輻射防護技術(shù)的基本概念

2005/10/5 0:42:00

1 ． β射線與物質(zhì)的相互作用：

•  電子的能量損失：

•  電離損失 ——快電子通過靶物質(zhì)時，與原子的核外電子發(fā)生非彈性碰撞更默契了，使物質(zhì)原子電離或激發(fā)先進技術，因而損失其能量，這與重帶電粒子情況相類似不合理波動。電離損失（電子碰撞能量損失）是β射線在物質(zhì)中損失能量的重要方式宣講手段。

•  輻射損失 ——這是β粒子與物質(zhì)原子的原子核非彈性碰撞時產(chǎn)生的一種能量損失。當(dāng)帶電粒子接近原子核時積極拓展新的領域，速度迅速減低配套設備，會發(fā)射出電磁波（光子），這種電磁輻射叫軔致輻射相對開放。

•  電子的散射推進高水平；

β粒子與靶物質(zhì)原子核庫侖場作用時，只改變運動方向深入交流研討，而不輻射能量資料，這種過程稱為彈性散射廣泛應用。由于電子的質(zhì)量小關註度，因而散射角度可以很大（與α粒子相比，β粒子的散射要大得多）哪些領域，而且會發(fā)生多次散射敢於挑戰，最后偏離原來的運動方向。同時求索，入射電子能量越低讓人糾結，及靶物質(zhì)的原子序數(shù)越大，散射也就越厲害穩定發展。β粒子在物質(zhì)中經(jīng)過多次散射其最后的散射角可以大于 90 °基石之一，這種散射成為反散射。

•  β射線的射程和吸收增持能力；

2 ． γ射線與物質(zhì)的相互作用：

•  光電效應(yīng) ——γ光子與靶物質(zhì)原子相互作用共同努力，γ光子的全部能量轉(zhuǎn)移給原子中的束縛電子，使這些電子從原子中發(fā)射出來追求卓越，γ光子本身消失逐漸完善。

•  康普頓效應(yīng) （又稱康普頓散射）——入射γ光子與原子的核外電子發(fā)生非彈性碰撞參與能力，光子的一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使它反沖出來是目前主流，而光子的運動方向和能量都發(fā)生都發(fā)生了變化充分發揮，成為散射光子。

•  電子對效應(yīng) ——γ光子與靶物質(zhì)原子的原子核庫侖場作用充分發揮，光子轉(zhuǎn)化為正 - 負電子對選擇適用。

•  相干散射 ——低能光子（ h ν〈〈 m 0 c 2 〉與束縛電子之間的彈性碰撞，而靶原子保持它的初始狀態(tài)設計。碰撞后的光子能量不變交流，即電磁波波長不變，稱湯姆遜散射或相干散射提供堅實支撐。

•  光致核反應(yīng) ——大于一定能量的γ光子與物質(zhì)原子的原子核作用還不大，能發(fā)射出粒子，例如（γ信息化技術， n ）反應(yīng)發揮作用。但這種相互作用的大小與其它效應(yīng)相比是小的，所以可以忽略不計逐步顯現。

•  核共振反應(yīng) ——入射光子把原子核激發(fā)到激發(fā)態(tài)銘記囑托，然后退激時再放出γ光子。

★ 探測器分類

幾 類 探 測 器	氣體探測器	電離室	脈沖電離室
			電流電離室
			累計電離室
		正比計數(shù)器
		G-M 計數(shù)管
	閃爍探測器	NaI(Tl) 單晶γ譜儀
	半導(dǎo)體探測器	金硅面壘半導(dǎo)體探測器
		高純鍺（ HPGe ）探測器
		鋰漂移硅探測器
	原子核乳膠
	固體徑跡探測器
	氣泡室
	火花放電室
	多絲正比室
	切倫科夫計數(shù)器
	熱釋光探測器

3 ． 氣體探測器

特點 ：以氣體為探測介質(zhì)自動化裝置。

歷史 ：在核物理發(fā)展的早期示範，它們曾經(jīng)是應(yīng)用最廣的探測器， 50 年代以后有很大提升空間，由于閃爍計數(shù)器和半導(dǎo)體探測器的發(fā)展提供了有力支撐，才逐步被取代。

優(yōu)點 ：制備簡單前景，性能可靠進一步意見，成本低廉，使用方便等共享應用。

氣體探測器是利用收集輻射在氣體中產(chǎn)生的電離電荷來歷探測輻射的探測器生產能力。因此，探測器也就是離子的收集器示範推廣。它通常是由高壓電極和收集電極組成堅持好，常見的是兩個同軸的圓柱形電極，兩個電極由絕緣體隔開并密封于容器內(nèi)大幅增加。電極間充氣體并外加一定的電壓特性。輻射使電極間的氣體電離，生成的電子和正離子在電場作用下漂移交流研討，最后收集到電極上更加完善。電子和正離子生成后形式，由于靜電感應(yīng)，電極上將感生電荷支撐作用，并且隨它們的漂移而變化日漸深入。于是，在輸出回路中形成電離電流同時，電流的強度決定于被收集的離子對數(shù)互動式宣講。

電 離 室	脈沖電離室	記錄單個輻射粒子，主要用于測量 重帶電粒子的能量和強度 模式；按輸出回路的參量自動化，脈沖電離室又可區(qū)分為 離子脈沖電離室 和 電子脈沖電離室 。
	電流電離室	記錄大量輻射粒子平均效應(yīng)高品質，主要用于測量 X 不折不扣，γ，β和中子的強度或通量資源優勢、劑量或劑量率 高效利用。它是劑量監(jiān)測和反應(yīng)堆控制的主要傳感元件。
	累計電離室
電離室的大小和形狀估算，室壁和電極的材料以及所充的氣體成分講理論、壓強都要根據(jù)輻射的性質(zhì)、實驗的要求來確定基礎上。例如各領域， 測量α粒子能量 的電離室，須要足夠大的容積和氣壓保持競爭優勢，以便使α粒子的徑跡都落在靈敏區(qū)內(nèi)進行培訓。 對γ射線強度作相對測量 時，為了提高靈敏度不容忽視，室壁材料宜用高原子序數(shù)的金屬組織了，其厚度略大于室壁中次級電子的射程服務體系。 作絕對γ劑量測量 時說服力，須用與空氣或生物組織等價的材料作電極和室壁。 脈沖電離室所能記錄的帶電粒子數(shù)目不能過大分析，否則脈沖將重疊表示，甚至無法分辨。因此非常激烈，在大量入射粒子的情況下競爭力所在，只能由平均電離電流或累積的總電荷來測定射線的強度，即電流電離室和累計電離室領域。

4 ． 閃爍探測器

核輻射與某些透明物質(zhì)相互作用溝通機製，會使其電離好宣講、激發(fā)而發(fā)射熒光，閃爍探測器就是利用這一特性來工作的領先水平。閃爍探測器由閃爍體、光電倍增管和相應(yīng)的電子儀器三個主要部分組成。閃爍計數(shù)器在核輻射探測中是應(yīng)用較廣泛的一種探測器戰略布局，就其 應(yīng)用 可以歸結(jié)為四類：①能譜測量事關全面；②強度測量；③時間測量狀態；④劑量測量技術節能。其中，劑量測量是強度和能量測量的結(jié)合廣泛認同。在這些測量中遇到的基本 問題 ：一是脈沖輸出國際要求，二是時間分辨，三是能量分辨鍛造。

閃爍計數(shù)器的 工作 可分為五個相互聯(lián)系的 過程 ：

•  射線進入閃爍體行業內卷，與之發(fā)生相互作用，閃爍體吸收帶電粒子能量而使原子新的動力、分子的電離和激發(fā)的過程中；

•  受激原子、分子退激時發(fā)射熒光光子廣泛關註；

•  利用反射物和光導(dǎo)將閃爍光子盡可能多地收集到光電倍增管的光陰極上促進進步，由于光電效應(yīng)，光子在光陰極上擊出光電子優勢領先；

•  光電子在光電倍增管中倍增迎來新的篇章，數(shù)量由一個增加到 10 4 -10 9 個，電子流在陽極負載上產(chǎn)生電信號推動並實現；

•  此信號由電子儀器記錄和分析薄弱點。

國產(chǎn) ST- 型閃爍體主要用途一覽表：

類 型	型 號	主 要 用 途
NaI(Tl)	ST-101 ST-102 ST-103 ST-104 ST-105	測量γ射線強度、能譜 測量低能γ或 X 射線 加大立體角測量γ射線 測較高能量的γ射線 反符合屏蔽優化程度、低本底測量
CsI(Tl)	ST-121 ST-122	測量α積極性、β、γ不斷豐富，脈沖形狀甄別γ場中 測量α實施體系、 X 射線
ZnS(Ag)	ST-201 ST-202 ST-203 ST-206 ST-207 ST-211 ST-212	γ場中測量α場度 測量氡及其子體 測量氡及其子體 測量快中子強度 測量快中子強度 測量熱中子和慢中子強度 測量熱中子和慢中子強度
塑 料	ST-401 ST-402 ST-406 ST-407 ST-1421 ST-1422	γ、β各有優勢、快中子 強γ場下測量β 測γ射線的劑量效果較好， X 射線 監(jiān)測α、β強度 γ、快中子等多個領域，高發(fā)光效率 快時間測量
液 體	ST-451	用于 n- γ分辨探測快中子
蒽 晶 體	ST-501	α再獲、β、γ應用擴展、快中子激發創作，比較標(biāo)準(zhǔn)
對聯(lián)三苯	ST-551	低能β射線，強γ場中測量β
鋰 玻 璃	ST-601 ST-602	測量α能譜 測量熱中子到中能中子的強度

當(dāng)核輻射的能量全部耗盡在閃爍體內(nèi)時進一步意見，即當(dāng) A=1 時增幅最大，探測器輸出脈沖幅度與入射粒子能量成正比，因此可以 根據(jù)對脈沖幅度譜的分析來測定核粒子的能譜 生產能力。目前標準， 測量帶電粒子（電子或重帶電粒子）能譜大都應(yīng)用半導(dǎo)體探測器以及磁譜儀 。在 γ能譜測量領(lǐng)域處理方法， Ge 半導(dǎo)體探測器 雖有它突出的優(yōu)點重要作用，正逐漸被大家采用，但在工業(yè)習慣、醫(yī)學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域中充足，以及在某些核物理實驗中，閃爍譜儀的積極性，特別是 NaI(Tl) 單晶γ譜儀 仍有相當(dāng)廣泛的用途綠色化發展。

5 ． 半導(dǎo)體探測器

自從 60 年代有商品生產(chǎn)的半導(dǎo)體探測器以后，這種探測器得到了迅速的發(fā)展不久前。它的工作原理類似于氣體電離室用上了，而探測介質(zhì)是半導(dǎo)體材料。它的 主要優(yōu)點 是：

•  電離輻射在半導(dǎo)體介質(zhì)中產(chǎn)生一對電子能力建設、空穴對平均所需能量大約為在氣體中產(chǎn)生一對離子對所需能量的十分之一關註，即同樣能量的帶電粒子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的離子對數(shù)要比在氣體中產(chǎn)生的約多一個量級，因而電荷數(shù)的相對統(tǒng)計漲落也就小得多無障礙，所以半導(dǎo)體探測器的能量分辨率很高連日來；

•  帶電粒子在半導(dǎo)體中形成的電離密度要比在一個大氣壓的氣體中形成的高，大約為三個量級認為，所以當(dāng)測高能電子或γ射線時半導(dǎo)體探測器的尺寸要比氣體探測器小得多系統，因而可以制成高空間分辨和快時間響應(yīng)的探測器；

•  測量電離輻射的能量時文化價值，線性范圍寬形式。

半導(dǎo)體探測器的 主要缺點 是：

•  對輻射損傷較靈敏，受強輻照后性能變差不斷完善；

•  常用的鍺探測器，需要在低溫（液氮）條件下工作，甚至要求在低溫下保存基礎上，使用不便各領域。

半導(dǎo)體探測器廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域的 射線能譜測量 。近年來又受到高能物理工作者的重視保持競爭優勢，在高位置分辨的粒子徑跡探測器方面有了突破性的發(fā)展進行培訓。

6 ．有關(guān)核探測器

★電流電離室

主要指標(biāo)：

•  飽和特性；

•  靈敏度——以單位強度的射線輻照下輸出的電離電流來量度長效機製。靈敏度與輻射的能量有關(guān)法治力量，它隨能量的變化稱為能量響應(yīng)。

•  線性范圍——指電離室輸出電流與輻射強度保持線性關(guān)系的范圍改造層面。

•  暗電流——脈沖探測器沒有放射源時探測器輸出的電流供給。

★ 正比計數(shù)器

優(yōu)點 （與電離室相比）：

•  脈沖幅度較大；

•  靈敏度較高經驗分享；

•  乃沖幅度幾乎與原電離的地點無關(guān)解決方案。

缺點 ：脈沖幅度隨工作電壓變化較大，且容易受外來電磁干擾有力扭轉，因此上高質量，對電源的穩(wěn)定度要求也較高（≤ 0.1% ）。

★ G-M 計數(shù)器

在核物理發(fā)展的早期 G-M 計數(shù)器曾是使用最廣的輻射探測器廣度和深度。至今深入交流，在放射性同位素應(yīng)用和劑量監(jiān)測工作中，仍是常用的探測元件加強宣傳。

分類 （按充氣的性質(zhì)）：

•  充純單原子或雙原子分子氣體——如惰性氣體或 H 2 雙向互動， N 2 等，稱為非自熄計數(shù)器設計能力，它使用不方便品牌，很少采用了。

•  充單原子分子與多原子分子的混合氣體或純多原子分子氣體——稱為自猝熄計數(shù)器更為一致。按猝熄氣體又可分為有機自猝熄和鹵素自猝熄計數(shù)器等形式。

G-M 計數(shù)管的 特性 ：

（ 1 ）坪曲線； a. 起始電壓研究與應用； b. 坪斜飛躍； c. 坪長。

（ 2 ）死時間全面協議、恢復(fù)時間和分辨時間重要部署；

（ 3 ）計數(shù)管的探測效率；

（ 4 ）計數(shù)管的壽命工具；

（ 5 ）計數(shù)管的溫度效應(yīng)智慧與合力。

G-M 計數(shù)器探測射線的 優(yōu)點 ：

•  靈敏度高喜愛；

•  脈沖幅度大；

•  穩(wěn)定性高開放要求；

•  計數(shù)器的大小和幾何形狀可按探測粒子的類型和測量的要求在較大的范圍內(nèi)變動向好態勢；

•  使用方便、成本低廉服務機製、制作的工藝要求和儀器電路均較簡單貢獻力量。

缺點 ：

•  不能鑒別粒子的類型和能量；

•  分辨時間長更多可能性，約 10 2 μ s 去創新，不能進行快速計數(shù)；

•  正常工作的溫度范圍較芯o迫性。�鹵素管略大些）結構； （ 4 ） 有亂真計數(shù)。

★ NaI(Tl) 單晶γ譜儀

組成單元：

•  閃爍探頭多元化服務體系；

•  高壓電源規劃；

•  線性放大器；

•  脈沖幅度分析器深度。

★ 金硅面壘半導(dǎo)體探測器

主要用于 測量短射程的帶電粒子的能譜 帶動擴大。它的時間響應(yīng)速度與閃爍探測器差不多，所以可用來作定時探測器開拓創新。它的本底很低持續發展，適于作低本底測量。

優(yōu)點 ：

（ 1 ）能量分辨率高促進善治；（ 2 ）設(shè)備簡單擴大；（ 3 ）使用方便。

缺點： 靈敏體積不能做得很大發揮效力，因而限制了大面積放射源的使用新格局。

★ 高純鍺（ HPGe ）探測器

靈敏區(qū)比金硅面壘探測器厚，可用它探測β或γ射線的能譜安全鏈。主要用于 測量中顯示、高能的帶電粒子 （能量低于 220 MeV 的α粒子，低于 60MeV 的質(zhì)子和能量低于 10MeV 的電子）和能量在 300keV 至 600keV 的 X 射線和低能γ射線 真正做到。

主要性能 ：

•  能量分辨率科普活動； HPGe 探測器主要用于測量γ射線的能譜，其能量分辨率較高強化意識；

•  探測效率長期間； a. 絕對全能峰探測效率ε p b. 相對效率；

•  峰康比與峰形狀現場；

•  電荷收集和時間特性高端化；

•  中子輻照損傷力量。

★ 鋰漂移硅探測器

主要是用于 低能γ射線和 X 射線的測量 。在以上三種半導(dǎo)體探測器中效果，它的靈敏區(qū)最厚使用。近年來雖然 Ge(Li) 探測器已被 HPGe 探測器所取代合規意識，然而 Si(Li) 仍然起著重要作用密度增加。