电离辐射剂量与防护学习教学教案第四章量热计和化学剂量.ppt

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1、第四章量热计和化学剂量计第一讲量热剂量学电离辐射在物质中沉积能量量热法是测定D的最直接最基本的方法。量热计的响应原则上与辐射的品质无关，因此量热计常用作绝对测量装置。测量过程繁琐，速度缓慢，不适合快速现场测量。电离辐射授与能热能沉积（物体升温）位能沉积（晶格位移或缺陷）SSNTD、TLD剂量计量热剂量计等沉积形式、原理和分类1.与量热计相关的概念(1)热损：在材料中消耗的辐射能与相应的热能之差。若Δm是体积元质量，是电离辐射授与小体积元的平均能量，ΔEn是Δm中以热能形式出现的能量，ΔEs是热损

2、，则:定义TDF为热损因子（thermaldefectfactor)。讨论：﹡当辐射引起的化学反应或晶格缺陷贮有能量，损失为正，TDF大于1；当辐射引起的化学反应或晶格缺陷放出能量，热损为负，TDF小于1。﹡TDF跟辐照过程和材料有关，在设计量热计时，应选用热损小到可以忽略，或者能够以足够的精确测定的那些材料。(2)吸收体（芯体）：在量热计中测量D的介质元。2.量热计的类型及其工作原理量热计可分为如下几种类型：绝热型、动态型、稳定型、等温型、准绝热型(1)绝热型量热计量热计芯体不与外界发生热交换

3、，且不发生相变。若芯体材料的比热容量为C，则：通常外壳与芯体的材料不同，故根据腔室理论有：注意：外壳已经提供了带电粒子平衡条件。(2)动态型量热计吸收体与外壳之间存在着温差，芯体与外界发生热交换，热交换的多少跟两者之间的温差和持续时间有关，即满足牛顿冷却定律：S为芯体表面积当物体表面与周围存在温差时，单位时间从单位面积（S）散失的热量与温差成正比，K：传热系数(3)稳态型量热计保持外壳的温度恒定不变，也保持不变，则芯体温度故有：达到某一值后不再变化，此时，(4)等温型量热计（5）准绝热型量热计（

4、计算时采用5.5式）如果测量过程中外界环境温度难以保持和测量物质融化温度相一致，则：原理和绝热量热计类似，但计算公式需要采用动态性量热计的进行修正。二．温度测量（量热计测量和温度控制的关键环节）单位吸收剂量产生的温升很小，比如对于水为2.4×10-4kGy-1，所以测量装置要非常灵敏。1.热敏电阻测温2.热电偶测温差说明﹡为了不引起辐射场畸变和减少对量热计测量结果修正的不确定因素，量热计内引入的不同物质的质量一般小于吸收体质量的千分之几。﹡为了尽快达到平衡，减少温度滞后，测量元件必须做得很小很细

5、（热电偶直径可以小到0.05mm），主要原因是测温元件的原子组成与量热计吸收体的相差较大。热电偶测温差P138图5.3热电堆测温差。温升能引起溶液电导的改变，大小可由灵敏电桥测量。温升使透明液体的折射率下降，用全息照相干涉仪测局部变化。3.其它测量方法三、量热计的校准（比较法）2.绝热型量热计的电校准用热敏电阻测吸收体温度。若热敏电阻起始值为Rc，刻度结束后阻值的变化为ΔRc,e，则ΔRc,e/Rc为电校准时的响应。1.比较法假设电能的效果与辐照的效果相等的前提下：1）给量热计输入可以精确测量的

6、电能，电能将会转换为确定的热能E1，量热计的响应为R1；2）将R1与受辐射照射时的响应将R2进行比较。Ee/Δm相当于吸收剂量D定义电校准时的刻度因子Nc，则：在有热损时，一般情况下，3.等温型量热计的电校准要同时确定γ、Sk，需进行两次测量：由：得：四、基准的传递量热计作为绝对测量装置处于剂量学测量仪器刻度链的顶点。1.参考介质中剂量计的刻度，及刻度因子的获得若Dr是量热计测得的参考材料中的吸收剂量，将待刻度剂量计放在参考介质，并接受同样照射，其测得的吸收剂量为Di.r若待刻度剂量计响应为Ri

7、.γ，则其刻度因子Ni.γ为：2.待测介质m中吸收剂量的测定设剂量计的响应为Ri.m，则剂量计的吸收剂量是Di.m:确定Di,m后，介质中的吸收剂量Dm为:上式显示，Dm与基准值Dγ联系起来了，这就是基准传递的过程。五、量热式剂量测量方法的优缺点1、它们可以做成绝对测量仪器，由其自身的固有性质能做到这一点，或者借助电-热标定方法来做到。2、在任何剂量测量技术中，就吸收剂量测量中涉及的能量测量而言，温度升高的测量最接近于直接测量方法。仅需对相当小的放热或吸热化学反应及热泄漏做修正，而这些修正量往往

8、是微乎其微的。3、几乎任何吸收物质（固体或液体）都可以用作量热计的灵敏体积——只要有较好的导热性及确知的热亏损。4、在绝热条件下，量热计的响应与剂量率无关，这是其固有的性能，故随着剂量率的增加，由于在剂量传递的过程中热泄漏变得可以忽略了。在高剂量率的情况下，其他剂量计表现有饱和效应，量热计却处于其最好的状态。优点：5、量热计能把不同类型的辐射（如中子和γ）贡献给灵敏体积的能量加起来，当热损方面的差别可忽略时，各种类型的辐射贡献给灵敏体积的能量的加权因子为1。（和辐射品质无关性）6、量热计无LET