核辐射传感器专题教学PPT.ppt

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1、核辐射传感器 nuclear-radiation transducer,居里夫人,她与丈夫皮埃尔居里共同发现了放射性元素钋，之后又发现了元素镭，因此她和丈夫及亨利贝克勒共同获得1903年诺贝尔物理学奖，1911年又因放射化学方面的成就获诺贝尔化学奖，成为历史上第一个两获奖诺贝尔奖的人。由于长期接触放射性物质，1934年7月4日因恶性白血病逝世。,核聚变就是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核，核裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核，在这个变化过程中都会释放出巨大的能量,前者释放的能量更大，大家熟悉的原子弹则是用裂变原理造成的,目前的核电站也是利用核裂变而发电。核裂变虽然能产生

2、巨大的能量，但远远比不上核聚变，裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，而且遗害千年的废料也很难处理，核聚变的辐射则少得多，核聚变的燃料可以说是取之不尽，用之不竭。,核衰变（nuclear decay）是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程,9.1.1核辐射的特性,射线,带正电荷的高速粒子流;射线,带负电荷的高速粒子流电子流;射线,一种光子流，不带电，以光速运动，由原子核内放射出;X射线,由原子核外的内层电子被激发而放出的电磁波能量;,测量技术常用四种核辐射源:、射线源和X射线管。,辐射源的特性1源强度A 它用单位时间内发生的裂变数来表示，用居里作为强度单位。1居里对应

3、于每秒钟内有3.7001010个原子核衰变。每秒钟产生31010次核衰变的放射性物质，称其源强度A为1居里。居里的单位太大，也常用毫居或微居里来表示。,9.1.1核辐射的特性,辐射源的特性 2核辐射强度J 单位时间内在垂直于射线前进方向的单位截面积上穿过的能量的大小，称为核辐射强度J0 一个点源照射在面积为S的检测器上，其辐射强度J0为,9.1.1核辐射的特性,r0-辐射源到检测器之间的距离；A-源强度；C-在源强度为1居里时，每秒放射出的粒子数；K-次裂变放射出的射线数；S-检测器的工作面积。,如果知道粒子的能量，则辐射强度的计算公式为 J0=ACE1.610-13(W/m2)E-粒子的能量

4、(MeV),核辐射线与物质的相互作用1电离作用：带电粒子和物质互相作用的主要形式。射程：带电粒子在物质中穿行时其能量逐渐耗尽而停止运动，其穿行的一段直线距离(起点和终点的距离)叫粒子的射程。射程是表示带电粒子在物质中被吸收的一个重要参数。粒子质量大，电荷也大，因而在物质中引起很强的电离，射程很短。一般粒子在空气中的射程不过几厘米。在固体中不超过几十微米。粒子质量小，其电离能力比同样能量的粒子要弱，同时容易改变运动方向而产生散射。实际上，粒子穿行的路程是弯弯曲曲的。光子电离的能力就更小了,9.1.1核辐射的特性,E-带电粒子的能量；E-离子对的能量；A-源强度；C-在源强度为1居里时，每秒放射出

5、的粒子数。,核辐射线与物质的相互作用2核辐射的吸收和散射一个细的平行的射线束穿过物质层后其强度衰减经验公式：,9.1.1核辐射的特性,J-穿过厚度为xmm的物质后的辐射强度；J0-射入物质前的辐射强度；x-吸收物质的厚度；m-物质的质量吸收系数；-物质的密度。,Emax-粒子的最大能量。,射线的质量吸收系数近似公式：,核辐射线与物质的相互作用3.散射问题 射线在物质中穿行时容易改变运动方向面产生散射现象。尤其是向反方向的散射即反射。反射的大小取决于散射物质的厚度和性质散射物质的原子序数Z越大，则粒子的散射百分比也越大。反射的大小与反射板的厚度有关：,9.1.1核辐射的特性,Js-反射板为xmm

6、时，放射线被反射的 强度；Jsmax=f(Z)-当x趋于无穷大时的反射强度(s)-取决于辐射能量的常数,具有相同核电荷数，而有不同质量数的原子所构成的元素称为同位素。假如某种同位素的原子核在没有任何外因作用下自动变化，衰变中将放射出射线，这种变化称为放射性衰变，这种同位素称为放射性同位素。,9.1.2 测量中常用的同位素,9.2 核辐射传感器,核辐射传感器的工作原理是基于射线通过物质时产生的电离作用，或利用射线能使某些物质产生荧光，再配以光电元件，将光信号转变为电信号。可做为核辐射传感器的有：电离室和比例计数器；气体放电计数器；闪烁计数器；半导体检测器。,电离室电离室是利用射线对气体的电离作用

7、而设计的一种辐射探测器，它的重要部分是两个电极和充满在两个电极间的气体。气体可以是空气或某些惰性气体。电离室的形状有圆柱体和方盒状。,闪烁计数器物质受放射线的作用而被激发，在由激发态跃迁到基态的过程中，发射出脉冲状的光的现象称为闪烁现象。能产生这样发光现象的物质称为闪烁体。闪烁计数器先将辐射能变为光能，然后再将光能变为电能而进行探测，它由闪烁体和光电倍增管两部分组成。,核辐射厚度计原理方框图,核辐射液位计原理框图,这是一种基于物质对射线的吸收程度的变化而对液位进行测量的物位计。当液面变化时，液体对射线的吸收也改变，从而就可以用探测器的输出信号大小来表达液位的高低,9.3 核辐射传感器的应用举例,核辐射传感器用来检测厚度、液位、物位、转速、材料密度、重量，气体压力、流速、温度及湿度等参数，也可用于金属材料探伤。,其他方面应用,射线检测仪 安检的应用,9.4 放射性辐射的防护,放射性辐射过度地照射人体，能够引起多种放射性疾病，如皮炎、白血球减小症等，辐射的危害还可能污染周围环境。目前防护工作已逐步完善，很多问题的研究已形成专门的学科，如辐射医学、剂量学、防护学等。实际工作中要采取多种方式来减少射线的照射强度和照射时间，如采用屏蔽层，利用辅助工具，或是增加与辐射源的距离等各种措施。,