放射化学第7讲(核测量仪器)ppt课件.ppt

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1、放射化学Radiochemistry2021/8/17C.L.Liu核辐射探测探测核辐射的基本原理及方法；气体探测器；气体电离室的电流-电压曲线；电离室的结构；闪烁探测器；闪烁谱仪的射线能谱分析。2021/8/17C.L.Liu辐射的探测研究和应用放射性核素：1、需要了解荷电离子的种类、数量、能量及有关性质；2、要求对核辐射进行探测和记录。放射性测量装置通常由核辐射探测器和信号处理系统组成；核辐射探测器包括灵敏介质和结构部分；射线与灵敏介质相互作用并损失能量，该能量被灵敏介质转换为光、电、热或化学信号；光、电、热、或化学信号被处理系统分析和记录。2021/8/17C.L.Liu核辐射探

2、测核辐射探测器信号处理系统{灵敏介质结构部分}光、电、热、化学信号放射性测量装置框图{2021/8/17C.L.Liu探测核辐射的基本原理及方法利用射线通过物质时的电离作用；（气体探测器和半导体探测器）射线通过某些物质时所产生的荧光、热释光或契伦科夫辐射；（闪烁探测器，热释光探测器、玻璃探测器、契伦科夫辐射探测器）射线与某些物质的核反应或弹性碰撞产生的易于测量的次级粒子；（主要用于中子的探测。中子与含氢物质中的氢原子核弹性碰撞，将氢原子核从分子中击出。测量反冲质子的电离和激发推断中子的数量）2021/8/17C.L.Liu探测核辐射的方法射线所携带的电荷；（早期使用的验电器）射线的能量在

3、物质中所产生的热效应；（射线在物质中损失的能量最终可以转化为热能。量热计）射线与物质作用产生的化学变化（径迹探测器、核乳胶及化学计量计）2021/8/17C.L.Liu气体探测器2021/8/17C.L.Liu气体探测器气体探测器以气体为探测介质。入射粒子使气体电离产生电子-正离子对；电子和正离子对在电场中迁移产生电信号。依据工作条件不同，气体探测器分为：电离室、正比计数器、盖革-弥勒(G-M)计数器和其他探测器。2021/8/17C.L.Liu气体探测器在核科学研究的早期，气体探测器起到了非常重要的作用，是当时主要使用的探测器；20世纪50年代后，由于闪烁探测器和半导体探测器的发展，气

4、体探测器被逐步取代；目前，气体探测器在高能物理、重粒子物理、辐射剂量学等领域仍然有广泛应用。2021/8/17C.L.Liu气体探测器Ion-pairs粒子：104105/cm粒子：102103/cm射线：110/cm法诺因子：1/21/3法诺修正后的方差2021/8/17C.L.Liu气体探测器电离的统计涨落决定了探测器的固有的能量分辨率的下限。例如，对于能量为5MeV的粒子，在空气中平均产生的离子对数为5106/34.98=1.43105;取F=0.3，得到均方根偏差为：2.07102;则能量分辨率的下限为：2021/8/17C.L.Liu若干气体的平均电离能w

5、和最低电离电位I0气体电离能w/eV电离电位I0/eV粒子X、射线粒子ArN2O2CO2C2H2C2H4CH4BF3Air26.30.136.390.0432.30.134.10.127.30.728.030.0529.10.125.60.334.980.0526.20.234.60.331.80.332.90.325.70.426.30.327.30.333.730.1526.40.836.60.531.50.234.90.536.00.415.815.512.514.411.612.214.52021/8/17C.L.Liu气体探测器

6、电离产生的正离子和电子的热运动产生无规则碰撞；正离子和电子相遇可能复合为中性分子；电子可能被电负性大的气体分子（H2O,O2,X2）俘获，形成重负离子；如果外加电场，正离子将向阴极迁移，电子则向阳极迁移；正离子和电子迁移的结果在外电路形成电离电流；将该电流记录下来，可实现对辐射的探测。2021/8/17C.L.Liu气体探测器测量电离电流装置示意图2021/8/17C.L.Liu气体电离室的电流-电压曲线在一个充有工作气体的密封容器内安装两个电极；中央为阳极，外壳为阴极，彼此绝缘；在两极间加电压V，测量流经负载R的电流I。I的大小与V有关。在恒定强度的辐射照射下，实验测得IV曲线出现6

7、个区段。2021/8/17C.L.LiuV(伏）电离电流-电压曲线2021/8/17C.L.Liu气体探测器I.线性关系区：（1）两极间电压较低时，正离子和电子迁移速度较慢，在被电极收集之前有可能复合。也可能形成重负离子。（2）随着电压的升高，复合的概率减小，电离电流I随电压V几乎直线上升。2021/8/17C.L.Liu气体探测器II.电离室区：（1）两极间电压继续升高，电离辐射在工作气体中产生的正离子和电子全部被收集，电子和正离