輻射防護(hù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《輻射防護(hù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》專業(yè)：xxx姓名：xxx學(xué)號(hào)：2010xxxx實(shí)驗(yàn)一：γ射線的輻射防護(hù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握X-γ劑量率儀的使用方法；2、了解環(huán)境中的γ照射水平；3、通過不同時(shí)間和距離的測(cè)量，獲得γ外照射防護(hù)的直觀認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。二、實(shí)驗(yàn)原理閃爍探測(cè)器是利用核輻射與某些透明物質(zhì)相互作用，使其電離和激發(fā)而發(fā)射熒光的原理來(lái)探測(cè)核輻射的。γ射線入射到閃爍體內(nèi)，產(chǎn)生次級(jí)電子，使閃爍體內(nèi)原子電離、激發(fā)后產(chǎn)生熒光。這些光信號(hào)被傳輸?shù)焦怆姳对龉艿墓怅帢O，經(jīng)光陰極的光電轉(zhuǎn)換和倍增極的電子倍增作用而轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，它的幅度正比于該次級(jí)電子能量，再由所連接的電子學(xué)設(shè)備接收、放大、分析和記錄。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量實(shí)驗(yàn)室γ照射本底環(huán)境；2、測(cè)量一條環(huán)境γ照射劑量率剖面；3、測(cè)量巖石的γ照射劑量率；4、加放射源，測(cè)量并計(jì)算不同測(cè)量時(shí)間情況下的劑量；5、加放射源，測(cè)量不同距離情況下的劑量率。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、Ra-226源一個(gè)；2、X-γ劑量率儀一臺(tái)；3、巖石標(biāo)本。五、實(shí)驗(yàn)步驟布置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，注意：嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，首先布置好準(zhǔn)直器、探測(cè)儀，最后放置放射源，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣?。?shí)驗(yàn)步驟如下：1、調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器以及探測(cè)儀器的相對(duì)位置；2、設(shè)置好儀器的測(cè)量時(shí)間為30秒，記錄儀器的本底劑量率Nd（連測(cè)3次，取平均值）；3、在探測(cè)儀器對(duì)面布置好放射源，使得射束中軸線和準(zhǔn)直器中軸線重合，源探距離為1米，如上圖所示，測(cè)定并記錄儀器的劑量率N01（連測(cè)3次，取平均值）；4、調(diào)整儀器的測(cè)量時(shí)間為60秒，測(cè)定并記錄儀器的劑量率N02（連測(cè)3次，取平均值）；5、調(diào)整儀器的測(cè)量時(shí)間為90秒，測(cè)定并記錄儀器的劑量率N0（連測(cè)3次，取平均值）；6、暫時(shí)屏蔽放射源，源探距離為米，測(cè)定并記錄儀器的劑量率N1（連測(cè)3次，取平均值）；7、暫時(shí)屏蔽放射源，源探距離為2米，測(cè)定并記錄儀器的劑量率N2（連測(cè)3次，取平均值）；8、在校園里測(cè)量一條環(huán)境γ照射劑量率剖面，記錄每個(gè)測(cè)點(diǎn)的儀器的劑量率（連測(cè)3次，取平均值）；9、在博物館前的巖石標(biāo)本處測(cè)量不同巖性巖石的γ照射劑量率，記錄每個(gè)測(cè)量的劑量率（連測(cè)3次，取平均值）；10、數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理如下：1）本底劑量率為：2）在距離放射源、1、2米處不同時(shí)間計(jì)數(shù)率為：距離m時(shí)間30s60s90s//////平均值//143平均值//2////平均值//3）從核工樓到博物館伽馬劑量率坡面如下：圖1-14）博物館前巖石計(jì)量率如下：砂巖白云巖花崗巖釩鈦磁鐵礦六、思考與計(jì)算1、根據(jù)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)室γ照射本底環(huán)境Nd，計(jì)算在此環(huán)境下的年有效劑量。答：在實(shí)驗(yàn)室本底環(huán)境下年有效劑量為：E=Nd*365*8=*365*8*10-8Gy/h=*10-4Gy2、根據(jù)布置放射源情況下，不同距離測(cè)得的劑量率N0、N1、N2，計(jì)算在此條件下，每天工作八小時(shí)的年有效劑量，并進(jìn)行比較。答：N0：N0*365*8*10-8Gy/h=*365*8*10-8Gy/h=*10-3GyN1：N1*365*8*10-8Gy/h=*365*8*10-8Gy/h=*10-3GyN2：N2*365*8*10-8Gy/h=*365*8*10-8Gy/h=*10-4Gy3、布置放射源情況下，比較不同測(cè)量時(shí)間測(cè)得的劑量率N0、N01、N02，計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)所受的有效劑量。答：不同測(cè)量時(shí)間測(cè)得的劑量率基本相等。4、根據(jù)γ照射劑量率剖面，分析測(cè)量值高低情況，并統(tǒng)計(jì)平均值作為環(huán)境本底，計(jì)算在此環(huán)境下的年有效劑量。答：如圖在1-1中在測(cè)量過程中得到的劑量率剖面基本維持在一個(gè)穩(wěn)定的值附近，其波動(dòng)較大的點(diǎn)引起的原因是粒子的統(tǒng)計(jì)漲落，沒有特殊意義。得到平均劑量率為：年有效劑量為：*365*8*10-8Gy/h=*10-4Gy5、比較不同巖性巖石的γ照射劑量率大小。答：花崗巖>砂巖>白云巖>釩鈦磁鐵礦6、為了更好的防護(hù)γ射線的輻射，應(yīng)該注意什么？答：應(yīng)該注意，1保持與放射源的距離，2減少受照射的時(shí)間，3在放射源與人中間最好加入屏蔽層。實(shí)驗(yàn)二：γ射線的輻射屏蔽防護(hù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解各種材料對(duì)給定能量和強(qiáng)度的γ射線的屏蔽防護(hù)能力；2、通過分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定值與理論計(jì)算值之間的關(guān)系和差別，獲得直觀的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系；二、實(shí)驗(yàn)原理利用寬束X或γ射線的減弱規(guī)律，考慮康普頓散射效應(yīng)造成的散射光子不是被完全吸收而僅僅是能量和傳播方向發(fā)生改變，從而會(huì)繼續(xù)傳播而有可能穿出物質(zhì)層。圖1、窄束、寬束示意圖在輻射防護(hù)中遇到的輻射一般為寬束輻射，射線束較寬、準(zhǔn)直性差，穿過的物質(zhì)層也很厚，如上圖1所示，在此情況下，受到散射的光子經(jīng)過多次散射后仍然可能會(huì)穿出物質(zhì)，到達(dá)觀察的空間位置，此時(shí)考察點(diǎn)上觀察到的不僅包括那些未經(jīng)相互作用而穿出物質(zhì)層的光子，而且還包括初級(jí)γ射線經(jīng)過多次散射后產(chǎn)生的散射光子。窄束、寬束是物理上的概念，而不是由射線束的幾何尺寸決定的，即不是幾何上的概念。窄束可以看作是寬束的特殊情況。質(zhì)量厚度寬束條件下X、γ射線的衰減規(guī)律如下：質(zhì)量厚度質(zhì)量衰減系數(shù)積累因子質(zhì)量衰減系數(shù)積累因子對(duì)積累因子B的數(shù)值可以從各種參考資料查找。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量給定厚度的混凝土層對(duì)γ射線的減弱程度，得到減弱倍數(shù)K或透射比η的測(cè)量值；2、測(cè)量上述混凝土層的厚度，通過理論計(jì)算給出減弱倍數(shù)K或透射比η的理論值，并與上述測(cè)量值進(jìn)行比較與分析；3、以上述給出的K或η的測(cè)量值為準(zhǔn)，測(cè)量得到鐵板、鉛板達(dá)到上述減弱倍數(shù)值時(shí)所需的厚度，如果沒有正好合適厚度的材料，則利用由偏厚和偏薄的對(duì)應(yīng)材料測(cè)量得到的減弱倍數(shù)值進(jìn)行線性插值計(jì)算得到對(duì)應(yīng)材料厚度；4、寬束時(shí)測(cè)量得到鐵板達(dá)到上述減弱倍數(shù)值時(shí)所需的厚度，并分析比較。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、Ra-226源一個(gè)；2、混凝土、鉛、鐵板若干；3、X-γ輻射儀一臺(tái)；五、實(shí)驗(yàn)步驟布置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，注意：嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，首先布置好準(zhǔn)直器、探測(cè)儀，最后放置放射源，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣??！實(shí)驗(yàn)步驟如下：1、調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器以及探測(cè)儀器的相對(duì)位置，如下圖2所示，調(diào)節(jié)到儀器的cps檔，記錄儀器的本底計(jì)數(shù)率Nd（連測(cè)3次以上，取平均值）；2、在探測(cè)儀器對(duì)面布置好放射源，使得射束中軸線和準(zhǔn)直器中軸線重合，如下圖3所示，測(cè)定并記錄未加屏蔽材料時(shí)儀器的計(jì)數(shù)率N0（連測(cè)3次以上，取平均值）；3、暫時(shí)屏蔽放射源，并添加混凝土屏蔽材料，開啟放射源，得到當(dāng)前儀器的計(jì)數(shù)率N1（連測(cè)3次以上，取平均值），如下圖4所示；屏蔽層屏蔽層圖2、不放置放射源，測(cè)量本底Nd示意圖屏蔽層屏蔽層圖3、未加屏蔽材料，測(cè)量N0示意圖圖4、添加混凝土屏蔽材料，測(cè)量N1示意圖4、利用上述測(cè)定的計(jì)數(shù)Nd、N0、N1計(jì)算實(shí)驗(yàn)測(cè)定值，即減弱倍數(shù)；5、暫時(shí)屏蔽放射源，計(jì)算混凝土的厚度d。課后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算得到理論減弱倍數(shù)K1，并與實(shí)驗(yàn)值K0相比較；6、測(cè)定要實(shí)現(xiàn)上述的減弱倍數(shù)K0需要的鉛、鐵的等效厚度dPb、dFe，基本過程是：放入足夠厚的材料，使得讀數(shù)小于N1，然后逐步撤出部分材料，使得儀器讀數(shù)逐漸增大到N1，此時(shí)的材料厚度就是等效厚度。如果沒有正好合適厚度的材料，則利用偏薄和偏厚的測(cè)定值進(jìn)行線性插值計(jì)算得到。7.在寬束情況下用進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，求出實(shí)現(xiàn)上述的減弱倍數(shù)K0需要鐵的等效厚度dFe‘。六、思考與計(jì)算1、理論計(jì)算出鉛、鐵等效屏蔽厚度d’Pb、d’Fe，并與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值dPb、dFe進(jìn)行比較，以表格的形式列出對(duì)應(yīng)結(jié)果，給出分析結(jié)論。答：理論求的的厚度要比實(shí)際所用的厚度大一些，因?yàn)樵趯?shí)際反應(yīng)過程中，還有發(fā)生射線的散射以及和介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)等現(xiàn)象。利用計(jì)算得到的混凝土厚度d，利用經(jīng)驗(yàn)理論公式，計(jì)算得到理論減弱倍數(shù)K1。答：d=n*△1/2;n=logk/log2;所以可以求的K。3、分析寬束和窄束情況下鐵的等效屏蔽厚度的差別原因。答：寬束射線和窄束射線的區(qū)別是：寬束射線中含有散射成分而窄束射線中不含有散射成分，因而對(duì)于相同數(shù)量入射粒子的寬束射線和窄束射線的能量是不一樣的，窄束射線由于沒有發(fā)生散射而擁有更高的能量，因而在等效屏蔽的情況下，窄束需要的鐵的厚度更大一些。如果上述幾組結(jié)果差別比較大，分析原因并給出分析結(jié)論。答：我們計(jì)算所得的屏蔽材料的厚度是在理想的狀態(tài)下，而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中入射射線粒子會(huì)與屏蔽材料原子發(fā)生相應(yīng)的反映，以及會(huì)產(chǎn)生散射，折射，因而實(shí)際在測(cè)量過程中的厚度和計(jì)算所得厚度是不一樣的。實(shí)驗(yàn)三：γ、β、中子射線的輻射屏蔽一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過不同時(shí)間和距離的測(cè)量，獲得γ外照射防護(hù)的直觀認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。2了解不同材料對(duì)給定能量和強(qiáng)度的γ射線和中子的屏蔽防護(hù)能力，以及了解不同材料對(duì)β射線的屏蔽能力；3、通過分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定值與理論計(jì)算值之間的關(guān)系和差別，獲得直觀的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系；二、實(shí)驗(yàn)原理閃爍探測(cè)器是利用核輻射與某些透明物質(zhì)相互作用，使其電離和激發(fā)而發(fā)射熒光的原理來(lái)探測(cè)核輻射的。γ射線入射到閃爍體內(nèi)，產(chǎn)生次級(jí)電子，使閃爍體內(nèi)原子電離、激發(fā)后產(chǎn)生熒光。這些光信號(hào)被傳輸?shù)焦怆姳对龉艿墓怅帢O，經(jīng)光陰極的光電轉(zhuǎn)換和倍增極的電子倍增作用而轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，它的幅度正比于該次級(jí)電子能量，再由所連接的電子學(xué)設(shè)備接收、放大、分析和記錄。利用寬束X或γ射線的減弱規(guī)律，考慮康普頓散射效應(yīng)造成的散射光子不是被完全吸收而僅僅是能量和傳播方向發(fā)生改變，從而會(huì)繼續(xù)傳播而有可能穿出物質(zhì)層。圖1、窄束、寬束示意圖在輻射防護(hù)中遇到的輻射一般為寬束輻射，射線束較寬、準(zhǔn)直性差，穿過的物質(zhì)層也很厚，如上圖1所示，在此情況下，受到散射的光子經(jīng)過多次散射后仍然可能會(huì)穿出物質(zhì)，到達(dá)觀察的空間位置，此時(shí)考察點(diǎn)上觀察到的不僅包括那些未經(jīng)相互作用而穿出物質(zhì)層的光子，而且還包括初級(jí)γ射線經(jīng)過多次散射后產(chǎn)生的散射光子。窄束、寬束是物理上的概念，而不是由射線束的幾何尺寸決定的，即不是幾何上的概念。窄束可以看作是寬束的特殊情況。寬束條件下X、γ射線的衰減規(guī)律如下：質(zhì)量厚度質(zhì)量厚度質(zhì)量衰減系數(shù)積累因子質(zhì)量衰減系數(shù)積累因子對(duì)積累因子B的數(shù)值可以從各種參考資料查找。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量放射源和探測(cè)器在不同距離上，γ射線的劑量；2、分別測(cè)量不同材料對(duì)不同能量的γ射線的防護(hù)水平；3、分別測(cè)量不同材料對(duì)β射線的防護(hù)水平；4、分別測(cè)量不同材料對(duì)不同能力中子的防護(hù)水平；四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、PC及相關(guān)輔助軟件。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開軟件，對(duì)軟件進(jìn)行正確的設(shè)定。2、做γ劑量實(shí)驗(yàn)，測(cè)定γ射線在不同的距離下的劑量，列表記錄結(jié)果。3、做γ屏蔽實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)室窄束γ射線，測(cè)量在不同厚度物質(zhì)的條件下，射線通過不同物質(zhì)的劑量，列表記錄結(jié)果。4、做β屏蔽實(shí)驗(yàn)，測(cè)量在不同厚度屏蔽物質(zhì)的條件下，射線通過不同物質(zhì)的劑量，列表記錄結(jié)果。5、做中子屏蔽實(shí)驗(yàn)，用快中子測(cè)量在不同厚度屏蔽物質(zhì)的條件下，射線通過不同屏蔽物質(zhì)的劑量，列表記錄結(jié)果。6、關(guān)閉軟件，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.γ計(jì)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：2030405060708090100實(shí)驗(yàn)圖像為：1-1γ計(jì)量Gy/cm2.γ屏蔽實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：材料粒子數(shù)Fe300000厚度24681012計(jì)量Pb厚度123計(jì)量141645實(shí)驗(yàn)圖像為：1-2Fe屏蔽γ射線（Gy/cm）1-3Pbγ射線屏蔽3．β射線屏蔽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量AL鋁錫實(shí)驗(yàn)圖像為：1-4β射線屏蔽-Al1-5β射線屏蔽-錫4.快中子屏蔽實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量pb鉛FeCu5551010101515152020202525253030303535354040454560605065655570+00606570+00厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量鎢（W）水硼砂5551010102020152530203540254050303550實(shí)驗(yàn)圖像為：1-6快中子屏蔽-pb（Gy/cm）1-7快中子屏蔽-Fe1-8快中子屏蔽-Cu1-9快中子屏蔽-W1-10快中子屏蔽-水1-11快中子屏蔽-硼砂七、思考與分析1、為了更好的防護(hù)γ射線的輻射，應(yīng)該注意什么？答：為了更好的防護(hù)γ射線，在1、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意與放射源保持距離足夠遠(yuǎn)；2、在與放射源的中間放入屏蔽介質(zhì)，且原子序數(shù)越大越好；3、經(jīng)量時(shí)間要短的接觸放射源2、通過表格列出不同物質(zhì)對(duì)β，γ，中子的屏蔽效果。答：對(duì)于快中子屏蔽物質(zhì)都為20cm厚時(shí)各物質(zhì)屏蔽效果PbFeCuW水硼砂對(duì)于γ屏蔽物質(zhì)都為