核武器輻射探測與防護(hù)基礎(chǔ)

一、引言核武器戰(zhàn)略威懾作用大國地位象征核材料鈾、钚、氚

一、引言核輻射α粒子、β射線γ射線、中子

一、引言無聲無味、無色無嗅組織溫度無明顯升高射線與物質(zhì)的相互作用輻射探測、防護(hù)的基礎(chǔ)能量高，電離原子主要內(nèi)容

β射線與物質(zhì)的相互作用γ射線與物質(zhì)的相互作用α粒子與物質(zhì)的相互作用中子與物質(zhì)的相互作用α粒子：氦核，兩個正電荷β射線：電子或正電子γ射線：光子中子：不帶電核輻射帶電粒子非帶電粒子射線分類二、β射線與物質(zhì)的相互作用β射線與物質(zhì)的作用，可分為：與核外電子的非彈性碰撞過程與原子核的非彈性碰撞過程與原子核的彈性碰撞與核外電子彈性碰撞

兩種非彈性碰撞是主要的作用方式2.1與原子核外電子的非彈性碰撞原子被激發(fā)原子核KMβ射線與原子的核外電子通過庫侖力作用，使電子獲得能量。

激發(fā)二、β射線與物質(zhì)的相互作用2.1與原子核外電子的非彈性碰撞自由電子原子核KM帶正電的離子β射線與原子的核外電子通過庫侖力作用，使電子獲得能量。

電離二、β射線與物質(zhì)的相互作用2.1與原子核外電子的非彈性碰撞β射線與核外電子發(fā)生非彈性碰撞，以使靶物質(zhì)原子電離或激發(fā)的方式而損失其能量，我們稱它為電離損失。zβ射線電荷數(shù)；vβ射線速度；N物質(zhì)單位體積的原子數(shù)；Z物質(zhì)原子的原子序數(shù)。用高NZ元素，如鉛來阻擋β射線比較有利。二、β射線與物質(zhì)的相互作用2.2與原子核的非彈性碰撞當(dāng)β射線與原子核發(fā)生非彈性碰撞時，以輻射光子損失其能量，我們稱它為輻射損失。原子核KMβ射線與原子核之間的庫侖力作用，使帶電粒子的速度和方向發(fā)生變化，伴隨著發(fā)射電磁輻射——軔致輻射。軔致輻射二、β射線與物質(zhì)的相互作用由軔致輻射引起的能量損失zβ射線電荷數(shù)；mβ射線質(zhì)量；N物質(zhì)單位體積的原子數(shù)；Z物質(zhì)原子的原子序數(shù)。2.2與原子核的非彈性碰撞二、β射線與物質(zhì)的相互作用輻射損失與電離損失之比綜合考慮防護(hù)β射線采用低Z物質(zhì)，如鋁。二、β射線與物質(zhì)的相互作用2.3β射線的吸收和射程吸收β射線在經(jīng)過一定厚度的物質(zhì)時，電子的數(shù)目隨著距離的增加而逐步減少，這種現(xiàn)象稱為吸收。射程β射線從進(jìn)入物質(zhì)到完全被吸收沿原入射方向穿過的最大距離，稱為該粒子在物質(zhì)中的射程。β射線在物質(zhì)中所經(jīng)過的實際路程的長度稱作路徑。二、β射線與物質(zhì)的相互作用β射線的射程比路程小得多。2.3β射線的吸收和射程二、β射線與物質(zhì)的相互作用電離能量損失輻射能量損失α粒子其能量損失方式主要是電離能量損失，輻射能量損失可以忽略不計。射線質(zhì)量電荷α73202β11三、α粒子與物質(zhì)的相互作用α粒子射程約等于其路程。α粒子在空氣中的射程為幾個厘米。三、α粒子與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用四、γ射線與物質(zhì)的相互作用光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對效應(yīng)四、γ射線與物質(zhì)的相互作用4.1光電效應(yīng)(PhotoelectricEffect)射線(光子)與原子中束縛電子作用，把全部能量轉(zhuǎn)移給某個束縛電子，使之發(fā)射出去(稱為光電子)，而光子本身消失的過程，稱為光電效應(yīng)。入射光子原子核光電子四、γ射線與物質(zhì)的相互作用4.2康普頓效應(yīng)(ComptonEffect)射線(光子)與核外電子的非彈性碰撞過程。在作用過程中，入射光子的一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使它脫離原子成為反沖電子，而光子受到散射，運動方向和能量都發(fā)生變化，稱為散射光子。入射光子h原子核反沖電子散射光子h四、γ射線與物質(zhì)的相互作用4.3電子對效應(yīng)(ElectronPairEffect)能量較高(>1.022MeV)的射線(光子)從原子核旁經(jīng)過時，在核庫侖場的作用下，入射光子轉(zhuǎn)化為一個正電子和一個電子的過程。入射光子原子核正電子電子四、γ射線與物質(zhì)的相互作用γ射線對物質(zhì)的電離作用：射線第1步初級作用第2步次級作用電離效應(yīng)光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對效應(yīng)產(chǎn)生次級電子三種作用效應(yīng)次級電子使物質(zhì)原子電離4.3作用截面射線與物質(zhì)發(fā)生不同的相互作用都具有一定的概率，用截面來表示作用概率的大小。四、γ射線與物質(zhì)的相互作用光電效應(yīng)截面康普頓效應(yīng)截面電子對效應(yīng)截面采用高Z物質(zhì)可以有效阻擋射線，例如鉛；采用高Z物質(zhì)可提高探測效率，例如碘化鈉；總的來說，由于射線不帶電、無靜止質(zhì)量，穿透力較強(qiáng)。射線與物質(zhì)的相互作用五、中子與物質(zhì)的相互作用彈性碰撞非彈性碰撞中子俘獲五、中子與物質(zhì)的相互作用5.1彈性碰撞出射粒子仍為中子、剩余核仍為原有原子核。中子與物質(zhì)中原子核碰撞時把部分能量傳給原子核，帶有能量的原子核脫離出原子,此原子核稱反沖核，而中子本身帶著較低能量改變運動方向繼續(xù)行進(jìn)，形成散射中子，這種現(xiàn)象稱彈性碰撞。帶電荷的反沖核獲得能量后，在其運動途中可引起物質(zhì)電離和激發(fā)。五、中子與物質(zhì)的相互作用5.2非彈性碰撞入射中子的能量損失不僅使原子核得到反沖，且使原子核處于激發(fā)態(tài)。中子入射到物質(zhì)原子核內(nèi)，部分能量傳給原子核，使核處于激發(fā)態(tài)，中子帶著剩余的能量從核內(nèi)飛出，激發(fā)態(tài)核放出光子損失能量，原子核回到基態(tài)，這種現(xiàn)象稱為非彈性碰撞。五、中子與物質(zhì)的相互作用5.3中子俘獲中子俘獲包括(n,γ),(n,f),(n,α)(n,p)四種類型反應(yīng)。中子被物質(zhì)原子核俘獲后，形成穩(wěn)定或不穩(wěn)定的新核素，這種現(xiàn)象稱中子俘獲。常被用來生產(chǎn)人工放射性核素。三氟化硼正比管氦-3計數(shù)管五、中子與物質(zhì)的相互作用5.4中子的危害彈性碰撞核反應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)子引起物質(zhì)的電離，人體中有大量的H和N原子，中子對人體電離效應(yīng)嚴(yán)重，傷害也嚴(yán)重。防護(hù)使用含氫物質(zhì)，如聚乙烯、石蠟、水等。輻射作