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现代测试技术及应用 对辐射的认识与测量 姓名：xx 学号：xxxx 学院：xxxxx 201x年xx月xx日,对辐射的认识,一,汇报目录,CONTENTS,一、对辐射的认识,什么是辐射？我们经常再说测量辐射，要测量辐射，首先我们就要了解辐射的本质是什么？辐射这个名字似乎是伴随着现代工业而来，核辐射的威力你一定有所耳闻，不过好在我们在生活中几乎不会碰到它。但是大家肯定也听说过我们日常使用的电脑、手机、冰箱、吹风机等当等一系列生活电器也会产生辐射。那么生活中我们遇到的这种辐射跟核辐射是同一种辐射吗？要回答这个问题我们就需要了解辐射的本质,一、对辐射的认识,辐射的本质？在这个世界上，无论什么物体，只要它的温度高于绝对零度，也就是-273.15摄氏度，他就会不断地以波的方式把能量辐射出来，所以我们生存在一个充满辐射的世界，甚至我们自身都可以产生辐射。,一、对辐射的认识,辐射是能量以电磁波或粒子（如粒子、粒子等）的形式向外扩散。电离辐射非电离辐射,辐射的本质？,电离辐射主要有四种：、及射线、X射线，其波长逐步变长，穿透能力也依次增强,一、对辐射的认识,电离辐射,、及射线、X射线,一、对辐射的认识,电离辐射,非电离辐射的频率较低，常见的电器辐射频率都集中在微波段，不足以破坏生物分子的化学键。,一、对辐射的认识,非电离辐射,汇报目录,CONTENTS,对辐射的认识,一,辐射探测器是基于粒子与物质相互作用的原理，用以对核辐射和粒子的微观现象进行观察和研究的传感器件、装置或材料。,二、对辐射的测量,辐射探测器按给出信息的方式，主要分为两类：非核电子学探测器电探测器,二、对辐射的测量,非核电子学探测器 粒子入射到探测器后，经过一定的处置才给出为人们感官所能接受的信息。例如，各种粒子径迹探测器，一般经过照相、显影或化学腐蚀等过程。还有热释光探测器、光致发光探测器，则经过热或光激发才能给出与被照射量有关的光输出。,二、对辐射的测量,电探测器 这一类探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析，被称之为电探测器。电探测器是应用最广泛的辐射探测器。这一类探测器的问世，导致了核电子学这一新的分支学科的出现和发展。,二、对辐射的测量,常用的辐射探测器按探测介质类型及作用机制主要分为以下三种：气体探测器闪烁探测器半导体探测器,二、对辐射的测量,气体探测器 气体探测器是以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的电离效应引起输出电信号的探测器。由于产生信号的工作机制不同，气体电离探测器主要有电离室、正比计数器、G-M计数器等类型。它们均有各自的特点以及相应的适用领域。核辐射引起气体的电离：入射带电粒子通过气体介质时，使气体分子、原子电离和激发，并在通过的路径周围生成大量离子对。气体探测器的工作介质为气体，工作气体充满电离室内部空间；需要保证气体的成分和压力，所以一般电离室均需要一个密封外壳将电极系统包起来。工作气体有确定的组成，一般为氩气(Ar ) 加少量多原子分子气体CH4。气体电离探测器主要有电离室、正比计数器、G-M计数器等类型1。,二、对辐射的测量,闪烁探测器利用辐射在某些物质中产生的闪光，产生荧光光子来探测电离辐射的探测器。闪烁探测器可用来测量入射粒子的能量。 闪烁探测器的工作过程：辐射射入闪烁体使闪烁体原子电离或激发，受激原子退激而发出波长在可见光波段的荧光；荧光光子被收集到光电倍增管(PMT)的光阴极，通过光电效应打出光电子；电子运动并倍增，并在阳极输出回路输出信号。闪烁体分为无机闪烁体、有机闪烁体、气体闪烁体等2。,二、对辐射的测量,半导体探测器半导体探测器的基本原理是带电粒子在半导体探测器的灵敏体积内产生电子空穴对，电子空穴对在外电场的作用下漂移而输出信号。我们把气体探测器中的电子离子对、闪烁探测器中被 PMT第一打拿极收集的电子 及半导体探测器中的电子空穴对统称为探测器的信息载流子。产生每个信息载流子的平均能量分别为30eV(气体探测器)，300eV(闪烁探测器)和3eV(半导体探测器)。半导体探测器的特点：能量分辨率最佳；射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比。常用半导体探测器有：P-N结型半导体探测器、锂漂移型半导体探测器；高纯锗半导体探测器。,二、对辐射的测量,汇报目录,CONTENTS,对辐射的认识,一,对辐射的测量,二,三、辐射探测器发展方向,（一）向高灵敏度、高分辨率方向发展国外宽量程辐射探测技术已发展的很成熟，并已装备部队。如芬兰研制出高灵敏电荷直接贮存型核辐射探测器，它探测的射线的输出信号比一般半导体探测器高1000倍。美军研制出了宽量程（109）、高准确度、小型化和高可靠（MTBF达4000小时）、平战结合，可从测量环境本底辐射到核事故、核爆炸水平的探测器。,三、辐射探测器的发展方向,（二）多种传感器结合在一起发展在一个探测装置内并入多种现有技术，从而拓宽量程，增加功能，性能稳定可靠。如将传统的G-M技术与其他技术相结合，如加拿大SAIC开发公司生产的GR-135型辐射探测器就是一种G-M技术结合了其他多探测器技术的辐射探测装置。美国Canberra公司的InSpector 1000 多功能数字化谱仪，是将NaI（TL）或LaBr（Ce）闪烁探测器与G-M技术管相结合的仪器，既实现了现场剂量与剂量率测量，又能快速判别核辐射种类，实现定量测量分析。,三、辐射探测器的发展方向,（三）信号处理和显示技术的发展电子科学的进步已经能够在一个探测装置内并入多种现有技术。能够精确控制探测器件的高压，减少死时间的影响，使得先进的算法得以实现。拓宽了探测器的测量范围，延长了探测器件的使用寿命等。探测器智能化，高压电源、前置放大器、放大器、信号甄别器和信号处理器、与主机的通讯、接口关系及与控制这些部件相关联的功能包括关键参数的控制和存储、设置、刻度和警报设置等都集成于智能化探测器中。电缆对测量结果没有任何影响，开机状态，探测器与主机之间可随意插接或断开。,三、辐射探测器的发展方向,（四）快速判别核辐射种类的装备的发展在核辐射爆炸装置爆炸之前就能将其发现的更有效、更灵敏的探测器，及一旦发生爆炸则能快速判别核辐射种类的装备。旧的辐射探测器适用于探测核爆炸条件下的高核辐射，现在要求的是用于应对核恐怖主义袭击或高危险区维和行动的探测装置。1986年的切尔诺贝利事件和2011年的日本福岛核电站核泄漏事故都表明要特别对低辐射进行有效监测和及时报警。,三、辐射探测器的发展方向,（五）新型探测器件的应用HPGE高纯锗谱仪由于电制冷技术的发展，HPGE高纯锗谱仪不仅在实验室得到广泛应用，也已成功使用于现场的测量工作。LaBr（Ce）探测器已可加工为381mm381mm， 508mm508mm，762mm762mm等不同尺寸，较好地解决了抗冲击振动等问题，能量分辨率为2.8%到3%。工程应用中性能稳定可靠。小型CZT 谱仪已得到应用，美国的布鲁克海文国家实验室（BNL）正在研究改进CZT晶体的生长工艺，希望生产出高性能的探测器.,对辐射的认识,一,汇报目录,CONTENTS,核辐射探测器未来发展趋势研究同时能给出入射粒子位置、能量、时间等多种信息的组合型探测器和探测装置。充分利用电子技术与计算机技术的新成就，提高对探测器所提供的信息进行分析、处理的精确度，速度和对信息的利用率。微电子技术正促进微型化探测器的出现。寻求更理想的探测介质和探测机制，研制超导探测器。,四、结论,参考文献：,1AHMED S N. 2 - Interaction of radiation with matter M. Physics and Engineering of Radiation Detection (Second Edition). Elsevier. 2015: 65-155.2汲长松. 闪烁探测器发展评述 M. 第7届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（一）. 1994.3刘杰, 孙鸣. 核电厂辐射监测系统技术发展趋势及产品研发思路 J. 中国核电, 2009, 02): 133-9.4CHEN X-L, ZHANG Y-C, LU W-G, et al. A Radiation Detection Readout Circuit with Current Feedback Baseline Holder M. Proceedings of 2012 IEEE 11th International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology(ICSICT-2012). 2012.5Design of Transmission Scheme for Radiation Detection & Management Information M. Abstracts of 17th World Conference on Non-Destructive Testing. 2008.6马宇箭. 辐射监测系统国产化方向研究 J. 核电子学与探测技术, 2009, 05): 1235-40+944.7张玉敏. 国外放射性探测装备和技术的发展现状与趋势 J. 舰船防化, 2009, 01): 1-5.8MILLER A, MACHRAFI R, MOHANY A. Development of a semi-autonomous directional and spectroscopic radiation detection mobile platform J. Radiation Measurements, 2015, 72(0): 53-9.9PORTNOY D, FISHER B, PHIFER D. Data and software tools for gamma radiation spectral threat detection and nuclide identification algorithm development and evaluation J. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 0): 10聂亚杰, 杜平, 冯东辉. 国外核生化监控技术发展现状 J. 舰船科学技术, 2006, 02): 102-8.11NAKAMURA H, SHIRAKAWA Y, SATO N, et al. Undoped poly (phenyl sulfone) for radiation detection J. Radiation Measurements, 2015, 73(0): 14-7.12杜平, 张玉敏, 朱春来. 核辐射探测装备和技术的发展趋势 J. 中国科技信息, 2012, 13): 46-7+55.13吴伦强, 韦孟伏. 辐射探测技术在核保障中运用简述 J. 核电子学与探测技术, 2005, 04): 442-50.,汇报完毕 谢谢！,
