第三章放射性测量概述.ppt

第三章 放射性测量 第一节 射线与物质的相互作用 放射性同位素放射出的射线碰到各种物质的时候，会产生各种效应，它包括 射线对物质的作用和物质对射线的作用两个相互联系的方面。 射线能够使照相底片 和核子乳胶感光；使一些物质产生荧光；可穿透一定厚度的物质，在穿透物质的过程 中，能被物质吸收一部分，或者是散射一部分，还可能使一些物质的分子发生电离； 另外，当射线辐照到人、动物和植物体时，会使生物体发生生理变化。 射线与物质的相互作用，对核射线来说，它是一种能量传递和能量损耗过程，对受照射物质来说， 它是一种对外来能量的物理性反应和吸收过程。 各种射线由于其本身的性质不同，与物质的相互作用各有特点。这种特点还常与物质的密度和原子序数有关。 α射线通过物质时，主要是通过电离和激发把它的辐射能量转移给物质，其射程很短，一个1兆电子伏（1MeV）的α射线，在空气中的射程 约1.0厘米，在铅金属中只有23微米（um），一张普通纸就能将α射线完全挡住，但α射线的能量能被组织和器官全部吸收。 β射线也能引起物质电离和激发，与α射线 的能量相同的β射线，在同一物质中的射程比α要长得多，如1MeVβ射线，在空气 中的射程是10米，高能量快速运动的β粒子，如32P，能量为1.71MeV，遇到物质，特别是突然被原子序数高的物质（如铅，原子序数为82）阻止后，运动方向会发生改变，产生轫致辐射。轫致辐射是一种连续的电磁辐射，它发生的几率与β射线的能量 和物质的原子序数成正比，因此在防护上采用低密度材料，以减少轫致辐射。β射线能被不太厚的铝层等吸收。 γ射线的穿透力最强，射程最大，1MeV的γ射线在空气中的射程约有米之远， γ射线作用于物质可产生光电效应、康普顿效应和电子对效应，它不会被物质完全吸收，只会随着物质厚度的增加而逐渐减弱。 中子：按能量可分为冷中子（En5×10-3eV）、热中子（En=0.25eV）、过热中子（0.1~0.5keV）、中能中子（0.5keV~0.2MeV）、快中子（0.2MeV~20MeV）、超快中子或相对论性中子（ En20MeV）。 与上述射线不同，中子不与吸收介质的原子核外层电子相互作用。当中子流通过物质时，它可进入吸收物质的原子核内部并与核子相互作用。其一是中子可能被原子核散射。 第二节 辐射探测器 一、辐射探测器的定义、基本原理及类型 在核物理研究及放射性同位素应用中，要探测各种辐射的存在，分辨并确定的能量、半衰期、电荷、放射性活度等性质，用来作这类工作的仪器总称为探测器。 基本原理：利用辐射与物质相互作用而产生的一些特殊现象，如电离、荧光、核反应、热效应、化学效应以及一些特殊的次级效应。 分类：按作用介质分为 气体探测器：电离室、正比计数器、G-M计数管、半导体探测 器等； 液体探测器：液体闪烁计数器、气泡室等； 固体探测器：半导体探测 器等。 按作用原理分为 累计型探测器：电流电离室、热释光探测 器、胶片剂量计等； 脉冲型探测器：脉冲电离室、正比计数器、G-M计数管、液体闪烁计数器 。 二、脉冲探测器 第三节 G-M计数管 了解放射性测量基本装置的工作原理，熟练掌握有关仪器的使用方法； 掌握G-M计数管的坪曲线的测量方法，正确选择合适的工作电压。 原理 基本测量装置的工作原理 定 标 器 G-M计数管的特性 由坪曲线，死时间，本底，效率等因素决定 坪曲线：在源强不变的情况下，脉冲计数率与作用电压的关系曲线。 坪曲线可分成三段 AB段计数率随电压增加面增加，V0称为起始电压（阀电压）。 BC段电压虽增加，计数率却几乎不改变。所以BC段称为“坪”，对应的V2-V1称为坪长。 CD段计数率随着电压的升高而急剧上升，因为到这样高的电压时，猝灭气体已逐渐失去猝灭作用而形成连续放电。 这样将造成计数管的迅速破坏。 坪坡度T：表示电压改变一伏时，计数率变化的百分比 主要测量步骤： 了解放射性测量装置的基本结构 逐渐升高计数器的电压，测量在不同电压下的计数率， 找出阀电压V0；V1，N1，V2，N2， 直到测完BC段为止，回头再测一次V0， 选取合适的工作电压， 在计数管工作电压下测本底5分钟。 影响相对测量的几个因素： 标准源的选择：要求同一核素，且两者活度相关不大； 应“在相同条件下”测量：测量设备相同、仪器工作状态相同、测量几何条件相同且重复性好； 样品盘的材料、厚度等最好也与标准源的相同。 第四节 液体闪烁计数器 一、基本原理与结构 液体闪烁计数器是利用射线对于某些荧光或闪烁体的闪光作用，这种闪光又通过光敏物质形成电子（光电子、康普顿电子、电子对），然后通过倍增放大得到可测的脉冲。 闪烁型探测器由闪烁体，光电倍增管，电源和放大器-分析器-定标器系统组成，现代闪烁探测器往往配备有计算机系统来处理测量