电离辐射通常又称为放射性辐射 [2] ,由于这类辐射发生的能量较高,可以引起周围物质的原子电离,故称之为电离辐射。在辐射防护领域,电离辐射是指在生物物质中产生离子对的辐射。电离辐射根据组成的粒子本质不同,可分为α、β、γ(X )、n 等辐射。电离辐射的来源可以是放射性核素(包括天然的和人工生产的),也可能是核反应装置,如反应堆、对撞机、加速器、核聚变装置等等,也可以是用于医学诊断和的X 射线机。
核仪器是用于监测电离辐射的仪器(电磁辐射则要用场强仪、频谱仪等仪器)。核仪器可以粗略如下分类:
1 、按测量对象性质分
α测量仪:带电粒子测量仪
β测量仪:带电粒子测量仪
γ测量仪
n 测量仪
由于不同粒子与物质作用的机理不同,因此对不同粒子采用不同的传感器。它们不外可分为气体、闪烁、半导体传感器等。
2 、按监测目的分:
粒子强度仪:(总α、总β、总γ 、中子)仅与粒子数相关,与能量无关。
剂量仪:主要指贯穿辐射、γ 、x 和中子,不仅与粒子数相关,与能量也有关,但无法区分是哪种核素。
谱仪:(α、β、γ、x 、中子),区分各种不同的放射性核素,并可以与内置数据库和正确的刻度方法结合确定各种核素的强度及剂量。
3 、按监测用途分:
入口探测器:(行人、车辆、火车、行李包裹、货物、集装箱等)用于出入境检验检疫以及国土安全。
场所(固定点)剂量仪:用于发现监测区域异常排放,对用源场所的剂量进行监控、。
巡测剂量仪:用于核环境、核安全,寻找放射源,发现特殊核材料个人剂量仪:用于从事核安全、核反恐人员的个人剂量监测及核素识别仪:用于识别放射性同位素及特殊核材料的种类并确定其强度,它可分实验室用以及便携式两种。
核废物监测仪:用于核设施、核电站等,对核废物监测并分类表面污染监测仪:有监测路面(车载)、全身及工作衣表面(固定),桌面或任何工作区域局部表面(携带式)。
气体及气溶胶测量仪:测氡气、钍射气、Xe 等惰性气体等流出物监测系统:用于核电站等大型核设施
核成像系统:大型核仪器,采用辐射源和传感器组合,对监测目标扫描成像
其他辅助设施:如自动气象站,气溶胶采样设备、无线电定位系统、车载设备等。
MR-50辐射探测仪,如何测量辐射
“MR-50辐射探测仪”用一支盖革管-弥勒计数管来探测辐射。每次当辐射通过盖革管时,盖革管产生一个脉冲电流并引起电离。这样每一次脉冲都被电路探测到且记为一个计数。”MR-50辐射探测仪”辐射探测仪按照您选择的模式来显示读数。
由于放射性的随机性,仪器检测到的计数每分钟都在变化。取一段时间内的平均值更加精确,时间越长越精确。参见第三章“总量/加权操作模式”的细节。
2.预防措施
要使仪器保持良好状态,请小心使用和阅读下面内容:
? 不要将仪器接触放射性表面或材料,这样才不会污染”MR-50辐射探测仪”辐射探测仪。
? 不要将仪器置于50°C以上的高温下,不要长时间将仪器暴晒在太阳下。
? 不要弄湿仪器。水会损坏电路板和盖革管的云母表面。
? 不要将仪器置于微波炉里。它不能测微波,可能会损坏仪器或微波炉。
? 本仪器可能对无线频率,微波,静电乃至电磁场均有感应,但不能正常工作。
? 如果想搁一段时间再用,可将电池取出,防止电池腐蚀。
? 电量不足(空格)时请更换电池。
3.探测器简介
“MR-50辐射探测仪”用1支2英寸的盖革管,通常称为“烤饼管”。在仪器背面,屏幕称为视窗。它允许不能通过塑料盒的α射线以及低能量的β、γ射线渗透到盖革管的云母表面。
注意:盖革管的云母表面易脆。切勿用手指或其他硬质物碰触视窗,以免损坏盖革管。
气体探测器以气体为工作介质, 由入射粒子在其中产生的电离效应引起输出信号的探测器。
特点
气体探测器的突出优点: 探测器灵敏, 体积大小和形状几乎不受限制, 没有核辐射损伤或极易恢复以及运行经济可靠等。
包括种类
气体探测器通常包括3类处于不同工作状态的探测器: 电离室、正比室和G - M 管。它们的共同特点是通过收集射线穿过工作气体时产生的电子-正离子对来获得核辐射的信息。G - M 计数管是由盖革( Ge iger)和弥勒( Muller) 发明的一种计数管,使用非常广泛, 其突出特点是制造简单、价格便宜、使用方便; 其缺点为死时间长、仅能用于计数。现在的中子检测器采用的是正比计数器, 所用材料以前是BF3, 现一般为3He。
闪烁探测器
原理
闪烁探测器是利用辐射在某些物质中产生的闪光来探测电离辐射的探测器 [3] 。
组成
闪烁探测器的典型组成: 闪烁体、光导、光电倍增管、管座及分压器、前置放大器、磁屏蔽及暗盒等。
工作过程
( 1)辐射射入闪烁体使闪烁体原子、分子电离或激发, 受激原子退激而发出波长在可见光的荧光;
( 2)荧光光子被收集到光电倍增管( PMT )的光阴极, 通过光电效应打出光电子;
( 3)电子倍增, 并在阳极输出回路输出信号。
种类
( 1) 无机闪烁体: 无机晶体( 掺杂) NaI( T l)、C s(T l)、ZnS( Ag)等
( 2)有机闪烁体: 有机晶体;
有机液体闪烁体及塑料闪烁体等
( 3)气体闪烁体: A r, Xe等。
半导体探测器
半导体探测器给辐射探测器的发展, 尤其对带电粒子能谱学和??射线谱学带来重大飞 [4] 跃。
?? 原理
带电粒子在半导体探测器的灵敏体积内产生电子- 空穴对, 电子- 空穴对在外电场的作用下迁移而输出信号。其探测原理和气体电离室类似, 有时也称为固体电离室。
?? 特点
线性响应好、能量分辨率; ??射线探测效率较高, 可与闪烁探测器相比。半导体探测器广泛地应用在各类射线的检测仪器上, 特别是在??能谱测量领域, 有着不可替代的作用。
常见探测器
个人辐射检测仪
该仪器体积小巧 [1] , 用于佩带在人体躯干上用来测定佩带者所受X 和??辐射外照射个人剂量当量和个人剂量当量率, 主要用途是用于放射性工作人员的个人防护。它可以探测佩带位置当时的剂量当量率, 也可以探测所设定的一段时间内的剂量当量, 并能设置值以声、光或振动进行。测量能量范围为50keV 到1. 5MeV。
医学用途(X射线)
伦琴发现X射线后仅仅几个月时间内,它就被应用于医学影像。1896年2月,苏格兰医生约翰·麦金泰尔在格拉斯哥皇家设立了世界上个放射科。
放射医学是医学的一个专门领域,它使用放射线照相术和其他技术产生诊断图像。这可能是X射线技术应用广泛的地方。X射线的用途主要是探测骨骼的病变,但对于探测软组织的病变也相当有用。常见的例子有胸腔X射线,用来诊断肺部,如肺炎、肺或肺气肿;而腹腔X射线则用来检测肠道梗塞,
自由气体(free air,由于内脏穿孔)及自由液体。某些情况下,使用X射线诊断还存在争议,例如结石(对X射线几乎没有阻挡效应)或肾结石(一般可见,但并不总是可见)。
借助计算机,人们可以把不同角度的X射线影像合成成三维图像,在医学上常用的电脑断层扫描(CT扫描)就是基于这一原理。
X射线穿透能力与其频率有关,利用其容易被高原子序数材料吸收的特点,防护上一般可用2-3mm左右的铅板加以屏蔽。
美国艾伯特.C.盖瑟(英语:Albert C. Geyser)曾利用X射线制造出美容除毛机并建立崔可公司,但因为辐射使他罹患,后为避免扩散,他切除了右手,而X射线的美容除毛机也导致数百万名妇女出现、、感染、溃疡,甚至皮肤等症状。 [2]
核(γ射线)
一般来说,核(比如原、的)的杀伤力量由四个因素构成:冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由强γ射线和中子流组成。由此可见,核本身就是一个γ射线光源。通过结构的巧妙设计,可以缩小核的其他硬杀伤因素,使的能量主要以γ射线的形式释放,并尽可能地延长γ射线的作用时间(可以为普通核的三倍),这种核弹就是γ射线弹。 [3]
与其他核武器相比,γ射线的威力主要表现在以下两个方面:一是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短,频率高,因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大,当人体受到γ射线的辐射剂量达到200-600雷姆时,人体造血器官如骨髓将遭到损坏,白血球严重地减少,内、头发脱落,在两个月内的概率为0-80%;当辐射剂量为600-1000雷姆时,在两个月内的概率为80-100%;当辐射剂量为1000-1500雷姆时,人体系统将遭破坏,发生腹泻、发烧、失调,在两周内概率几乎为100%;当辐射剂量为5000雷姆以上时,可导致中枢系统受到破坏,发生、震颤、失调、嗜眠,在两天内的概率为100%。二是γ射线的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器,它比中的威力大得多。中是以中子流作为攻击的手段,但是中子的产额较少,只占核放出能量的很小一部分,所以杀伤范围只有500-700米,一般作为战术武器来使用。γ射线的杀伤范围,据说为方圆100万平方公里,这相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此,它是一种极具威慑力的战略武器。
γ射线弹除杀伤力大外,还有两个突出的特点:一是γ射线弹无需引爆。一般的核弹都装有高爆和,所以储存时易发生事故。而γ射线弹则没有引爆,所以平时储存安全得多。二是γ射线弹没有效应。进行这种核试验不易被测量到,即使在敌方上空也不易被觉察。因此γ射线弹是很难防御的,正如美国国防部长科恩在接受德国《世界报》的采访时说,“这种武器是无声的、具有瞬时效应”。可见,一旦这个“悄无声息”的杀手闯入战场,将成为影响战场格局的重要因素。 [4]
辐照应用(γ射线)
1.食品辐照
食品辐照是20世纪发展起来的一种专门用于食品类的保鲜技术。它是一种辐射加工技术,运用γ-射线的照射对食品进行加工处理,在能量的传递和转移过程中,产生强大的理化效应和生物效应,从而达到杀虫、、保持营养品质及风味和延长货架期的目的。
2.工业辐照
工业辐照也是辐照的一种具体应用,即通过辐照,使高分子材料之间的长线形大分子之间通过一定形式的化学键连接形成网状结构。它可以使高分子之间的束缚力大大增强,进而增强材料的热稳定性,阻燃性,化学稳定性,耐滴流性,强度和耐应力开裂。工业辐照的方式有很多种,如x射线,高速电子流等。应用的领域主要有建筑布线、汽车用线、耐热电子线材和**领域等。
3.辐照
辐照是用钴-60的γ射线使微生物受到不可恢复的损伤和破坏,从而达到
目的的加工手段。辐照是国内外采用γ射线对用品的能保证质量的手段。经辐照的用品包括金属制品、塑料制品以及一次性使用的高分子材料用品等,共计上千种,具体包括一次性器、外用手术刀、骨挫、避孕环、胶布、绷带、卫生纸、卫生巾、儿童卫生用品等。
4.品辐照
大部分的中成及部分西均可以采用辐照方法进行,特别是对一些不耐高温、成分易挥发的粉和中成尤为适用。辐照不会引起被辐照物温度的明显升高,是一种冷法,对热敏物常常是的方法。因为钴-60释放出的Υ射线有很强的穿透力,被处理品可以预先包装好,成为一种不能穿透的包装,这样经辐射后,就可以有效避免品在终使用之前的二次污染。
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