紅外、核輻射第十二章

紅外傳感器一、紅外輻射紅外輻射俗稱紅外線，它是一種不可見光，由于是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.76～1000μm，紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示。工程上又把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分，即近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外。1紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!注意：這里所說的遠(yuǎn)近是指紅外輻射在注意：這里所說的遠(yuǎn)近是指紅外輻射在注意：這里所說的遠(yuǎn)近是指紅外輻射在電磁波譜中與可見光的距離。

2紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，一個熾熱物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出來的。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量就越強(qiáng)。紅外光的本質(zhì)與可見光或電磁波性質(zhì)一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性，它在真空中也以光速傳播，并具有明顯的波粒二相性。3紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!二、紅外探測器

紅外傳感器一般由光學(xué)系統(tǒng)、探測器、信號調(diào)理電路及顯示單元等組成。紅外探測器是紅外傳感器的核心。紅外探測器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的物理效應(yīng)來探測紅外輻射的。紅外探測器的種類很多，按探測機(jī)理的不同，分為熱探測器和光子探測器兩大類。4紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!熱釋電型紅外探測器是根據(jù)熱釋電效應(yīng)制成的，晶體受熱產(chǎn)生溫度變化時，其原子排列將發(fā)生變化，晶體自然極化，在其兩表面產(chǎn)生電荷（即熱釋電效應(yīng)和“鐵電體”)當(dāng)紅外輻射照射到極化的鐵電體薄片表面上,薄片溫度升高，其極化強(qiáng)度降低，表面電荷減少，這相當(dāng)于釋放一部分電荷。如果將負(fù)載電阻與鐵電體薄片相連，則負(fù)載電阻上便產(chǎn)生一個電信號輸出。輸出信號的強(qiáng)弱取決于薄片溫度變化的快慢，從而反映出入射的紅外輻射的強(qiáng)弱.5紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!熱釋電元件在紅外線檢測中得到廣泛的應(yīng)用。它可用于能產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外輻射的人體檢測，如防盜門、賓館大廳自動門、自動燈的控制等。

熱釋電元件外形6紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!熱釋電傳感器工作原理

熱釋電晶片表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡，每一透鏡單元都只有一個不大的視場角，當(dāng)人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運(yùn)動時，順次地進(jìn)入、第二單元透鏡的視場，晶片上的兩個反向串聯(lián)的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號。當(dāng)然，如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面，它是“視而不見”的。

7紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡熱釋電晶片8紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!熱釋電套件9紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!熱釋電報警器菲涅爾透鏡Φ5mm接插件10紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!熱釋電傳感器應(yīng)用熱釋電傳感器用于自動亮燈，當(dāng)然也可以用于防盜熱釋電傳感器的感應(yīng)范圍11紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!自動感應(yīng)燈12紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!2.光子探測器

光子探測器的工作機(jī)理是：利用入射光輻射的光子流與探測器材料中的電子互相作用，從而改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象——這種現(xiàn)象稱為光子效應(yīng)。根據(jù)所產(chǎn)生的不同電學(xué)現(xiàn)象，可制成各種不同的光子探測器。光子探測器有內(nèi)光電和外光電探測器兩種，后者又分為光電導(dǎo)、光生伏特和光磁電探測器等三種。光子探測器的主要特點(diǎn)是靈敏度高，響應(yīng)速度快，具有較高的響應(yīng)頻率，但探測波段較窄，一般需在低溫下工作。13紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!紅外測溫的特點(diǎn)(1)紅外測溫是遠(yuǎn)距離和非接觸測溫，特別適合于高速運(yùn)動物體、帶電體、高溫及高壓物體的溫度測量；(2)紅外測溫反應(yīng)速度快。它不需要與物體達(dá)到熱平衡的過程。只要接收到目標(biāo)的紅外輻射即可定溫。反映時間一般都在毫秒級甚至微秒級。(3)紅外測溫靈敏度高。因?yàn)槲矬w的輻射能量與溫度的四次方成正比。物體溫度微小的變化，就會引起輻射能量成倍的變化，紅外傳感器即可迅速地檢測出來；(4)紅外測溫準(zhǔn)確度較高。由于是非接觸測量，不會破壞物體原來溫度分布狀況，因此測出的溫度比較真實(shí)。其測量準(zhǔn)確度可達(dá)到0.1℃以內(nèi)，甚至更??；(5)紅外測溫范圍廣泛。可測攝氏零下幾十度到零上幾千度的溫度范圍。14紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!紅外線輻射溫度計外形紅外線輻射溫度計用于食品溫度測量15紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!紅外線輻射溫度計用于人體額溫測量16紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!紅外線輻射溫度計-非接觸溫度測量利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測物（冷藏牛奶和面食）17紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!18紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!19紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!①紅外熱成像技術(shù)是一種被動式的非接觸的檢測與識別，隱蔽性好②紅外熱成像技術(shù)不受電磁干擾，能遠(yuǎn)距離精確跟蹤熱目標(biāo)，精確制導(dǎo)③紅外熱成像技術(shù)能真正做到24h全天候監(jiān)控④紅外熱成像技術(shù)的探測能力強(qiáng)，作用距離遠(yuǎn)⑤紅外熱成像技術(shù)可采用多種顯示方式，把人類的感官由五種增加到六種⑥紅外熱成像技術(shù)能直觀地顯示物體表面的溫度場，不受強(qiáng)光影響，應(yīng)用廣泛20紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!熱成像儀21紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!紅外探傷不同媒介材料表面及表面下的物理特性和邊界條件將影響熱波的傳輸，而這些影響又以某種方式反映在媒介材料表面的溫場變化上，因此通過控制加熱和測量材料表面的溫場變化，將可以獲取材料的均勻性信息以及其表面以下的結(jié)構(gòu)信息，從而達(dá)到檢測和探傷目的。目前，測量表面溫場最直接、最快速的方法是紅外熱成像技術(shù)，所以熱波檢測又常被稱為紅外熱波檢測。值得指出的是，由于應(yīng)用熱波原理并采用主動性控制加熱，紅外熱波無損檢測技術(shù)與傳統(tǒng)的被動式熱成像檢測是有本質(zhì)區(qū)別的。22紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!紅外成像技術(shù)在變電所的應(yīng)用

23紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!定義：核輻射傳感器是將入射核輻射（粒子）的全部或部分能量轉(zhuǎn)化為可觀測的信號（如電流、電壓信號）的裝置。24紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!實(shí)驗(yàn)表明，放射源的強(qiáng)度是隨著時間按指數(shù)定理而減低的，即式中：J0——開始時的放射源強(qiáng)度；J——經(jīng)過時間為t以后的放射源強(qiáng)度；λ——放射性衰變常數(shù)。25紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!

1.α射線

放射性同位素原子核中可以發(fā)射出α粒子。它帶有正電荷，實(shí)際上即為氦原子核，這種α粒子流通常稱作α射線。一般α粒子具有40～100MeV的能量，平均壽命為幾微秒到1010年。它從核內(nèi)射出的速度為20km/s，α粒子的射程長度在空氣中為幾厘米到十幾厘米。26紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!3.γ射線

原子核從不穩(wěn)定的高能激發(fā)態(tài)躍遷到穩(wěn)定的基態(tài)或較穩(wěn)定的低能態(tài)，并且不改變其組成過程稱為γ衰變（或稱γ躍遷）。發(fā)生γ躍遷時所放射出的射線稱γ射線或γ光子。對于放射性同位素核衰變時放射的γ射線，或者內(nèi)層軌道電子躍遷時發(fā)射的X射線，它們和物質(zhì)作用的主要形式為光電效應(yīng)。

27紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!吸收、反射α、β、γ射線穿透物質(zhì)時，由于磁場作用原子中電子會產(chǎn)生共振，振動的電子形成散射的電磁波源，使粒子和射線能量被吸收和衰減。α射線穿透能力最弱，在空氣中運(yùn)行軌跡為直線；β射線次之，穿行時由于與物質(zhì)原子發(fā)生能量交換而改變方向產(chǎn)生散射，在空氣中運(yùn)行軌跡為折線；γ射線穿透能力最強(qiáng)，能穿透幾十厘米厚固體物質(zhì)，在氣體中可穿透數(shù)米，因此γ射線廣泛用于醫(yī)療診斷、金屬探傷等。28紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!1、輻射源

輻射源的結(jié)構(gòu)：

應(yīng)使射線從測量方向射出，其它方向應(yīng)盡量減少劑量，減少對人體的危害。其它方向可以用鉛進(jìn)行屏蔽，鉛有極強(qiáng)的抗輻射穿透能力。射線源結(jié)構(gòu)一般為絲狀、圓柱狀、圓片狀。29紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2、探測器探測器是檢測輻射的接收器件或裝置，常用的有電離室、閃爍計數(shù)器、蓋格計數(shù)管、正比計數(shù)器、半導(dǎo)體探測器。30紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!電離室外加電壓增大，電流趨于飽和，一般工作在飽和區(qū)，使輸出電流與外加電壓無關(guān)，輸出只正比于射線到電離室的輻射強(qiáng)度。

α、β、γ電離室不能通用，不同粒子相同條件下效率相差很大。

電離室主要用于探測α、β射線。31紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!

閃爍計數(shù)器

閃爍計數(shù)器由閃爍體和光電倍增管組成，當(dāng)閃爍體受到輻射時閃爍體的原子受激發(fā)光，光透過閃爍體射到光電倍增管的陰極上激發(fā)出電子，在光電倍增管中倍增，在陽極上形成電流。32紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－－－初級射線高壓使氣體原子電離33紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!半導(dǎo)體探測器

半導(dǎo)體探測器是近年來迅速發(fā)展起來的一種射線探測器。我們知道荷電粒子一入射到固體中就與固體中的電子產(chǎn)生相互作用并失去能量而停止。入射到半導(dǎo)體中的荷電粒子在此過程產(chǎn)生電子和空穴對。而X射線或γ射線由于光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對生成等而產(chǎn)生二次電子，此高速的二次電子經(jīng)過與荷電粒子的情況相同的過程而產(chǎn)生電子和空穴。若取出這些生成的電荷，可以將放射線變?yōu)殡娦盘?。半?dǎo)體探測器的特點(diǎn)：輸出信號小，分辨率高；類型主要有，Si（硅）——低能探測器，Ge（鍺）——高能探測器，分別測量不同能量段的放射線。

34紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!1、測厚透射式厚度計如圖所示，它是利用射線穿透物質(zhì)的能力來制成的檢測儀表。它的特點(diǎn)是放射源和核輻射探測器分別置于被測物體的兩側(cè)，射線穿過被測物體后射入核輻射探測器。由于物質(zhì)的吸收，使得射入核輻射探測器的射線強(qiáng)度降低，降低的程度和物體的厚度等參數(shù)有關(guān)。如前所述，射到探測器的透射射線強(qiáng)度J和物體厚度t的關(guān)系為J=J0e-μρt

35紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!透射式厚度計36紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!對于一定的放射源和一定的材料就有一定的μ和ρ，則測出J和J0即可計算確定該材料的厚度t。放射源一般用β、Χ或γ射線。上圖所示為零位法的透射式厚度計。放射源的β射線穿過被測物體射入測量電離室1，β射線也穿過補(bǔ)償楔射入補(bǔ)償電離室2。這兩個電離室接成差式電路，流過電阻上的電流為兩個電離室的輸出電流之差。該電流差在電阻上產(chǎn)生的電壓降，使振蕩器振蕩，變?yōu)榻涣鬏敵觯诮?jīng)放大后加在平衡電動機(jī)上，使電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動補(bǔ)償楔移動，直到兩個電離室接受的射線強(qiáng)度相等，使電阻上電壓降等于零為止；根據(jù)補(bǔ)償楔的移動量可測知厚度。37紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!β散射式厚度測量38紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!圖(b)是將射線源和探測器分別安裝在容器的下部和上部，射線穿過容器中的被測介質(zhì)和介質(zhì)上方的氣體后到達(dá)探測器。顯然，探測器接收到的射線強(qiáng)弱與物位的高度有關(guān)。這種方法可對物位進(jìn)行連續(xù)測量，但是測量范圍比較窄(一般為300~500mm)，測量準(zhǔn)確度較低。為了克服圖(b)存在的上述缺點(diǎn)，可采用線狀的射線源，如圖(c)；或采用線狀的探測器，如圖(d)。雖然對射線源或探測器的要求提高了，但這兩種方法既可以適應(yīng)寬量程的需要，又可以改善線性特性。39紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!3、流量計（氣體）

在氣流管中裝兩個電極（電極電位不同）放射源S的射線使氣體電離，工作狀態(tài)相當(dāng)于一個電離室。當(dāng)被測氣體被電離時，離子被帶出電離室，室內(nèi)電流減小，氣體流速增加帶出的離子增多電離室電流進(jìn)一步減小，由電流的變化檢測氣流流速和流量。40紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!5、醫(yī)學(xué)應(yīng)用-CT常規(guī)X射線攝影利用透射原理，把三維的人體投影顯示在一個二維的平面上。這就使得圖像失去縱深方向的分辨能力，前后結(jié)構(gòu)互相重疊，引起圖像混淆，容易造成誤診和漏診。

X線管熒光屏41紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!42紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!紅外輻射和所有電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的。它在大氣中傳播時，大氣層對不同波長的紅外線存在不同的吸收帶，紅外線氣體分析器就是利用該特性工作的，空氣中對稱的雙原子氣體，如N2、O2、H2等不吸收紅外線。而紅外線在通過大氣層時，有三個波段透過率高，它們是2～2.6μm、3～5μm和8～14μm，統(tǒng)稱它們?yōu)椤按髿獯翱凇薄?3紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!1.熱探測器

熱探測器的工作機(jī)理：利用紅外輻射的熱效應(yīng)，探測器的敏感元件吸收輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使某些有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過測量物理參數(shù)的變化來確定探測器所吸收的紅外輻射。熱探測器主要有四類：熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。其中，熱釋電型探測器在熱探測器中探測率最高，頻率響應(yīng)最寬。44紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!幾點(diǎn)注意當(dāng)恒定的紅外輻射照射在熱釋電傳感器上時，傳感器沒有電信號輸出。只有鐵電體溫度處于變化過程中，才有電信號輸出。必須對紅外輻射進(jìn)行調(diào)制（或稱斬光），使恒定的輻射變成交變輻射，不斷引起傳感器的溫度變化，才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出交變的信號。45紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!熱釋電傳感器的內(nèi)部電路兩塊反向串聯(lián)的熱釋電晶片場效應(yīng)管46紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!47紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!菲涅爾透鏡外形

傳感器不加菲涅爾透鏡時，其檢測距離小于2m，而加上該透鏡后，其檢測距離可增加3倍以上。48紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!熱釋電報警器菲涅爾透鏡設(shè)定按鈕高分貝喇叭49紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!熱釋電報警器（續(xù)）吸頂式熱釋電報警器50紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!熱釋電感應(yīng)燈熱釋電傳感器51紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!熱釋電傳感器在智能空調(diào)中的應(yīng)用智能空調(diào)能檢測出屋內(nèi)是否有人，微處理器據(jù)此自動調(diào)節(jié)空調(diào)的出風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能的目的。

空調(diào)中，熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀，從而能感受到屋內(nèi)一定空間角范圍里是否有人，以及人是靜止著還是走動著。上下范圍左右范圍52紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!1.紅外線輻射溫度計：紅外輻射溫度計既可用于高溫測量，又可用于冰點(diǎn)以下的溫度測量，所以是輻射溫度計的發(fā)展趨勢。市售的紅外輻射溫度計的溫度范圍可以從-30℃~3000℃，中間分成若干個不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號。三、應(yīng)用53紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!紅外線輻射溫度計外形激光僅用于瞄準(zhǔn)54紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!紅外線輻射溫度計

在非接觸體溫測量中的應(yīng)用耳溫儀55紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應(yīng)用集成IC溫度測量56紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!紅外線輻射溫度計-非接觸溫度測量利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測物（電控柜、天花板內(nèi)的布線層）溫度采集系統(tǒng)57紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!紅外測溫儀方框圖58紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!2.紅外線成像技術(shù)紅外熱成像技術(shù)是一種被動紅外夜視技術(shù)，其原理是基于自然界中一切溫度高于絕對零度（-273℃）的物體，每時每刻都輻射出紅外線，同時這種紅外線輻射都載有物體的特征信息，這就為利用紅外技術(shù)判別各種被測目標(biāo)的溫度高低和熱分布場提供了客觀的基礎(chǔ)。利用這一特性，通過光電紅外探測器將物體發(fā)熱部位輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后，成像裝置就可以一一對應(yīng)地模擬出物體表面溫度的空間分布，最后經(jīng)系統(tǒng)處理，形成熱圖像視頻信號，傳至顯示屏幕上，就得到與物體表面熱分布相對應(yīng)的熱像圖，即紅外熱圖像。59紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!60紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!61紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!紅外線熱成像儀在電廠的應(yīng)用62紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!核輻射傳感器輻射是一種完美的測量方法，在射線通過被測物時會伴隨著能量的損失，只要得到確切的損失量，那么就可以準(zhǔn)確地了解到被測物的厚度、吸收系數(shù)（CT值）和強(qiáng)度等參數(shù)。63紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!一、核輻射及其性質(zhì)

眾所周知，各種物質(zhì)都是由一些最基本的物質(zhì)所組成。人們稱這些最基本的物質(zhì)為元素。組成每種元素的最基本單元就是原子，每種元素的原子都不是只存在一種。具有相同的核電荷數(shù)Z而有不同的質(zhì)子數(shù)A的原子所構(gòu)成的元素稱同位素。假設(shè)某種同位素的原子核在沒有外力作用下，自動發(fā)生衰變，衰變中釋放出α射線、β射線、γ射線、X射線等，這種現(xiàn)象稱為核輻射。而放出射線的同位素稱為放射性同位素，又稱放射源。64紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!放射性同位素種類很多，由于核輻射檢測儀表對采用的放射性同位素要求它的半衰期比較長(半衰期是指放射性同位素的原子核數(shù)衰變到一半所需要的時間，這個時間又稱為放射性同位素的壽命)，且對放射出來的射線能量也有一定要求，因此常用的放射性同位素只有20種左右，例如Sr90（鍶）、Co60（鈷）、Cs137（銫）、Am241（镅）等。65紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!2.β射線

β粒子的質(zhì)量為0.000549u，帶有一個單位的電荷。它所帶的能量為100keV～幾兆電子伏特。β粒子的運(yùn)動速度均較α粒子的運(yùn)動速度高很多，在氣體中的射程可達(dá)20m。66紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!4.核輻射與物質(zhì)間的相互作用核輻射與物質(zhì)間的相互作用主要是

電離、吸收、反射

電離作用：帶電粒子在物質(zhì)中穿行時會使物質(zhì)的原子發(fā)生電離，在它們經(jīng)過的路程上形成離子對。其中：α粒子質(zhì)量大，電荷量多，電離能力最強(qiáng)，但射程短；

β粒子質(zhì)量小，電離較弱；

γ粒子沒有直接電離作用。67紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!二、射線式傳感器射線式傳感器通常有兩種主要形式：一種是測量放射性物質(zhì)的放射線；另一種方式是利用放射性同位素測量非放射性物質(zhì)，根據(jù)被測物質(zhì)對輻射線的吸收、反射進(jìn)行檢測，或者利用射線對被測物質(zhì)的電離激發(fā)作用。

后者射線式傳感器主要由放射源和探測器組成。68紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!反應(yīng)堆放射性警示標(biāo)記核燃料棒69紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!

電離室，電離室是在空氣中或充有惰性氣體的裝置中，設(shè)置一個平行極板電容器，加幾百伏高壓。高壓在極板間產(chǎn)生電場，當(dāng)粒子或射線射向兩極板之間的空氣時，在電場作用下正離子趨向負(fù)極板，電子趨向正極板，產(chǎn)生電離電流。在外電路接一電阻R就可形成響應(yīng)電壓，電阻R的電壓降代表輻射的強(qiáng)度。射線70紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!蓋格計數(shù)管

蓋格計數(shù)管也稱氣體放電計數(shù)器。一個密封玻璃管，中間是陽極用鎢絲材料制作，玻璃管內(nèi)壁涂一層導(dǎo)電物質(zhì)或是一個金屬圓管作陰極，內(nèi)部抽空充惰性氣體（氖、氦）、鹵族氣體。蓋格計數(shù)管上電壓U一定時，射線入射越強(qiáng)電流I越大，輸出脈沖數(shù)N越大，a、b段稱“坪”；蓋格計數(shù)管主要用于探測β粒子和γ射線。71紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!正比計數(shù)器

正比計數(shù)器是一種充氣型輻射探測器工作在（氣體電離放電）伏安特性曲線的正比區(qū)；計數(shù)器接收一個X、γ光子后就輸出一個電脈沖——幅度與光子能量成正比，電子和正離子對數(shù)目正比于氣體吸收的放射線的能量，輸出脈沖的大小正比于入射產(chǎn)生的電子和正離子對數(shù)目。72紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!它是由圓筒形的陰極和作為陽極的中央芯線組成的，內(nèi)封有稀有氣體、氮?dú)?、二氧化碳、氫氣、甲烷、丙烷等氣體。當(dāng)放射線射入使氣體產(chǎn)生電離時，由于在芯線近旁電場密度高，電子碰撞被加速，在氣體中獲得足夠的能量，碰撞其它氣體分子和原子而產(chǎn)生新的離子對；此過程反復(fù)進(jìn)行而被放大，人們將此過程稱為氣體放大。放大作用僅限于芯線近旁，所以可得到與放射線的入射區(qū)域無關(guān)的一定的放大倍數(shù)。由于放大而產(chǎn)生的陽離子迅速離開氣體放大區(qū)域而產(chǎn)生輸出脈沖。輸出脈沖的大小正比于因放射線入射而產(chǎn)生電子、正離子對的數(shù)目，而電子、正離子對數(shù)正比于氣體吸收的放射線的能量。因此，正比計數(shù)管可以探測入射放射線的能量。73紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!三、核輻射傳感器的應(yīng)用應(yīng)用：α射線可實(shí)現(xiàn)氣體分析，如氣體壓力、流量測量；β射線可進(jìn)行帶材厚度、密度檢測；γ射線可探測材料缺陷、位置、密度與厚度測量。74紅外、核輻射第十二章共82頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!或式中：ρ——