核辐射传感器..教学提纲.ppt

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1、核辐射传感器..核聚变就是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核，核裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核，在这个变化过程中都会释放出巨大的能量,前者释放的能量更大，大家熟悉的原子弹则是用裂变原理造成的目前的核电站也是利用核裂变而发电。核裂变虽然能产生巨大的能量，但远远比不上核聚变，裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，而且遗害千年的废料也很难处理，核聚变的辐射则少得多，核聚变的燃料可以说是取之不尽，用之不竭。核衰变（nucleardecay）是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程9.1.1核辐射的特性α射线

2、,带正电荷的高速粒子流;β射线,带负电荷的高速粒子流—电子流;γ射线,一种光子流，不带电，以光速运动，由原子核内放射出;X射线,由原子核外的内层电子被激发而放出的电磁波能量;测量技术常用四种核辐射源:α、β、γ射线源和X射线管。辐射源的特性1．源强度A它用单位时间内发生的裂变数来表示，用居里作为强度单位。1居里对应于每秒钟内有3.700×1010个原子核衰变。每秒钟产生3×1010次核衰变的放射性物质，称其源强度A为1居里。居里的单位太大，也常用毫居或微居里来表示。9.1.1核辐射的特性辐射源的特性2．核辐射强度J单位时间内在垂直于射线前进方向的单位截

3、面积上穿过的能量的大小，称为核辐射强度J0一个点源照射在面积为S的检测器上，其辐射强度J0为9.1.1核辐射的特性r0--辐射源到检测器之间的距离；A--源强度；C--在源强度为1居里时，每秒放射出的粒子数；K--次裂变放射出的射线数；S--检测器的工作面积。如果知道粒子的能量，则辐射强度的计算公式为J0=A﹡C﹡E×1.6×10-13(W/m2)E--粒子的能量(MeV)核辐射线与物质的相互作用1．电离作用：带电粒子和物质互相作用的主要形式。射程：带电粒子在物质中穿行时其能量逐渐耗尽而停止运动，其穿行的一段直线距离(起点和终点的距离)叫粒子的射程。射

4、程是表示带电粒子在物质中被吸收的一个重要参数。α粒子质量大，电荷也大，因而在物质中引起很强的电离，射程很短。一般α粒子在空气中的射程不过几厘米。在固体中不超过几十微米。β粒子质量小，其电离能力比同样能量的α粒子要弱，同时容易改变运动方向而产生散射。实际上，β粒子穿行的路程是弯弯曲曲的。γ光子电离的能力就更小了9.1.1核辐射的特性E--带电粒子的能量；ΔE--离子对的能量；A--源强度；C--在源强度为1居里时，每秒放射出的粒子数。核辐射线与物质的相互作用2．核辐射的吸收和散射一个细的平行的射线束穿过物质层后其强度衰减经验公式：9.1.1核辐射的特性J

5、--穿过厚度为xmm的物质后的辐射强度；J0--射入物质前的辐射强度；x--吸收物质的厚度；μm--物质的质量吸收系数；ρ--物质的密度。Eβmax--β粒子的最大能量。β射线的质量吸收系数近似公式：核辐射线与物质的相互作用3.散射问题β射线在物质中穿行时容易改变运动方向面产生散射现象。尤其是向反方向的散射即反射。反射的大小取决于散射物质的厚度和性质散射物质的原子序数Z越大，则β粒子的散射百分比也越大。反射的大小与反射板的厚度有关：9.1.1核辐射的特性Js--反射板为xmm时，放射线被反射的强度；Jsmax=f(Z)--当x趋于无穷大时的反射强度μ(

6、s)--取决于辐射能量的常数具有相同核电荷数，而有不同质量数的原子所构成的元素称为同位素。假如某种同位素的原子核在没有任何外因作用下自动变化，衰变中将放射出射线，这种变化称为放射性衰变，这种同位素称为放射性同位素。9.1.2测量中常用的同位素9.2核辐射传感器核辐射传感器的工作原理是基于射线通过物质时产生的电离作用，或利用射线能使某些物质产生荧光，再配以光电元件，将光信号转变为电信号。可做为核辐射传感器的有：电离室和比例计数器；气体放电计数器；闪烁计数器；半导体检测器。电离室电离室是利用射线对气体的电离作用而设计的一种辐射探测器，它的重要部分是两个电极

7、和充满在两个电极间的气体。气体可以是空气或某些惰性气体。电离室的形状有圆柱体和方盒状。闪烁计数器物质受放射线的作用而被激发，在由激发态跃迁到基态的过程中，发射出脉冲状的光的现象称为闪烁现象。能产生这样发光现象的物质称为闪烁体。闪烁计数器先将辐射能变为光能，然后再将光能变为电能而进行探测，它由闪烁体和光电倍增管两部分组成。核辐射厚度计原理方框图核辐射液位计原理框图这是一种基于物质对射线的吸收程度的变化而对液位进行测量的物位计。当液面变化时，液体对射线的吸收也改变，从而就可以用探测器的输出信号大小来表达液位的高低9.3核辐射传感器的应用举例核辐射传感器用来

8、检测厚度、液位、物位、转速、材料密度、重量，气体压力、流速、温度及湿度等参数，也可用于金属材料