《核輻射傳感器》ppt課件

1、第第9 9章章 核輻射傳感器核輻射傳感器9.1核輻射的根本特性核輻射的根本特性9.2核輻射傳感器核輻射傳感器9.3核輻射傳感器的運(yùn)用舉例核輻射傳感器的運(yùn)用舉例9.4放射性輻射的防護(hù)放射性輻射的防護(hù)本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)下頁(yè)下頁(yè)前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).9.1 核輻射的根本特性核輻射的根本特性下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)前往前往|9.1.1核輻射的特性核輻射的特性|9.1.2丈量中常用的同位素丈量中常用的同位素圖庫(kù)圖庫(kù).9.1.1核輻射的特性核輻射的特性下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)前往前往射線射線,帶正電荷的高速粒子流帶正電荷的高速粒子流;射線射線,帶負(fù)電荷的高速粒子流帶負(fù)電荷的高速粒子流 電子流電子流;射線射線,一種光子流，不帶電

2、，以光速運(yùn)動(dòng)，由一種光子流，不帶電，以光速運(yùn)動(dòng)，由原子核內(nèi)放射出原子核內(nèi)放射出; X射線射線,由原子核外的內(nèi)層電子被激發(fā)而放出的由原子核外的內(nèi)層電子被激發(fā)而放出的電磁波能量電磁波能量;|丈量技術(shù)常用四種核輻射源丈量技術(shù)常用四種核輻射源:| 、射線源和射線源和X射線管。射線管。圖庫(kù)圖庫(kù).下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)|輻射源的特性輻射源的特性|1源強(qiáng)度源強(qiáng)度A| 它用單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的裂變數(shù)來(lái)表示，它用單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的裂變數(shù)來(lái)表示，用居里作為強(qiáng)度單位。用居里作為強(qiáng)度單位。1居里對(duì)應(yīng)于每秒內(nèi)有居里對(duì)應(yīng)于每秒內(nèi)有3.7001010個(gè)原子核衰變。每秒產(chǎn)生個(gè)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(qiáng)度

3、次核衰變的放射性物質(zhì)，稱其源強(qiáng)度A為為1居里。居里的單位太大，也常用毫居或居里。居里的單位太大，也常用毫居或微居里來(lái)表示。微居里來(lái)表示。9.1.1核輻射的特性核輻射的特性前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)|輻射源的特性輻射源的特性| 2核輻射強(qiáng)度核輻射強(qiáng)度J| 單位時(shí)間內(nèi)在垂直于射線前進(jìn)方向的單單位時(shí)間內(nèi)在垂直于射線前進(jìn)方向的單位截面積上穿過(guò)的能量的大小，稱為核輻射強(qiáng)度位截面積上穿過(guò)的能量的大小，稱為核輻射強(qiáng)度J0| 一個(gè)點(diǎn)源照射在面積為一個(gè)點(diǎn)源照射在面積為S的檢測(cè)器上，其的檢測(cè)器上，其輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度J0為為| 9.1.1核輻射的特性核輻射的特性2004 rKSCAJ r0 輻射源到檢測(cè)器之

4、間的間隔；輻射源到檢測(cè)器之間的間隔； A 源強(qiáng)度；源強(qiáng)度； C 在源強(qiáng)度為在源強(qiáng)度為1居里時(shí)，每秒放射出的粒居里時(shí)，每秒放射出的粒子數(shù)；子數(shù)； K 次裂變放射出的射線數(shù)；次裂變放射出的射線數(shù)； S 檢測(cè)器的任務(wù)面積。檢測(cè)器的任務(wù)面積。 假設(shè)知道粒子的能量，那么輻射強(qiáng)度的計(jì)算公式為假設(shè)知道粒子的能量，那么輻射強(qiáng)度的計(jì)算公式為 J0 =ACE1.610-13(W/m2) E 粒子的能量粒子的能量(MeV) 前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)|核輻射線與物質(zhì)的相互作用核輻射線與物質(zhì)的相互作用|1電離作用：電離作用： 帶電粒子和物質(zhì)相互作用的主要帶電粒子和物質(zhì)相互作用的主要方式。方式。|射程：帶電粒子

5、在物質(zhì)中穿行時(shí)其能量逐漸耗盡射程：帶電粒子在物質(zhì)中穿行時(shí)其能量逐漸耗盡而停頓運(yùn)動(dòng)，其穿行的一段直線間隔而停頓運(yùn)動(dòng)，其穿行的一段直線間隔(起點(diǎn)和終起點(diǎn)和終點(diǎn)的間隔點(diǎn)的間隔)叫粒子的射程。射程是表示帶電粒子叫粒子的射程。射程是表示帶電粒子在物質(zhì)中被吸收的一個(gè)重要參數(shù)。在物質(zhì)中被吸收的一個(gè)重要參數(shù)。|粒子質(zhì)量大，電荷也大，因此在物質(zhì)中引起很粒子質(zhì)量大，電荷也大，因此在物質(zhì)中引起很強(qiáng)的電離，射程很短。普通強(qiáng)的電離，射程很短。普通粒子在空氣中的射粒子在空氣中的射程不過(guò)幾厘米。在固體中不超越幾十微米。程不過(guò)幾厘米。在固體中不超越幾十微米。|粒子質(zhì)量小，其電離才干比同樣能量的粒子質(zhì)量小，其電離才干比同樣能量

6、的粒子粒子要弱，同時(shí)容易改動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向而產(chǎn)生散射。實(shí)踐要弱，同時(shí)容易改動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向而產(chǎn)生散射。實(shí)踐上，上，粒子穿行的路程是彎彎曲曲的。粒子穿行的路程是彎彎曲曲的。|光子電離的才干就更小了光子電離的才干就更小了 9.1.1核輻射的特性核輻射的特性 E 帶電粒子的能量；帶電粒子的能量； E 離子對(duì)的能量；離子對(duì)的能量； A 源強(qiáng)度；源強(qiáng)度； C 在源強(qiáng)度為在源強(qiáng)度為1居里時(shí)，每秒放射出的粒子數(shù)。居里時(shí)，每秒放射出的粒子數(shù)。ACEEfN21前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)|核輻射線與物質(zhì)的相互作用核輻射線與物質(zhì)的相互作用|2核輻射的吸收和散射核輻射的吸收和散射|一個(gè)細(xì)的平行的射線束穿過(guò)物質(zhì)層后其強(qiáng)度衰

7、減一個(gè)細(xì)的平行的射線束穿過(guò)物質(zhì)層后其強(qiáng)度衰減閱歷公式：閱歷公式：9.1.1核輻射的特性核輻射的特性J 穿過(guò)厚度為穿過(guò)厚度為xmm的物質(zhì)后的輻射強(qiáng)度；的物質(zhì)后的輻射強(qiáng)度； J0 射入物質(zhì)前的輻射強(qiáng)度；射入物質(zhì)前的輻射強(qiáng)度； x 吸收物質(zhì)的厚度；吸收物質(zhì)的厚度；m 物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)；物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)；-物質(zhì)的密度。物質(zhì)的密度。 Emax 粒子的最大能量。粒子的最大能量。 射線的質(zhì)量吸收系數(shù)近似公式：射線的質(zhì)量吸收系數(shù)近似公式：xmeJJ03/4max2 . 2Em前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)|核輻射線與物質(zhì)的相互作用核輻射線與物質(zhì)的相互作用|3.散射問(wèn)題散射問(wèn)題| 射線在物質(zhì)中穿行時(shí)容易

8、改動(dòng)運(yùn)動(dòng)方射線在物質(zhì)中穿行時(shí)容易改動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向面產(chǎn)生散射景象。尤其是向反方向的散射即反向面產(chǎn)生散射景象。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。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)射物質(zhì)的原子序數(shù)Z越大，那么越大，那么粒子的散射百粒子的散射百分比也越大。分比也越大。|反射的大小與反射板的厚度有關(guān)：反射的大小與反射板的厚度有關(guān)：9.1.1核輻射的特性核輻射的特性Js 反射板為反射板為xmm時(shí)，放射線被反射的時(shí)，放射線被反射的 強(qiáng)度；強(qiáng)度；Jsmax=f(Z) 當(dāng)當(dāng)x趨于無(wú)窮大時(shí)的反射強(qiáng)度；趨于無(wú)窮大時(shí)的反射強(qiáng)度；(s) 取決于輻射能量的常數(shù)。取決于輻

9、射能量的常數(shù)。xssseJJ1max圖圖9-1 物質(zhì)的散射物質(zhì)的散射前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè) 具有一樣核電荷數(shù)，而有不同質(zhì)量數(shù)的具有一樣核電荷數(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。原子所構(gòu)成的元素稱為同位素。 假設(shè)某種假設(shè)某種同位素的原子核在沒有任何外因作用下自動(dòng)同位素的原子核在沒有任何外因作用下自動(dòng)變化，衰變中將放射出射線，這種變化稱為變化，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。放射性衰變，這種同位素稱為放射性同位素。9.1.2 丈量中常用的同位素丈量中常用的同位素前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).9.2 核輻射傳感器核輻射傳感器下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)|電離室

10、電離室|氣體放電計(jì)數(shù)管氣體放電計(jì)數(shù)管 核輻射傳感器的任務(wù)原理是基于射線經(jīng)核輻射傳感器的任務(wù)原理是基于射線經(jīng)過(guò)物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的電離作用，或利用射線能使某過(guò)物質(zhì)時(shí)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(hào)些物質(zhì)產(chǎn)生熒光，再配以光電元件，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)?？勺鰹楹溯椛鋫鞲衅鞯挠校弘娹D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)?？勺鰹楹溯椛鋫鞲衅鞯挠校弘婋x室和比例計(jì)數(shù)器；氣體放電計(jì)數(shù)器；閃爍計(jì)離室和比例計(jì)數(shù)器；氣體放電計(jì)數(shù)器；閃爍計(jì)數(shù)器；半導(dǎo)體檢測(cè)器。數(shù)器；半導(dǎo)體檢測(cè)器。前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).9.2.1 電離室電離室下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)前往前往圖圖9-2 電離曲線電離曲線圖圖9-3 輻射的丈量輻射的丈量圖圖9-

11、4 射線多極電離室射線多極電離室圖圖9-5 壓入式壓入式電離室電離室9.2.2 氣體放電計(jì)數(shù)器氣體放電計(jì)數(shù)器圖圖9-6 氣體放電計(jì)數(shù)器氣體放電計(jì)數(shù)器圖庫(kù)圖庫(kù).9.3 核輻射傳感器的運(yùn)用舉例核輻射傳感器的運(yùn)用舉例下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè) 核輻射傳感器用來(lái)檢測(cè)厚度、液核輻射傳感器用來(lái)檢測(cè)厚度、液位、物位、轉(zhuǎn)速、資料密度、分量，位、物位、轉(zhuǎn)速、資料密度、分量，氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數(shù)，氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數(shù)，也可用于金屬資料探傷。也可用于金屬資料探傷。圖圖9-7 核輻射厚度計(jì)原理方框圖核輻射厚度計(jì)原理方框圖圖圖9-8 核輻射液位計(jì)原理框圖核輻射液位計(jì)原理框圖 這是一種基于物質(zhì)對(duì)射線的吸收程

12、度的變化而這是一種基于物質(zhì)對(duì)射線的吸收程度的變化而對(duì)液位進(jìn)展丈量的物位計(jì)。當(dāng)液面變化時(shí)，液對(duì)液位進(jìn)展丈量的物位計(jì)。當(dāng)液面變化時(shí)，液體對(duì)射線的吸收也改動(dòng)，從而就可以用探測(cè)器體對(duì)射線的吸收也改動(dòng)，從而就可以用探測(cè)器的輸出信號(hào)大小來(lái)表達(dá)液位的高低。的輸出信號(hào)大小來(lái)表達(dá)液位的高低。前往前往圖庫(kù)圖庫(kù).下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè) 放射性輻射過(guò)度地照射人體，可以引起放射性輻射過(guò)度地照射人體，可以引起多種放射性疾病，如皮炎、白血球減小癥等，多種放射性疾病，如皮炎、白血球減小癥等，輻射的危害還能夠污染周圍環(huán)境。輻射的危害還能夠污染周圍環(huán)境。 目前防護(hù)任務(wù)已逐漸完善，很多問(wèn)題的目前防護(hù)任務(wù)已逐漸完善，很多問(wèn)題的研討已構(gòu)成專門的學(xué)科，如輻射醫(yī)學(xué)、劑量研討已構(gòu)成專門的學(xué)科，如輻射醫(yī)學(xué)、劑量學(xué)、防護(hù)學(xué)等。學(xué)、防護(hù)學(xué)等。 實(shí)踐任務(wù)中要采取多種方式來(lái)減少射線實(shí)踐任務(wù)中要采取多種方式來(lái)減少射線的照射強(qiáng)度和照射