核仪器概论教学课件PPT核仪器前言与谱仪的基本概念

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1、1核仪器概论2前言1、为什么要开《核仪器概论》课？核仪器有广泛应用。工业：测料位、测厚度、称重量、测成分、……医学：诊断、治疗。农业及食品卫生：育种、保鲜、食品中放射性含量的检测。地球（星球）科学：地质勘探、地址年代测定、能源工程：核电站。公共安全及环境保护：安全检测、集装箱检测、建筑材料放射性含量的检测……科学研究：各种核物理实验，等。32、核仪器是高科技的产物、是多学科知识综合应用的成果：核物理；辐射防护；核辐射物理及探测学；模拟、数字电子技术；计算机软硬件知识；随机数学；概率统计；核能与核技术概论；等。41.1什么是“射线的能谱”？定义：测量时间内入

2、射粒子的计数随粒子能量的分布曲线，此曲线被称为能谱。一、能谱的基本概念：例一、第一章能谱测量概述5△△E△E△E△E(a）为单能α粒子能谱图。（b）为多种能量的α粒子的能谱图。例二、61.2为什么要测量“能谱”？主要目的：通过射线能谱的测量判别被测样品中存在那几种核素（或元素）及它们的含量。◇对于放射性样品核物理中告诉我们：各种核素都会发出一定特定能量的辐射粒子。7如：60CO衰变为60Ni时，会发出两种能量的γ射线，分别为1.17Mev和1.33Mev。137Cs衰变为137Ba时就只发射一种单能的γ射线，能量为0.661Mev，等。8因此测量出射线的能

3、量和强度就能判别被测样品中存在那几种核素和它们的含量，这是对放射性核素进行甄别和分析的一种重要方法，称之为“射线能谱分析”。◇对于非放射性的样品被分析样品在很多情况下本身是不带有放射性的。如：古陶瓷的鉴别。对“非放射性样品”进行成分分析通常可采用“X荧光分析”、“中子活化分析”等方法。9“X荧光分析”的简单原理以一定能量的光子、电子、质子、α粒子等轰击样品。使原子电离或激发。当原子内壳层电子被电离时，该壳层留下空位。原子处于激发态。外壳层电子向内壳层跃迁使原子回到基态，同时以特征X射线的形式释放出跃迁能量。10因各种元素的特征X射线的能量都有其确定的值，因

4、此可用X射线能谱仪分辩出不同元素的特征X射线，再测量其强度，从而确定待测元素的种类及含量。例1：用X光管激发空气过滤膜测得的X射线能谱，从图中可知空气中存在的各种元素及含量例2：是某病人的血样分析，从图中可知患者有铅中毒症。11例：利用中子活化技术研究某地区的大气扩散规律。可将非放射性的铟燃烧产生铟雾，然后在不同取样点收集铟的沉降，把取来的样品放在反应堆中辐照，铟及空气尘埃中的其它物质都被中子活化，依靠Ge(Li)探测器的高分辨率，可以不经过化学分离而直接从样品的γ谱中分出铟的特征γ射线来，并依据其强度来确定样品中铟的含量。利用这种方法来测定大气中铟的浓度

5、，其灵敏度可达到10－10～10－9g／L。“中子活化分析”是利用中子与待测样品发生核反应，产生放射性核素，再测量其放射性的活度和能谱，从而确定待测样品的元素成分和含量。12二、谱仪中的基本概念2.1谱仪有着十分广泛的应用本课中要讲述的“谱仪”是能测量放射性能谱的仪器，是核仪器中非常重要的仪器设备。其主要功能为：对探测器输出信号携带的能量信息进行一系列复杂的处理后得到被测核素的能谱，进而得到被测样品中核素（或元素）的种类与含量。◇在核物理研究工作中。◇在核工程技术中。◇在放射性分析、活化分析及X射线荧光分析技术领域中。13○考古－古代陶瓷分析利用X射线荧光

6、分析法和能谱仪可对古陶瓷器的化学元素成分进行分析。我国发射绕月卫星卫星上将携带X射线和γ射线谱仪，用以判断和分析月球表面的各种不同元素。○地球或其它星球的物理研究工作14○中华人民共和国卫生部制定的相关标准中：环境与生物样品的放射性测量环境样品（大气、水、土壤及其他固体，疑被污染的各类场所）空气取样装置低本底α、β测量仪低本底α能譜议γ能譜议环境X、γ剂量率议灰化装置生物样品（粮食、蔬菜、水果等食品，动物、人体组织和器官，毛发等）低本底α、β测量仪低本底α能譜议γ能譜议环境X、γ剂量率议灰化装置核设施与辐照装置等大型设施检测（核电站、核反应堆、辐照加工装置

7、、中(高)能加速器）X、γ剂量率仪放疗剂量仪γ能譜仪低本底α、β测量仪低本底α能譜仪环境X、γ剂量率仪低本底液闪测量仪中子测量仪含放射性产品检测建筑及装饰材料的放射性测量环境X、γ剂量率仪γ能谱仪含放射性产品和伴生X射线电器产品检测环境X、γ剂量率仪γ能谱仪低本底α、β测量仪152.2在谱仪中谱曲线形成的大致过程：①辐射探测器接收粒子能量，并将其转变成脉冲幅度h，其幅度大小要与入射粒子的能量E成正比关系。即h∝E。②再将脉冲按幅度大小分类，分别记录各类幅度的脉冲数目。最终可得到测量时间内入射粒子的计数随粒子能量的分布曲线即“能谱”。16③实际谱曲线中的几个

8、概念a、从谱的形成过程可知：能谱是测量了大量粒子以后得到的统计结果