室內(nèi)裝修材料放射性

1、課程論文題目：室內(nèi)環(huán)境的放射性測(cè)量研究班級(jí)： 09物理本科班 姓名： 學(xué)號(hào)： 0908000 指導(dǎo)老師： 郭金水 探究電流表內(nèi)外接的誤差 實(shí)驗(yàn)人 李金凱090800016 羅雅耀090800026 趙安來090800053室內(nèi)環(huán)境的放射性測(cè)量研究09物理本科：李金凱 羅雅耀 趙安來指導(dǎo)老師：郭金水摘 要：本實(shí)驗(yàn)用NaI(Tl) 閃爍譜儀來測(cè)量室內(nèi)環(huán)境的放射性。通過對(duì)室內(nèi)的角落與中間、室內(nèi)高處與低處、房間體積大小以及房間是否通風(fēng)共十六組環(huán)境變量進(jìn)行的放射性測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理，研究影響室內(nèi)放射性大小的因素。關(guān)鍵詞：射線  NaI(Tl) 閃爍譜儀 室內(nèi)環(huán)境的放射性 1. 引言 射線首先由

2、法國(guó)科學(xué)家P.V.維拉德發(fā)現(xiàn)，射線是光子，是由原子核的衰變產(chǎn)生的，當(dāng)原子核從激發(fā)態(tài)躍遷到較低能態(tài)或基態(tài)時(shí)，就有可能輻射出射線。射線強(qiáng)度按能量分布即為射線能譜。測(cè)量能譜最常用的儀器是閃爍能譜儀。某些物質(zhì)的原子核能發(fā)生衰變，會(huì)放出射線，核輻射主要有、三種射線。射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用則產(chǎn)生次級(jí)電子或能量較低的射線，將射線的次級(jí)電子按不同能量分別進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)量，從而得到輻射強(qiáng)度按能量的分布，即為“能譜”。測(cè)量能譜的裝置稱為“能譜儀”。2.實(shí)驗(yàn)原理某些物質(zhì)的原子核能發(fā)生衰變，放出我們?nèi)庋劭床灰娨哺杏X不到的射線，核輻射主要有、三種射線。我們通過不同的實(shí)驗(yàn)儀器能夠探測(cè)到這些肉眼無法看見的射線。本實(shí)驗(yàn)使用的是閃

3、爍譜儀。閃爍譜儀內(nèi)部含有閃爍體，可以把射線的能量轉(zhuǎn)變成光能。實(shí)驗(yàn)中采用含TI（鉈）的NaI晶體作射線的探測(cè)器。由原子物理學(xué)中可知射線與物質(zhì)的相互作用主要是光電效應(yīng)、康普頓散射和正、負(fù)電子對(duì)這三種過程，其示意圖如下：NaI(TI)閃爍探測(cè)器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。整個(gè)譜儀由探頭（包括閃爍體，光電倍增管，射極跟隨器），高壓電源，線性放大器，多道脈沖幅度分析器等組成。閃爍探測(cè)器由閃爍體、光電倍增管和相應(yīng)的電子放大器件三個(gè)主要部分組成。 （1）閃爍體:  閃爍體是用來把射線的能量轉(zhuǎn)變成光能的。本實(shí)驗(yàn)中采用含TI（鉈）的NaI晶體作射線的探測(cè)器。 （2）光電倍增管:  光電倍增管的結(jié)構(gòu)如圖

4、2。它由光陰極K、收集電子的陽極 A和在光陰極與陽極之間十個(gè)左右能發(fā)射二次電子的次陰極D（又稱倍增極、打拿極或聯(lián)極）構(gòu)成。在每個(gè)電極上加上正電壓，相鄰的兩個(gè)電極之間的電位差一般在100V左右。當(dāng)閃爍體放出的光子打到光陰極上時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)，打出的光電子被加速聚集到第一倍增極D1上，平均每個(gè)光電子在D1上打出36個(gè)次電 子，增值后的電子又為D1和D2之間的電場(chǎng)加速，打到第二倍增極D2上，平均每個(gè)電子又打出36個(gè)次級(jí)電子，這樣經(jīng)過n級(jí)倍增以后，在陽極上就收集到大量的電子，在負(fù)載上形成一個(gè)電壓脈沖。 百葉窗式光電倍增管示意圖（3）射極跟隨器：光電倍增管輸出負(fù)脈沖的幅度較小，內(nèi)阻較高。一般在探頭內(nèi)部安

5、置一級(jí)射極跟隨器以減少外界干擾的影響，同時(shí)使之與線性放大器輸入端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。（4）線性放大器：由于入射粒子的能量變化范圍很大，線性放大器的放大倍數(shù)能在101000倍范圍內(nèi)變化，對(duì)它的要求是穩(wěn)定性高、線性好和噪聲小。開啟實(shí)驗(yàn)儀器工作時(shí)射線通過閃爍體，閃爍體的發(fā)光強(qiáng)度與射線在閃爍體內(nèi)損失的能量成正比，即入射線的能量越大，在閃爍體內(nèi)損失能量越多，閃爍體的發(fā)光強(qiáng)度也越大。當(dāng)射線（如、）進(jìn)入閃爍體時(shí)，在某一地點(diǎn)產(chǎn)生次級(jí)電子，它使閃爍體分子電離和激發(fā)，退激時(shí)發(fā)出大量光子（一般光譜范圍從可見光到紫外光，并且光子向四面八方發(fā)射出去）。在閃爍體周圍包以反射物質(zhì)，使光子集中向光電倍增管方向射出去，當(dāng)閃爍光子入射

6、到光陰極上，就會(huì)產(chǎn)生光電子，這些光電子受極間電場(chǎng)加速和聚集，在各級(jí)打拿極上發(fā)生倍增（一個(gè)光電子最終可產(chǎn)生104109個(gè)電子），最后被陽級(jí)收集。大量電子會(huì)在陽極負(fù)載上建立起電信號(hào)，通常為電流脈沖或電壓脈沖，然后通過起阻抗匹配作用的射極跟隨器，由電纜將信號(hào)傳輸?shù)诫娮觾x器中去。3.實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容3.1 實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)節(jié)（1）接通電源，開啟譜儀和電腦。儀器自檢完成后，預(yù)熱10-15分鐘，可正式測(cè)量。（2）打開電腦上的譜儀軟件，在主菜單上，按<選擇>鍵，進(jìn)入 <測(cè)量方式設(shè)定>，按<確認(rèn)>鍵，進(jìn)入子菜單。在子菜單上，按<選擇>鍵，進(jìn)入“定時(shí)測(cè)量”，按<確認(rèn)

7、>鍵，并根據(jù)環(huán)境條件選擇200S測(cè)量時(shí)間。3.2 放射性測(cè)量（1）根據(jù)譜儀的初步測(cè)試，確定測(cè)量時(shí)間200秒。（2）實(shí)驗(yàn)的放射性測(cè)量有四個(gè)變量，因此共有16中不同環(huán)境的情況，需要測(cè)量16次。（3）明確每次測(cè)量所處的狀態(tài)，制定表格，共需記錄16次數(shù)據(jù)。（4）將譜儀及連接的電腦一起移動(dòng)到需測(cè)量的地點(diǎn)，按<開始測(cè)量>。儀器開始測(cè)量，等待200S。200S內(nèi)測(cè)量人員不能隨意走動(dòng)，環(huán)境應(yīng)盡量保持不變。（5）200S后，測(cè)量自動(dòng)結(jié)束。選定測(cè)量范圍從01024道范圍，選擇計(jì)數(shù)，電腦上自動(dòng)計(jì)算出200S內(nèi)的放射次數(shù)。將數(shù)據(jù)記錄在表格中的相應(yīng)位置。然后重新進(jìn)入等待測(cè)量狀態(tài)。（6）移動(dòng)譜儀及電腦到

8、另一指定測(cè)量位置，重復(fù)（3）、（4）中的測(cè)量步驟。將測(cè)量結(jié)果記錄在相應(yīng)的位置。（7）測(cè)量了16次不同環(huán)境的放射性后，將譜儀及連接的電腦移回原處。依次關(guān)閉測(cè)量軟件、電腦、譜儀，拔掉電源。4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄室內(nèi)環(huán)境的放射性測(cè)量數(shù)據(jù) t=200s 是否通風(fēng)位置通風(fēng)不通風(fēng)角落中間角落中間大房間（7.7m×7.7m)高（142cm）35188317013534731952低（11cm）30700301643075530335小房間（1.59m×1.72m）高（142cm）48725456904893546347低（11cm）450294258645356422085.數(shù)據(jù)處理與討論 每

9、組數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間為：t=200s. 表格中記錄的是200s內(nèi)的放射性總計(jì)數(shù)。根據(jù)表格內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用Excel表格做出變量對(duì)比圖，圖表中的環(huán)境變量1,、2、3、4、5、6、7、8.是對(duì)應(yīng)的環(huán)境變量，這樣便于直觀對(duì)比。5.1 大小房間放射量對(duì)比。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)得出其大小房間放射量對(duì)比圖如下：從上圖可以很明顯的看出，在其他環(huán)境條件相同的情況下，小房間的放射性比大房間的放射性更強(qiáng)。5.2角落與中間放射量的對(duì)比。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可得到下面的圖表： 根據(jù)上圖可以明顯的得到，在其它條件一定的情況下，房間中間的放射量要低于房間角落的放射量。5.3不同高度放射量的對(duì)比根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)可得如下圖表：上圖可以明顯看

10、出，在其他條件相同的情況下，同一房間內(nèi)高處的放射性高于地處的放射性。但高出的不是很多。5.4 通風(fēng)與不通風(fēng)的對(duì)比 根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)可以得出如下圖表：從上圖表可以看出，其他條件相同，不通風(fēng)條件下的室內(nèi)放射性要略微高于不通風(fēng)情況下的室內(nèi)放射性。第八組數(shù)據(jù)是在小房間低處中間得到的數(shù)據(jù)，通風(fēng)條件下的室內(nèi)放射性稍微高一點(diǎn)。當(dāng)時(shí)就此條件下做了好幾組數(shù)據(jù)，均是這樣，因此選擇了其中的一組。出現(xiàn)此種情況的原因可能是由于小房間太小了，所以通風(fēng)與不通風(fēng)效果差不多。5.5 室內(nèi)放射性趨勢(shì)圖從上圖趨勢(shì)可以看出，小房間的室內(nèi)放射性要明顯強(qiáng)于大房間的，大房間低處中間通風(fēng)處的室內(nèi)放射性最低，小房間高處角落不通風(fēng)的室內(nèi)放射性最高。

11、6.主要誤差 本實(shí)驗(yàn)會(huì)帶來一定的誤差，其主要誤差來源有：（1）實(shí)驗(yàn)者在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)會(huì)帶來一定的空氣擾動(dòng)。（2）有實(shí)驗(yàn)儀器帶來的系統(tǒng)誤差。（3）小房間太小了，而且沒有窗戶，各變量間差異不太明顯，給數(shù)據(jù)分析會(huì)帶來一定的誤差。7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論室內(nèi)環(huán)境關(guān)系到我們的健康，室內(nèi)的建筑材料會(huì)有放射性，放射性太高會(huì)嚴(yán)重影響到我們的生命健康，此次實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量室內(nèi)不同大小房間，不同地面高度，距墻面距離，是否通風(fēng)因素一一測(cè)量其放射性。得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過Excel作圖對(duì)比得出結(jié)論：在室內(nèi)，通風(fēng)效果越好，房間越大，越是在中間，越接近地面的地方，其室內(nèi)的放射性越弱。其表現(xiàn)的也就是，某處的通風(fēng)性越好，則放射性越低。所以，為了我們的健康