核輻射傳感器

第3章常用傳感器的工作原理

3.1電阻式傳感器3.2電容式傳感器3.3電感式傳感器3.4電渦流式傳感器3.5壓電式傳感器3.6磁電式傳感器3.7熱電式傳感器3.8光電式傳感器3.9霍爾傳感器3.10光纖傳感器下頁返回3.11超聲波傳感器3.12微波傳感器3.13紅外傳感器3.14核輻射傳感器3.15化學(xué)傳感器3.16數(shù)字式傳感器3.17生物傳感器3.18智能式傳感器3.19微型傳感器3.20模糊傳感器3.21網(wǎng)絡(luò)傳感器3.14核輻射傳感器3.14.1核輻射基本概念3.14.2核輻射傳感器原理及組成3.14.3核輻射傳感器的應(yīng)用下頁上頁返回3.14.1核輻射基本概念

物質(zhì)都是由一些最基本的物質(zhì)—元素所組成，而組成每種元素的最基本單元是原子，每種元素的原子都不是只存在一種，把具有相同的核電荷數(shù)而有不同的質(zhì)子數(shù)的原子所構(gòu)成的元素稱同位素。當(dāng)沒有外因作用時，同位素的原子核會自動產(chǎn)生核結(jié)構(gòu)的變化，稱為核衰變。同位素的原子在自動衰變過程中會放出射線，這種同位素就稱“放射性同位素”放射性同位素衰變時，放出一種特殊的帶有一定能量的粒子或射線，這種現(xiàn)象稱“核輻射”。放射性同位素在衰變過程中能放出α、β、γ三種射線。其中：α射線由帶正電的α粒子組成；β射線由帶負(fù)電的β粒子組成（電子）；γ射線由中性的光子組成。

下頁上頁返回3.14.2核輻射式傳感器原理及組成

（1）輻射源輻射源的種類很多，一般選用半衰期較長的同位素，強(qiáng)度合適的輻射源，常用的放射性同位素有Sr90(鍶)、Co60(鈷)、Cs137(銫)、Am241(镅)等20多種。輻射源的結(jié)構(gòu)如圖3.164所示。下頁上頁返回（2）核輻射與物質(zhì)的相互作用核輻射與物質(zhì)的相互作用是探測帶電粒子或射線存在與否及其強(qiáng)弱的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)和研究放射性檢測與防護(hù)的基礎(chǔ)。核輻射與物質(zhì)間的相互作用主要包括電離、吸收與反射。（3）常用探測器探測器又稱接收器，是通過射線和物質(zhì)相互作用來探測射線的存在和強(qiáng)弱的器件。探測器一般是根據(jù)某些物質(zhì)在核輻射作用下產(chǎn)生發(fā)光效應(yīng)或氣體電離效應(yīng)來工作的。探測器就是核輻射的接收器，它是核輻射傳感器的重要組成部分。其用途就是將核輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號，從而探測出射線的強(qiáng)弱和變化，常用的有電離室、閃爍計(jì)數(shù)器、蓋格計(jì)數(shù)管、正比計(jì)數(shù)器、半導(dǎo)體探測器等。下頁上頁返回3.14.3輻射式傳感器的應(yīng)用

（1）核輻射厚度檢測透射式測厚常用電離室做探測器，γ射線穿透能力較強(qiáng)，輸出電流與輻射強(qiáng)度成正比。在輻射穿過物質(zhì)時，物體吸收作用損失部分能量，能量的強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律變化。核輻射厚度檢測原理框圖如圖3.172所示。下頁上頁返回散射測厚傳感器如圖3.173所示?；竟ぷ髟硗?，只是β放射源與探測器在同一側(cè)，利用核輻射被物體后向散射的效應(yīng)。

下頁上頁返回（2）核輻射液位檢測利用介質(zhì)對γ射線的吸收作用，不同介質(zhì)對γ射線的吸收能力不同，固體吸收能力最強(qiáng)，液體居中，氣體最弱。當(dāng)輻射源與被測介質(zhì)一定，被測介質(zhì)高度與穿過被測介質(zhì)的射線強(qiáng)度成正比關(guān)系。圖3.174為核輻射液位檢測原理框圖。下頁上頁返回（3）氣體流量計(jì)流量計(jì)（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（如圖3.175）。下頁上頁返回（4）放射性探傷傳感器探測器與放射源放在管道內(nèi)如圖3.176所示，沿焊接縫同步移動，當(dāng)焊縫存在問題時，穿透管道的γ射線會產(chǎn)生突變，正常時輸出曲線趨于直線。下頁上頁返回（5）X射