南华大学《核辐射探测学》教学课件 第一章 核辐射探测原理

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1、南华大学核辐射探测学绪论本课程的名称“核辐射探测”，采用教材是北大、清华、普复旦三校合编的《原子核物理实验方法》。由此可见，这门国屈课讲授的是核辐射探测的实验方法或者说是核辐射测量技术。：师它是“核工程与核技术”专业的一门主干课程。它的主要内老课容有四个方面：授核辐射探测原理核辐射探测器核辐射探测方法核辐射测量中的误差处理所谓核辐射是指核物理中已讲授过在各种核跃迁中释放出的辐射，包括、、、n、p等微观粒子。2019-1-121南华大学核辐射探测学所谓核辐射探测就是对这些核辐射如何找到它、测量它，测量后的数据

2、及其误差如何处理。普国屈：师对于不同的核辐射使用不同的探测仪器，不同的测量老课采用不同的实验测量方法（或探测技术）。授学习这门课，要求大家课堂上认真听，不懂就要问，独立做作业，以科学严谨的态度做实验。通过本课程的学习，希望大家能够掌握探测原理，熟悉各种探测器，会运用不同的测量方法达到不同的测量目的。为学习后续课程和以后的工作打下良好的基础。2019-1-122南华大学核辐射探测学第一章核辐射探测原理什么是核辐射和核辐射探测？所谓核辐射是指在各种核跃普迁中，从原子核中释放出来的辐射，包括辐射、中子辐射、国屈：

3、和辐射等。在本课程中所涉及的探测对象除核辐射外，还师老包括X射线、质子和其它重带电粒子。由于它们本身具有波粒课授二象性，所以也将它们称为粒子或射线。而核辐射探测主要是用各种类型和规格的核辐射探测器记录粒子数目，测定放射源的活度，确定粒子的质量、电荷、寿命、能量以及动量等。第一节带电粒子探测原理在核辐射探测原理中，最基本的是利用带电粒子在物质中对物质原子产生的电离和激发效应或快速轻带电粒子穿过物质时的电磁效应。2019-1-123南华大学核辐射探测学一、带电粒子与物质的相互作用机制带电粒子进入物质后，与物质原

4、子的相互作用机制有以下四种：普国屈1、带电粒子与靶物质原子中核外电子的非弹性碰撞：师具有一定动能的带电粒子进入物质（称为靶物质），从老课靶物质原子近旁掠过时，入射带电粒子和靶原子的核外电子授之间的库仑作用，使电子受到吸引或排斥，从而使电子获得一部分能量。如果传递给电子的能量足以使电子克服原子的束缚，那么这电子就脱离原子，成为自由电子。这时靶原子就分离成自由电子和一个失去了电子的原子——正离子，这种过程称为电离。原子最外层的电子受原子核的束缚最弱，故这些电子最容易被击出。电离过程发射出来自由电子，有的具有足够

5、的动能，可继续与其它靶原子发生相互作用，进一步产生电离，这些高速电子被称为射线。如果内壳层电子被电离，2019-1-124则南华大学核辐射探测学在该壳层留下空位，外层电子向内层跃迁，同时放出特征X射线和俄歇电子。普如果入射电子传递给电子的能量较小，不足以使电子摆国屈脱原子核的束缚成为自由电子，但可以使电子从低能级状态：师跃迁到高能级状态（使原子处于激发状态），这种过程称为老课激发。受激原子是不稳定的，会很快（10-19~10-6S）退激至授基态，退激时，释放出来的能量以光的形式发射出来，这就是受激原子的退激

6、发光现象。带电粒子与靶物质原子中的核外电子的非弹性碰撞，导致靶原子的电离或激发而损失能量，称之为电离损失。从靶物质核外电子对入射粒子的阻止作用来说，可称为电子阻止。绝大多数探测器都是利用电离和激发效应来探测入射粒子的。2019-1-125南华大学核辐射探测学2带电粒子与靶原子中核外电子的弹性碰撞入射带电粒子也会与靶原子中的核外电子发生弹性碰撞。核外电子的库仑力作用，使入射粒子运动方向发生普国改变，入射粒子损失的能量一般小于靶原子中电子的最屈：低激发能，电子的能量状态没有发生变化。这种相互作师老用方式只对极低

7、能量（如100ev)的粒子入射时才要考课授虑，其它情况下可以忽略掉。3带电粒子与靶原子核的非弹性碰撞入射带电粒子靠近靶物质的原子核时，它与原子核之间的库仑作用，使入射粒子受到吸引或排斥，结果使入射粒子的速度和方向发生改变，伴随着发射电磁射（称作韧致辐射）或在特定条件下使物质产生定向极化而随之发射电磁辐射（称作切伦科夫辐射）。重带电粒子（如粒子、质子和其它离子）还可以使靶原子核从基态激发到激发态，这称之为库仑激发。2019-1-126南华大学核辐射探测学入射带电粒子与原子核发生非弹性碰撞，以辐射形式损失能量，

8、称之为辐射损失。粒子与物质相互作用时，辐射损失是重要的一种能量损失方式。普国4带电粒子与靶原子核的弹性碰撞屈：入射带电粒子靠近靶原子核时，由于库仑作用，带师老电粒子的运动方向发生改变，靶原子核不激发也不发射课授电磁辐射。但是入射带电粒子会转移一部分动能给原子核，靶原子核获得能量发生反冲，产生晶格原子位移形成晶格原子缺陷，造成辐射损伤。入射带电粒子与靶物质以生相互弹性碰撞引起入射带电粒子的能量损失称之为核碰撞能量损