核輻射傳感以及檢測

1、關(guān)于核輻射傳感及檢測第一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月射線分為兩類：電磁輻射和粒子輻射。x 射線、射線屬于電磁輻射，電磁輻射沒有靜止質(zhì)量。電磁輻射與物質(zhì)的作用是光(量)子與物質(zhì)的相互作用。光子的能量 h光子不帶電荷，靜止質(zhì)量為0 ，在真空中沿直線以光速（c = 2.998*108m.s-1）傳播。粒子、粒子、質(zhì)子、中子、電子等都屬于粒子輻射，粒子輻射都有靜止質(zhì)量。第二張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 射線的波長短、頻率高，具有許多與可見光不同的性質(zhì)： A 不可見，依直線傳播 B 不帶電荷，因此不受電場和磁場影響 C 能透過可見光不能透過的物質(zhì) D 與可見光同樣有反射、干涉

2、、繞射、折射等現(xiàn)象，但這些現(xiàn)象又與可見光有區(qū)別，如x射線只有漫反射，不能產(chǎn)生如鏡面反射。第三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 E 使物質(zhì)產(chǎn)生光電子及返跳電子、以及引起散射現(xiàn)象 F 被物質(zhì)吸收產(chǎn)生熱量 G 使氣體電離 H 使某些物質(zhì)起光化學(xué)作用，使照相膠片感光，又能使某些物質(zhì)發(fā)生熒光 I 產(chǎn)生生物效應(yīng)、傷害及殺死有生命的細(xì)胞第四張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月10-2 射線的種類 1) X射線與射線 這是射線檢測中最常用的兩種射線，X射線是由人為的高速電子流撞擊金屬靶產(chǎn)生的。 射線是放射性物質(zhì)自發(fā)產(chǎn)生的，如鈷、鈾、鐳等，兩者產(chǎn)生的機(jī)理不同，但都是電磁波。 第五張，PPT共八十

3、二頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 射線與射線 放射性同位素產(chǎn)生衰變和衰變，放射射線和射線，射線貫穿能力弱，但有很強(qiáng)的電離作用。射線雖然穿透力強(qiáng)，但能量很小。 一般并不直接用射線和射線進(jìn)行檢測，它們適用于特種場合。 與X射線和射線不同，射線和射線不是電磁波，而是粒子輻射。第六張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 中子射線 中子是呈電中性的微粒子流，不是電磁波，這種粒子流具有巨大的速度和貫穿能力。 中子與X和射線有很大不同，在被穿透材料中的衰減主要取決于材料對中子的俘獲能力。 對鉛來說，X和射線穿透能量衰減很大，但俘獲中子的能力很小。對氫來說正好相反。第七張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2

4、022年6月5 射線的獲得 (1) X射線的獲得 X射線是由一種特制的X射線管產(chǎn)生的，由陰極、陽極和高真空的玻璃或陶瓷外殼組成，陰極是一加熱燈絲，用于發(fā)射電子，陽極靶是由耐高溫的鎢制成。第八張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 工作時(shí)在兩極之間加有高電壓，從陰極燈絲發(fā)射的高速電子撞擊到陽極靶上，其動能消耗于陽極材料原子的電離和激發(fā)，然后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽糠蛛娮釉谠雍藞鲋惺艿郊眲∽柚梗a(chǎn)生所謂韌致X射線，即連續(xù)X射線。 為減少電子在飛往陽極過程中與氣體粒子相碰撞損失動能，射線管需抽成10-410-5Pa真空。電子流動能的絕大部分(97%)轉(zhuǎn)化為熱能，因此陽極材料一般應(yīng)選用耐高溫材料并通以介質(zhì)

5、加冷卻。動能中僅一小部分(3%)轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線。第九張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月陰極發(fā)射電子的數(shù)量，決定了從陰極飛往陽極電子流大小(管電流)，而X射線的穿透能力則決定于電子從陰極飛往陽極的運(yùn)動速度，與兩極之間電壓(管電壓)有關(guān)。管電壓愈高，所產(chǎn)生X射線的穿透能力愈大，波長愈短。第十張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月圖中可見，只改變管電流時(shí)，X射線輻射強(qiáng)度只是在原有各波長下相應(yīng)增加。只改變管電壓時(shí)、則除原來各波長相應(yīng)增加輻射強(qiáng)度外，還出現(xiàn)了更短波長的X射線。第十一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 X射線管單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出的連續(xù)X射線的全部能量的近似公式為式中 0-常

6、數(shù)(10-9)，I-管電流(A)，Z-陽極靶原子序數(shù)(鎢Z=74)，U-管電壓(V)。 X射線管的轉(zhuǎn)換效率為其它轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿谑?，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)U=100kV時(shí) =0.7% 200kV 1.5% 300kV 2.2% 400kV 3% 1 MV 7% 5MV 37%由此可見，提高管電壓可顯著提高轉(zhuǎn)換效率第十三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 (2) 射線的獲得 放射性同位素是一種不穩(wěn)定的同位素，處于激發(fā)態(tài)，原子核能級高于基級，向基緩轉(zhuǎn)變同時(shí)釋放出射線，其能量等于兩個(gè)能級間差。 射線檢測中所用的射線源，是由核反應(yīng)制成的人工放射源，應(yīng)用較廣的射線源有鉆60、銥

7、192、銫137、銩170等。第十四張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 銫137因其放射性比活度低，又易造成環(huán)境污染，能量單一、不宜檢測厚薄不均勻工件等原因而日趨淘汰。 鈷60的獲得，是將同位素鉆59，在原子反應(yīng)堆里的中子流沖擊下，激發(fā)形成不穩(wěn)定的同位素既鉆60，釋放射線以及少量射線和射線。第十五張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 放射性同位素的原子核，在自發(fā)地放射出射線后能量逐漸減弱，這種現(xiàn)象叫做衰變。 各種放射性同位素都有自己特定衰變速度，稱為衰變常數(shù)()，它表示單位時(shí)間內(nèi)衰變核的數(shù)量與尚未衰變核的數(shù)量之比式中 N-物質(zhì)在t時(shí)尚未衰變的原子數(shù)，N0-原有物質(zhì)原子數(shù)，e-自然

8、對數(shù)底，-物質(zhì)衰變常數(shù)。 第十六張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 放射同位素原子數(shù)隨時(shí)間呈指數(shù)減少，放射性同位素以原有N0個(gè)原子因衰變而減少到N0/2個(gè)原子所需的時(shí)間，稱為半衰期(T)。 以使用最廣的鈷60為例，其半衰期為5.3年第十七張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 在單位時(shí)間內(nèi)衰變的原子核數(shù)量，稱為放射性活度，以表示，單位為居里(Ci) 某種物質(zhì)每秒鐘有3.71010個(gè)原子衰變，則該物質(zhì)的放射性活度為1Ci(居里) 單位質(zhì)量放射性物質(zhì)的活度稱為比活度，單位為Ci/g(居里/克) 第十八張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 射線的強(qiáng)度可由測量儀器引起的電離程度來決定

9、，單位是R(倫琴) 1R輻射強(qiáng)度，等于在0及105Pa壓力下，在1cm3空氣中電離引起離子絕對值總和為一個(gè)絕對靜電單位。第十九張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 高能X射線的獲得 普通X射線和射線檢測，由于其能量低、穿透能力差，檢測能力受到限制。 超過100mm厚鋼板不能用一般X射線檢測，超過300mm厚鋼板很難用射線進(jìn)行檢測。 此時(shí)可采用加速器產(chǎn)生的高能X射線檢測，例如對厚度達(dá)300500mm的鋼板，采用高能X射線檢測可獲得滿意結(jié)果。 第二十張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 高能X射線是指能量超過1000kV的射線，這種高能X射線都由加速器產(chǎn)生。 被加速粒子的能量在1

10、000MeV以上是高能加速器，能量在100MeV以下是低能加速器，能量在1001000MeV之間是中能加速器。 按加速器種類可以分為電子加速器、質(zhì)子加速器、重離手加速器以及全離子加速器等。第二十一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 射線檢測中應(yīng)用的加速器都是電子加速器，能量數(shù)兆電子伏到數(shù)十兆電子伏范圍內(nèi)，一般都在45MeV以下，即用低能電子加速器產(chǎn)生。 檢測對加速器的要求是束流強(qiáng)度大、焦點(diǎn)尺寸小、體積小、重量輕、成本低、操作容易、維護(hù)簡單等。 適合工業(yè)無損檢測用加速器，主要有電子感應(yīng)加速器、電子直線加速器和電子回旋加速器。第二十二張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 中子射

11、線的獲得 中子射線檢測時(shí)常根據(jù)不同用途選用不同能量的中子，如冷中子、熱中子和快中子等。 中子照相主要是用熱中子，中子源放射出來的快中子由于能量高，不適合照相，需經(jīng)慢化后變成低能熱中子，由準(zhǔn)直器引出。 目前可供照相用的中子源有核反應(yīng)堆、加速器和放射性同位索，常用的為(锎Cf252) 第二十三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 (锎)Cf252中子源的半衰期2.65年，產(chǎn)額2.31012中子/s/g，目前價(jià)各還很貴。利用Cf252可做成可移動式中子照相裝置。 另一種可移動中子裝置，核心是與密封管中子發(fā)生器組合在一起的慢化器，與Cf252中子源不同之處是可以關(guān)閉，不運(yùn)行時(shí)無需屏蔽。 國外中子

12、管的中子產(chǎn)額已達(dá)1012中子/s，完全可以滿足照相的要求。 第二十四張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 從中子照相來說，要求中子射線強(qiáng)度大、射線束質(zhì)量高、便宜、方便、操作靈活等。 目前，強(qiáng)度大的源是核反應(yīng)堆，但它投資大、笨重、無法用于生產(chǎn)現(xiàn)場。 而小型加速器、中子管、同位素中子源等雖然靈巧、方便，但強(qiáng)度總的來說還不夠高。第二十五張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月10-3 射線的衰減特性 射線對物質(zhì)的作用理論上有12種效應(yīng)，其中主要的有4種：光電效應(yīng)、瑞利散射、康普頓效應(yīng)以及電子對生成。 能量較小時(shí)、前兩種效應(yīng)比較重要，電子對生成效應(yīng)僅當(dāng)能量大于1MeV時(shí)才開始顯著。 第二十六張

13、，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 各種效應(yīng)隨物質(zhì)原子序數(shù)的不同而改變，原子序數(shù)低效應(yīng)弱，原子序數(shù)高效應(yīng)強(qiáng)。 上述幾種效應(yīng)造成射線能量減弱，其原因是物質(zhì)對射線的吸收與散射。 射線被吸收時(shí)其能量轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问剑鐭崮?，散射則使射線的傳播方向改變。第二十七張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 射線的吸收 A 光電效應(yīng) 射線通過物質(zhì)時(shí)，光子與原子相互作用，光子被吸收，原子中的電子被釋放出來，稱為光電子，即光電效應(yīng)。 當(dāng)光子的能量處在射線的能量范圍時(shí)，光電效應(yīng)與原子序數(shù)的關(guān)系密切，原子序數(shù)愈高，光電效應(yīng)愈顯著，光電效應(yīng)與光子能量的3次方成反比，能量愈高，光電效應(yīng)愈弱。 第二十八張，P

14、PT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 例如能量為0.5MeV的射線通過鉛板時(shí)，因光電效應(yīng)的吸收十分顯著，當(dāng)為2MeV時(shí)則光電效應(yīng)很小。 光電效應(yīng)可產(chǎn)生的特征X射線，稱為熒光X射線，產(chǎn)生熒光X 射線的最佳條件是光子能量稍大于原手核外電子、如K層電子的結(jié)合能，能量太大就難以產(chǎn)生熒光X射線。 第二十九張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月B 電子對生成 射線通過物質(zhì)時(shí)除產(chǎn)生光電效應(yīng)外，還有電子對生成。 當(dāng)光子能量大于1.02MeV時(shí)產(chǎn)生電子對，產(chǎn)生電子對導(dǎo)致能量減弱的吸收系數(shù)與原子序數(shù)的平方成正比。 光子能量小于1.02MeV時(shí)不產(chǎn)生電子對，因此電子對效應(yīng)主要發(fā)生在高能射線。第三十張，PPT共八

15、十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 射線的散射 A 康普頓散射 又稱非彈性散射和非干涉散射，一個(gè)光子和物質(zhì)中一個(gè)自由電子或束縛較弱的電子發(fā)生碰撞后，光子將一部分能量傳給電子，波長變長。 電子即從原子空間中以與光子初始運(yùn)動方向成角的方向射出。光子則朝著與自己初始方向成角的方向散射，這就稱為康普頓散射。 輕原子中的電子一般束縛較弱，重原子中的電子只有外層電子束縛較弱。 因此，原子序數(shù)小的物質(zhì)，其康普頓散射較強(qiáng)，而原子序數(shù)大的物質(zhì)則相對較弱。 第三十一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月B 湯姆遜散射 湯姆遜散射即彈性散射、干涉散射，在美國又稱為瑞利散射。 當(dāng)光子與原子中束縛很緊的電子碰撞時(shí)，

16、光子將與整個(gè)原子之間交換能量，但原子的質(zhì)量比光子大得多。 按照彈性力學(xué)理論，散射光的頻率不會顯著改變，其波長與入射線相同，稱為彈性散射。 湯姆遜散射幾率與原子序數(shù)成正比，與入射能量成反比。 湯姆遜散射對原子序數(shù)高的物質(zhì)和能量低的光子來說是最重要的，但它絕不會超過總衰減的20%，一般不大于1%第三十二張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月上述效應(yīng)隨光子能量的變化如圖所示，被作用物質(zhì)為鐵，能量0.01MeV時(shí)光電效應(yīng)占優(yōu)勢，隨光子能量增加，光電效應(yīng)逐步減少，而康普頓效應(yīng)逐漸加大。第三十三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月光子能量0.1MeV左右時(shí)湯姆遜效應(yīng)最大，但其發(fā)生率不滿10%。1

17、MeV左右、X射線衰減基本由康普頓效應(yīng)造成，此后電子對效應(yīng)逐步變大。第三十四張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 10MeV左右、電子對效應(yīng)與康普頓效應(yīng)作用程度相同。大于10MeV時(shí)、電子對效應(yīng)為主。第三十五張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月圖中可知，在射線能量較低范圍內(nèi)，散亂射線主要是由湯姆遜效應(yīng)產(chǎn)生，而在射線能量較高范圍內(nèi)，散亂射線主要由康普頓效應(yīng)產(chǎn)生。故對一般射線檢測，康普頓效應(yīng)是主要的。第三十六張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 康普頓散射系數(shù)與湯姆遜散射系數(shù)之和稱為散射系數(shù)，總的衰減系數(shù)為散射系數(shù)與吸收系數(shù)()之和。 線衰減系數(shù)不是常數(shù)，與射線能量有關(guān)。同時(shí)也與

18、物質(zhì)質(zhì)量成正比，質(zhì)量衰減系數(shù)為第三十七張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)一束平行的強(qiáng)度為I0的單色射線，透過厚度為d的一層均勻物質(zhì)時(shí)，射線強(qiáng)度的衰減將遵循以下規(guī)律由于散射線的存在，透過厚度為d物質(zhì)時(shí)，除透射線外，還要加上物體內(nèi)部散射線強(qiáng)度。第三十八張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月因此，其衰減規(guī)律如下式所示 式中n為散射比，它是射線透過工件后散射線劑量與透射線劑量之比。 影響散射比的因素有焦距、照射場大小、射線性質(zhì)和工件厚度等。第三十九張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月例如，X射線照相時(shí) 對鋼n0.09T (T25mm) 對鋁n0.035T (T50mm) Irl9

19、2-射線照相時(shí) 對鋼n0.075T (T70mm) Co60-射線照相時(shí) 對鋼n0.047T (T160mm) 第四十張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 有時(shí)需要直觀地表示射線的穿透力，通常用半值厚度d1/2 (或半衰減層)來表示射線強(qiáng)度衰減一半的物質(zhì)厚度。 因此第四十一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 一定波長的射線，對一定物質(zhì)具有恒定的半值層，如Co60-射線在鐵中的半值層為17.5mm 因此一次射線通過17.5mm層后強(qiáng)度減一半 第2個(gè)17.5mm層后即余下最初強(qiáng)度的25%第四十二張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月光子能量100400keV的X射線，在鋁、鐵、銅

20、中的半值層如表3-2所示。第四十三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 不同波長的射線具有不同的衰減系數(shù)，這對檢測來說使問題復(fù)雜化，因此需使連續(xù)X射線的波長均勻化。 就是使X射線經(jīng)過一定厚度的物質(zhì)、把波長較長的部分吸收掉，剩下的就是波長較短且很接近的X射線，可以認(rèn)為具有相同的吸收系數(shù)。 另外，射線差不多都接近于單色，即有一恒定的衰減系數(shù)。第四十四張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)具有一定能量的帶電粒子穿透物質(zhì)時(shí)，在它們經(jīng)過的路程上就會產(chǎn)生電離作用，形成許多離子對，電離作用是帶電粒子和物質(zhì)相互作用的主要形式。 粒子（射線）由于能量、質(zhì)量和帶電量大，故電離作用最強(qiáng)，但射程(帶電粒

21、子在物質(zhì)中穿行時(shí)、能量耗盡前所經(jīng)過的直線距離)較短。 粒子質(zhì)量小，電離能力比同樣能量的粒子要弱，由于粒子易于散射，所以其行程是彎曲的。 2)電離作用粒子幾乎沒有直接的電離作用。第四十五張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月式中：E 帶電粒子的能量； Ed 離子對的能量； J 輻射源的強(qiáng)度； C 輻射源強(qiáng)度為1Ci時(shí)，每秒放射出的粒子數(shù)。 在輻射線的電離作用下，每秒鐘產(chǎn)生的離子對的總數(shù)，即離子對形成的頻率可出下式表示：第四十六張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 核輻射與物質(zhì)的相互作用是核輻射傳感器檢測物理量的基礎(chǔ)。利用電離、吸收和反射作用以及、和X射線的特性可以檢測多種物理量。常用電

22、離室、氣體放電計(jì)數(shù)管、閃爍計(jì)數(shù)器和半導(dǎo)體檢測核輻射強(qiáng)度，分析氣體，鑒別各種粒子等。 1）電離室 利用電離室測量核輻射強(qiáng)度的示意圖見下圖。在電離空兩側(cè)的互相絕緣的電極上，施加極化電壓，使兩極板間形成電場。在射線作用下，兩極板間的氣體被電離，形成正離子和電子，帶電粒子在電場作用下定向運(yùn)動形成電流 I，在外接電 10-4、核輻射傳感器第四十七張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月太一樣,由于射線不直接產(chǎn)生電離,因而只能利用它的反射電子和增加室內(nèi)氣壓來提高光子與物質(zhì)作用的有效性，因此，射線的電離室必須密閉。阻上便形成壓降。電流 I 與氣體電離程度成正比，電離程度又正比于射線輻射強(qiáng)度，因此，測量電阻

23、 R 上的電壓值就可得到核輻射強(qiáng)度。 電離室主要用于探測、粒子。電離室的窗口直徑約100mm左右,不必太大。射線的電離室同、的電離室不第四十八張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 2）蓋格計(jì)數(shù)管 蓋革計(jì)數(shù)器是根據(jù)射線對氣體的電離性質(zhì)設(shè)計(jì)成的。其探測器（稱“蓋革管”）的通常結(jié)構(gòu)是在一根兩端用絕緣物質(zhì)密閉的金屬管內(nèi)充入稀薄氣體（通常是摻加了鹵素的稀有氣體，如氦、氖、氬等），在沿管的軸線上安裝有一根金屬絲電極，并在金屬管壁和金屬絲電極之間加上略低于管內(nèi)氣體擊穿電壓的電壓。第四十九張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 這樣，在通常狀態(tài)下，管內(nèi)氣體不放電；而當(dāng)有高速粒子射入管內(nèi)時(shí)，粒子的能量

24、使管內(nèi)氣體電離導(dǎo)電，在絲極與管壁之間產(chǎn)生迅速的氣體放電現(xiàn)象，從而輸出一個(gè)脈沖電流信號。 通過適當(dāng)?shù)剡x擇加在絲極與管壁之間的電壓，就可以對被探測粒子的最低能量，從而對其種類加以甄選。 蓋革計(jì)數(shù)器也可以用于探測射線，但由于蓋革管中的氣體密度通常較小，高能射線往往在未被探測到時(shí)就已經(jīng)射出了蓋革管，因此其對高能射線的探測靈敏度較低。在這種情況下，碘化鈉閃爍計(jì)數(shù)器則有更好的表現(xiàn)。 第五十張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月歷史 蓋革計(jì)數(shù)器最初是在1908年由德國物理學(xué)家漢斯蓋革和著名的英國物理學(xué)家盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，為了探測粒子而設(shè)計(jì)的。后來在1928年，蓋革又和他的學(xué)生米勒（Walther

25、Mller）對其進(jìn)行了改進(jìn)1，使其可以用于探測所有的電離輻射。 1947年，美國人Sidney H. Liebson在其博士學(xué)位研究中又對蓋革計(jì)數(shù)器做了進(jìn)一步的改進(jìn)，使得蓋革管使用較低的工作電壓，并且顯著延長了其使用壽命。這種改進(jìn)也被稱為“鹵素計(jì)數(shù)器”。 蓋革計(jì)數(shù)器因?yàn)槠湓靸r(jià)低廉、使用方便、探測范圍廣泛，至今仍然被普遍地使用于核物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、粒子物理學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域。 第五十一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 蓋格計(jì)數(shù)管的特性曲線如下圖所示。J1、J2代表入射的核輻射強(qiáng)度，J1J2。由圖可知，在外電壓U相同的情況下，入射的核輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，蓋格計(jì)數(shù)管內(nèi)嚴(yán)生的脈沖N越多。蓋格計(jì)數(shù)管常用于探測

26、射線和粒子的輻射量(強(qiáng)度)。 第五十二張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 閃爍計(jì)數(shù)管由閃爍晶體(受激發(fā)光物體，常有氣體、液體和固體三種，分為有機(jī)和無機(jī)兩類)和光電倍增管組成，如下圖所示。當(dāng)輻射照射到閃爍晶體上，便激發(fā)出微弱的閃光，閃光射到光電倍增管上（由于閃光很微弱，必須使用光電倍增管才會有光電流輸出），就會在其陽極形成脈沖電流，從而得到與核輻射有關(guān)的電信號。 3）閃爍計(jì)數(shù)管第五十三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 核輻射傳感器除了用于核輻射的測量外，也能用于氣體分析、流量、物位、重量、溫度、探傷以及醫(yī)學(xué)等方面。 1核輻射流量計(jì) 核輻射流量計(jì)可以檢測氣體和液體在管道中的流量，

27、其工作原理如下圖所示。若測量氣體的流量，在氣流管壁上裝有如圖所示的兩個(gè)活動電極，其一的內(nèi)側(cè)面涂覆有放射性物質(zhì)構(gòu)成的電離室。當(dāng)氣體流經(jīng)兩電極間時(shí)，由于核輻射使被測氣體電離，產(chǎn)生電離電流；電離子一部分被流動的氣體帶出電離室，電離電流減小。10-5 核輻射傳感的應(yīng)用舉例第五十四張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月隨著氣流速度的增加，帶出電離室的離子數(shù)增加，電離電流也隨之減小。當(dāng)外加電場定，輻射強(qiáng)度恒定時(shí)，離子遷移率基本是固定的，因此，可以比較準(zhǔn)確地測出氣體流量。 若在流動的液體中，摻入少量放射性物質(zhì)，也可以運(yùn)用放射性同位素跟蹤法求取液體流量。 第五十五張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月

28、 核輻射測厚儀是利用射線的散射與物體厚度的關(guān)系來測量物體厚度的。 圖是利用差動和平衡變換原理測量鍍錫鋼帶鍍錫層的厚度測量儀。1-錫層 2放射源 3、4-電離室 5-擋板 6-電機(jī) 7-滾子 8-輔助放射源 9-鋼帶 2核輻射測厚儀第五十六張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖中3、4為兩個(gè)電離室、電離室外殼加上極性相反的電壓，形成相反的柵極電流使電阻R上的壓降正比于兩電離室輻射強(qiáng)度的差值。電離室3的輻射強(qiáng)度取決于輻射源2的放射線經(jīng)鍍錫鋼帶鍍錫層后的反向散射，電離室4的輻射強(qiáng)度取決于8的輻射線經(jīng)擋板5位置的調(diào)制程度。利用R上的電壓，經(jīng)過放大后，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動、以此帶動擋板5位移，使電極電流

29、相等。用檢測儀表測出擋板的位移量，即可測量鍍錫層的厚度。 第五十七張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4,多相流檢測第五十八張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十九張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月241Am的 射線（能量為59.5keV）照射銀片可激發(fā)出22keV 的X射線和50keV左右的 射線,如圖示。第六十張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 5, x 射線層析成像（CT）原理 CT的完整拼寫是：Computerized Tomography。依據(jù)的是雷當(dāng)(Radon)變換吸收率分布第六十一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月6 射線實(shí)時(shí)檢測技術(shù) 當(dāng)

30、前工業(yè)用X射線檢測主要是照相法，照相法比較成熟，但費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢。 為了進(jìn)一步提高檢測效率，滿足工業(yè)生產(chǎn)中大批量產(chǎn)品的質(zhì)量檢測，實(shí)現(xiàn)自動化流水作業(yè)，有必要發(fā)展X射線實(shí)時(shí)檢測技術(shù)。 工業(yè)X射線實(shí)時(shí)檢測技術(shù)，是通過熒光屏把它轉(zhuǎn)換成可見光圖象，但熒光屏上可見光圖象亮度很低，必須經(jīng)過圖象增強(qiáng)器后進(jìn)行攝象。 第六十二張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月工業(yè)X射線實(shí)時(shí)檢測技術(shù)裝置主要由4部分，X射線源、圖象增強(qiáng)器、電視攝象機(jī)和接收機(jī)第六十三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖象增強(qiáng)器將輸入的X射線圖象轉(zhuǎn)換為可見光熒光圖象，并使其亮度增強(qiáng)1萬倍以上。 圖象經(jīng)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)，被攝象機(jī)錄影后顯示在顯

31、象監(jiān)視器上。第六十四張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 配用X射線實(shí)時(shí)檢測X射線機(jī)要求焦點(diǎn)小、軟X射線少(設(shè)鈹窗口)，以便大大提高圖象的清晰度和分辨能力。 另一個(gè)提高檢測靈敏度的措施是提高圖象的放大率，當(dāng)然前提是射線源的焦點(diǎn)要小。第六十五張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月中子射線檢測 中子射線檢測是國外70年代發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，是X射線檢測和射線檢測的一種補(bǔ)充，具有下列特點(diǎn) A) 對于高原子序數(shù)的材料比X射線和射線的穿透能力大 B) 對于相鄰原子序數(shù)的材料比X射線和射線的分辨能力強(qiáng) 第六十六張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 C) 一些輕材料和某些特定材料對中子的吸

32、收能力比重元素大 D) 對某些元素的同位素敏感 E) 可以在強(qiáng)的輻射場(X射線，射線)中工作第六十七張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 X射線和射線的質(zhì)量吸收系數(shù)隨原子序數(shù)增加而增加，而中子質(zhì)量吸收系數(shù)則復(fù)雜，通常是隨原子序數(shù)增加而減少。 可以利用中子照相來解決X射線和射線難以解決的一些問題，互相配合使用，取長補(bǔ)短。 第六十八張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月中子照相有以下兩種方法 A) 直接曝光法 轉(zhuǎn)換屏材料可為鋰、硼、鎘、釓等，最常用的是釓。在中子射線的照射下，放出瞬間低能粒子使膠片感光。這種方法速度快、分辨力好。第六十九張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月B) 間接

33、曝光法轉(zhuǎn)換材料采用銦、鏑、銀等，應(yīng)用最多的是銦和鏑。在中子照射下，屏上形成有一定壽命的放射核存在潛像，被照后屏的兩邊夾上膠片，在暗盒里使膠片感光。該方法，當(dāng)被照物有強(qiáng)的放射性或中子束中有很強(qiáng)的射線時(shí)很適用。第七十張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 中子射線檢測的局限性主要在于射線源。從中子照相來說，要求中子射線強(qiáng)度大、射線束質(zhì)量高、便宜，方便、操作靈活等。 但從目前的射線源來看，射線強(qiáng)度大的源是反應(yīng)堆，它投資大、笨重、無法用于現(xiàn)場。 而小型加速器、中子管、同位素中子源等雖然靈巧、方便，但強(qiáng)度不夠高。第七十一張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月10-5 工業(yè)射線CT技術(shù) 射線檢測的一個(gè)重要發(fā)展方向是CT，這是因?yàn)樯渚€照相一般僅能提供定性信息，不能實(shí)用于測定結(jié)構(gòu)尺寸、缺陷方向和大小。 CT技術(shù)比射線照相法能更快、更精確地檢測內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，消除了照相法可能導(dǎo)致的檢查失真，并大大提高分辨力。 第七十二張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 射線CT裝置結(jié)構(gòu)主要由射線源和接收檢測器兩大部分組成，如圖所示。第七十三張，PPT共八十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 射線源是高能X射線或射線，透過工件后被探測器接收，信號經(jīng)處理后送入電腦，工件旋轉(zhuǎn)