%以上 C、保持球內(nèi)清潔 D、縮短氣體通路 E、防止排氣過度 F、定期刻度 G、采樣泵的選擇 H、濕度的影響 當空氣樣品的相對濕度小于90%時，刻度系數(shù)有顯著的變化。,第四節(jié) 表面污染監(jiān)測,一、直接法 原理：采用硫化鋅光電倍增管組成的探頭，

11、面積偉50cm2，利用發(fā)射的或粒子碰撞到鋁箔后，硫化鋅閃光，光電倍增管把光信號變?yōu)殡娒}沖，一個粒子就有一次閃光，這樣就可以記錄下來閃光的次數(shù)，也就是發(fā)射多少粒子數(shù)。 N/（S.t.） 儀器：FJ-355D、FJ-2201、FJ-2203,二、間接法 擦拭法,第五節(jié)氡析出率的測量,1、定義 物質(zhì)表面單位面積、單位時間內(nèi)析出222Rn的量，單位為Bq/（m2.s） 2、原理 在待測表面扣一個不透氣、不吸氡、不溶氡材料制成的集氡罩（50cm50cm8cm、或25cm25cm10cm）周邊用不透氣的材料密封。所扣表面析出的氡被集氡罩收集，其濃度隨時間增長，最后達到平衡（如圖1）。在集氡罩內(nèi)的氡濃度呈線

12、性增長的時間范圍內(nèi)，取樣并測量其濃度，在計算待測表面的氡析出率。,如圖1，t1到t2的濃度差是由于被罩表面這個時間差的氡析出引起的。因此可以測量這兩個時間的濃度， t1時的濃度為 t2時的濃度為 由于集氡罩的體積為SH 所以集氡罩內(nèi)氡的量的變化為 因此氡析出率,從圖1可見，我們可以取0時刻的濃度作為t1的濃度，此時的濃度實際上可以認為是空氣氡濃度。,3、主要儀器設備 閃爍室、計數(shù)器、FD125氡釷測量儀、集氡罩、真空泵、真空表、擴散器、干燥管、秒表、洗耳球、彈簧夾、橡皮管、干濕溫度計、風表、氣壓計,4、測量程序 1）準備 A、測量閃爍室本底 B、確定閃爍室的氣密性、然后將閃爍室抽真空 2）連接

13、取樣裝置（見圖2） A、扣罩，此時將集氡罩的管關死，同時計時，在集氡罩周邊用粘性土密封。（注意扣罩前記錄氣溫、濕度、大氣壓、風速）。 B、按圖2連接儀器 C、累積一定時間，一般5min，如果氡析出率較高的，則時間為2min，低的則為7min，取樣，轉(zhuǎn)移到閃爍室的時間為30s60s（注意不能太快，以免擴散器內(nèi)的溶液沖入干燥管。）。 D、取樣結束后，拆卸儀器后，用洗耳球排出干燥管與擴散器內(nèi)的氡，以備用。,圖2 氡析出率測量取樣裝置示意圖,3）測量，取樣后，閃爍室等待2.53h后測量 4）計算，按上述公式計算，注意時間為累積時間+1/2轉(zhuǎn)移時間。 5）清洗。用過的閃爍室要立即清洗。,5、測量布點要求

14、 必須布置再相對平整的地面、集氡罩罩住的地點不能是相對疏松的。 6、測量氡析出率的意義 1）其直接影響到退役治理方法、工程經(jīng)費 2）是評價退役治理效果的重要指標 3）是預測大氣氡濃度、計算劑量的一個參數(shù)。,1）取一定量水樣，過濾，濾液加硫酸酸化，蒸干，在低于350溫度下灰化。 2）測量空測量盤的本底值和已知活度的標準樣品（標準源），以確定探測器的計數(shù)效率， 3）灰分移入測量盤中，鋪勻成薄層，用閃爍探測器測量。 4）計算樣品源的相對放射性活度，即比放射性活度。,1. 水樣總放射性活度的測定,二、總放射性強度監(jiān)測,第六節(jié) 其它放射性的測量,水中的射線常來自K、Sr、I等核素的衰變，一般認為安全水平

15、為1Bq/L。水樣總放射性活度測量步驟基本與測量總放射性活度相同，但檢測器用低本底的蓋革計數(shù)管，且以含K的化合物作標準源。,2. 水樣總放射性活度測量,采集4-5份表土，除去雜物，晾干（或烘干），壓碎，縮分，直至剩200-300g土樣，再于500灼燒，冷卻后研細、過篩備用。稱取適量上述土樣于測量盤中，鋪勻，用相應的探測器分別測量和比放射性活度（測放射性的樣品層應厚于測放射性的樣品層）。,3. 土壤中總、放射性活度的測量,外照射主要來自天然放射源發(fā)射的、輻射對人體外部的照射，約占天然本底照射的80%。個人外照射劑量可用佩戴在身上、能對輻射劑量進行累積的小型、輕便、易使用的個人劑量計測量，常用的個

16、人劑量計有： 袖珍電離室 膠片劑量計 熱釋光體 熒光玻璃。,三、 個人外照射劑量的測定,(一) 電離室個人劑量計 主要測定工作人員所受到的X射線和射線的照射量。 1.直讀式電離室個人劑量計 它可直接讀出照射量，主要部件是一個小石英絲驗電器，它是收集電極的一部分。外殼與石英絲絕緣作為另一電極，通過目鏡可觀察到石英絲在標尺上的位置。調(diào)整充電電壓使標尺上的石英絲處于零位，當劑量計受到X射線或射線照射時，由于氣體與射線的作用，減少了收集極和石英絲間的靜電斥力，使石英絲偏移，減少的程度與所受的照射量成正比。照射量的大小即可由標尺上石英絲的位置讀出來。劑量計需用標準源進行定期刻度。,2、非直讀式電離室個人

17、劑量計 它不能直接讀出照射量，需借助于靜電計給出照射量。,(二) 膠片劑量計 膠片劑量計主要用來測量X、射線的照射量，也可測量射線和熱中子的吸收劑量。 當帶電粒子穿過X光照相膠片的膠層時，使乳膠層中的溴化銀顆粒發(fā)生變化形成潛影，經(jīng)過顯影后，形成潛影的溴化銀顆粒還原成銀原子，使膠片變黑。變黑的程度與受到的輻射量大小成正比。因此可用膠片鸞黑的程度來度量劑量的大小。膠片變黑的程度用光密度計或黑度計來測量。,在制各樣品膠片時，需同時制備本底膠片，并制備經(jīng)過標準源照射過的已知的不同照射量的一套標準膠片。在光密度計(黑度計)上測量標準膠片的凈光密度。繪制標準膠片相對應的照射量與光密度的關系曲線，即刻度曲線

18、。根據(jù)刻度曲線就可求得待測膠片的凈光密度所對應的照射量。,(三) 熒光玻璃劑量計 主要監(jiān)測X射線，射線，也適用和熱中子混合場的監(jiān)測。 原理：其基于輻射光致發(fā)光原理來測量吸收劑量的。當熒光玻璃受到X，線照射時，由于次級電子作用，使其中的銀離子變成亞穩(wěn)態(tài)的銀原子和二價銀原子(2Ag+ Ag +Ag 2+)，成為發(fā)光中心。在一定范圍內(nèi)，發(fā)光中心濃度與玻璃所吸收的能量有關，輻射后的玻璃，其中的發(fā)光中心在紫外線的激發(fā)下，電子躍遷到激發(fā)態(tài)，然后很快返回到發(fā)光中心，在返回過程中發(fā)出橙色熒光，而熒光強度與玻璃所受劑量成正比。玻璃的熒光強度由熒光測讀儀進行測量。,熒光玻璃是在堿、堿土金屬的磷酸鹽基體玻璃中加入少

19、量偏磷酸銀制成的。熒光玻璃按其成份的原子序數(shù)(2)的不同可分為高原子序數(shù)玻璃和低原子序數(shù)玻璃兩類，在測量時各種型號的熒光玻璃需用標準源作各自的刻度曲線。根據(jù)刻度曲線即可求得樣品的輻射強度。,(四) 熱釋光劑量計 主要用于X和射線照射量的監(jiān)測，也可用于射線和熱中子的劑量監(jiān)測。 原理：具有晶格結構的固體(磷光體)，常因含有雜質(zhì)或其中的原子、離子缺位，錯位等原因造成晶格缺陷。這種缺陷導致其中電中性狀態(tài)的破壞，從而成為帶電中心。帶電中心具有吸引導性電荷的本領。帶電中心如能將尋性電荷束縛住，則形成“陷井”。當磷光體受到輻射照射時，電子獲得足夠的能量，從正常位置跳出而運動，被陷井捕獲。常溫下電子在陷井中，將固體加熱到一定程度時，電子從陷井中逸出，進入導帶，處于激發(fā)態(tài)，然后回到禁帶處于基態(tài)，便發(fā)出藍綠色的可見光。這種現(xiàn)象就是熱釋光。,用熱釋光計來測讀熱釋光劑量元件加熱后的發(fā)光強度，為了使測讀數(shù)值與照射量聯(lián)系起來，需用標準源對一組熱釋光劑量元件給予已知的不同照射量，然后在熱釋光劑量儀上進行測讀，繪制刻度曲線。不同批的熱釋光元件都要做各自的刻度曲線。測得樣品的發(fā)光強度，根據(jù)刻度曲線則可求得對應的照射量。