核辐射测量方法复习资料

1、第一章1、误差类型 偶然误差：在实际的测量中，由于某些无法控制的因素或测量的量的本身具有统计涨落的规律，使得测得的数据总是不一样，有时大，有时小，总在某一数值附近上下变化。（2）系统误差：由某未发现或未校正的影响因素造成了测量数据与另一组数据相比单向的偏大或偏小，一旦这种影响因素被校正，误差就会消失。（3）过失误差：由操作人员粗心大意或者不负责任等原因引起的误差。2、灵敏度的概念所谓灵敏度是指被测定的物理量的变化会引起测量值变化的幅度。若幅度大，说明灵敏度高；反之，若幅度小，则说明灵敏度差。3、检出限所谓检出限是指最小的探测极限。4、置信度的概念置信度是指某测量值落在某一范围内的概率。如单次测

2、量值落在之内的或然率为，即置信度为；落在内的或然率为，即置信度为；落在内的或然率为，即置信度为。5、放射性统计涨落的计数标准偏差的表示方法：6、可疑观测值的处理方法可疑观测值不可轻易舍弃，需经过初步分析判断再决定保留或舍弃。处理的方法如下：可疑值的初步判断 在发现某一次观测值与已有的观测数据相差较大时，例如大于标准差的二倍，则需要加以注意。因为误差大于的观测值出现的或然率只有。检查的内容主要包括：测试样品有无污染、损失、测量几何条件是否正确；仪器工作是否正常；电源及周围环境、温度、湿度是否在正常范围内；操作、读数、记录是否有误等等。若这些方面都没有发现问题或差错，则只有根据误差理论对数据的可靠

3、性进行判断，再决定数据的取舍。（2）舍弃的标准除去可疑数值外，将其余数值做平均值；若可疑数值与平均值之差大于，则舍弃此观测值。第二章1、放射性核素的衰变类型 衰变：放射性核素的原子核自发地放出粒子而变成另一种核素的原子核的过程称为衰变。衰变式如下：；特点：（1）衰变时放出的粒子能量是一定的； （2）有的核素衰变时放出单一能量的粒子，有的核素衰变时放出几种能量不同的粒子； （3）当衰变放出几种能量的粒子时，可伴随放出射线.衰变：放射性核素的原子核自发地放出粒子而变成另一个核素的原子核的过程称为衰变。衰变式如下：特点：（1）粒子的能量是连续分布的，形成一连续谱； （2）有一个确定的最大能量值； （

4、3）在能量约为处，曲线有一极大值，即在该处粒子的能注量率最大； （4）衰变后形成的子核常处于激发态， 原子核由激发态回到基态时放出射线， 所以衰变往往伴随放出射线； （5）有的核素衰变时放出几组不同能量的粒子，因而伴随放出几种能量的射线，与衰变相比，衰变放出的射线的能注量率大的多。衰变：放射性核素的原子核自发地放出粒子而变成另一种核素的过程称为衰变。衰变式如下：；特点：（1）粒子的能谱同样是连续的； （2）粒子被介质阻止而丧失动能时，能与介质中的电子相结合，同时辐射出两个方向相反，能量各为的光子，这种辐射称为正电子湮没辐射；（3）在衰变时，也伴随放出射线。轨道电子俘获：指原子核俘获了一个轨道电

5、子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程，经轨道电子俘获形成的子核与母核的质量数相同，但原子序数减少一位，使衰变过程可用下式表示：特点：（1）轨道电子俘获后，新形成的核素的电子层产生了空位，这个空位由外层电子（例如层电子）来填充。当能级较高的轨道电子（例如层电子）填充层电子空位时，多余的能量（等于层电子与层电子结合能之差）以射线（或称标识射线）的形式放出；（2）这个多余的能量也可以传给层电子，使之成为自由电子，即俄歇电子；（3）俄歇电子的能量也是单一的。跃迁：衰变或衰变形成的子核往往处于激发态，而激发态是不稳定的，它要直接退激或级联退激到基态，原子核由激发态跃迁到较低能态（能量较低的激

6、发态或基态）时，常常放出光子。这种原子核由激发态跃迁到较低能态，而核的原子序数和质量数均保持不变的过程，称为跃迁（或称衰变）。2、内转换现象：原子核从激发态跃迁到较低的能态或基态时，除发射光子外，还可以通过发射电子的方式来完成，即原子核将多余的能量传给壳层（层或层）电子，使电子脱离原来轨道，形成单能的内转换电子，这种现象简称为内转换。内转换过程使核素的一个电子壳层中留下了一个空位，该空位被外壳层电子填充时，会产生特征射线，甚至可导致发射俄歇电子。3、放射性现象的统计特征放射性的统计涨落现象：当我们测量某一放射性物质在相同时间间隔的计数率，其测量数据都不相同。在任何一个放射性注量率的测量中，即使

7、所有的测量条件都是稳定的，如源的放射性活度、源的位置、源与探测器间的距离、探测器的工作电压及仪器的工作状态等都保持不变，我们会发现，在相同时间内，每次测到的计数并不完全相同而是围绕某个平均值上下涨落。这种现象称为放射性计数的统计涨落。产生的原因：是微观粒子运动过程中的一种规律性现象，是放射性原子核衰变的随机性引起的。4、活度的概念放射性核素的活度是指在给定时刻，处于特定能态的一定量放射性核素在单位时间发生自发核跃迁的期望值。单位是“贝可勒尔”， 用表示。另外还有居里，居里（以表示）是放射性活度的非国际制单位，现已废除，。第三章1、自然界中的三大放射性系列铀（）系列、钍（）系列和锕铀（）系列2、

8、三大放射性系列原子序数遵循的规律铀（）系列4n+2、钍（）系列4n+3和锕铀（）系列4n3、三大放射性系列中的一些放射性核素在三个系列中部各有一个气态核素，铀系的射气是，钍系的射气为，锕系的射气为。三个系列的射气衰变子体为钋的同位素（、等），它们几乎全部放出射线而成为铅的同位素（、等），再经衰变成为铋的同位素（、等），这些铋同位素衰变时释放出能注量率大的射线，所以铋同位素是天然放射性系列中主要的辐射体。各系列衰变的最后产物是铅的稳定同位素，对应于铀系为，锕系为，钍系为。 4、铀系里面主要的辐射体铀系有四个主要辐射体：、和。其中的辐射能量总和占整个铀系核素辐射能量总和的。具有分支衰变，每百次衰变

9、中平均有次进行衰变，次作衰变，它的辐射能量总和占整个铀系核素辐射能量总和为，辐射的粒子最大能量可达，是铀系中能量最大的粒子。5、钍系主要的辐射体钍系的主要辐射体有四个：、和。每百次衰变中平均以次作衰变，以次作衰变。在次衰变中平均有次放出的粒子，这是钍系中能量最大的粒子。6、铀系里面主要的辐射体辐射出的射线的能量为、及。其中能量的光子辐射几率最大，是镭组的主要射线之一。是铀系中最主要的辐射体，它的辐射量总和占整个铀系核素辐射能量总和的，它的几条主要射线的能量为、和。铀系中能量大于的射线都是产生的。7、钍系里面主要的辐射体钍系中主要的辐射体为和，其次为和。有几条主要的能量为、及、的 射线，其中的射

10、线是钍系的主要射线之一。放出能量为的主要射线，是钍系低能谱段中的重要射线。是钍系最重要的辐射体，其辐射能量总和占整个钍系核素的辐射能量总和的，主要射线有、和，其中的射线能量最高，辐射几率又大，是钍系中一条很重要的特征射线。8、放射性核素的衰变规律放射性核素的原子核数随时间增长而呈负指数规律衰变，即：。9、描述衰变快慢的几个物理量衰变常数：从统计观点来看，每个原子核在单位时间里衰变的几率。的的单位是。半衰期：是指放射性核素数目衰减到原来数目一半所需要的时间的期望值。 半衰期与衰变常数之间关系式：衰变完成时间：定义当某核素残留的原子核数目为起始时的千分之一时，已可以认为该核素衰变完了。即一种放射性

11、核素经过个半衰期后后，可以认为该核素已衰变完了。平均寿命：平均寿命是指放射性原子核平均生存的时间。平均寿命是半衰期的倍。10、两种放射性核素的衰变规律当时，当时达到极大值，写成即单位时间内核素衰变的原子核数等于核素衰变的原子核数，此时称两核素达到放射性平衡。即经过时间，核素与达到放射性平衡。当时，当足够长时，即两个核素的原子核数的比值保持不变，并且的变化规律随核素的衰变规律而变化，这时两核素所处的状态称为放射性动平衡。第四章1、粒子与物质相互作用的主要形式粒子与物质相互作用的主要形式是电离和激发。2、粒子与物质中运动的规律由于粒子的质量大，它与物质的散射作用不明显。粒子在气体中的径迹是一条直线

12、，由于粒子的电离本领强，天然放射性元素的粒子，在空气中的射程虽然有几个厘米，但一张纸就可以将其挡住。同一起始能量的粒子，在不同物质中的射程也不同。3、射线与物质相互作用的主要形式与原子核的弹性散射、与核外电子的弹性散射、电离、激发和轫致辐射。4、粒子在物质中运动的特征在粒子的运动路程上，由于受到原子核和核外电子的散射，粒子运动方向不断改变，且散射角度可以大于而形成反散射。因此，粒子的运动轨迹不是一条直线，而是一条不规则的折线。5、射线在物质中的衰减粒子的单色谱与连续谱在物质中的衰减是不同的。连续能谱的粒子在物质的衰减规律近似为指数衰减。而单色谱的粒子比连续能谱的粒子衰减的慢，这是因为连续谱中的

13、低能粒子易被物质吸收。具体衰变规律参看课本P80图4-5.6、射线与物质相互作用的主要形式一般射线与物质相互作用时，具有光电效应、散射效应、电子对形成效应、核共振反应和光致核反映等。在通常进行核辐射探测、核环境检测和核技术应用中，主要是光电效应、散射效应和形成电子对效应为主。7、作用截面的概念相互作用截面表示在单位面积内一个入射光量子与一个靶物质原子相互作用的几率，量纲为。8、光电效应的实质光电效应的物理过程为：电磁辐射光量子与物质作用时，可能将全部能量传递给原子，然后光量子消失。能量在原子中分配，与原子核结合能较大的壳层电子获得能量的几率较大。只要电子获得能量足以克服原子核的束缚，将以光电子

14、的形式发射，而原子将获得一定的反冲能，以满足能量和动量守恒。当电子壳层发射光电子后，将在壳层上留下电子空位，并使原子处于激发态。跃迁初始能级与终止能级（发射光电子的能级）的能量差可能以两种方式释放：首先是以电磁辐射方式释放发射特征射线；另一种方式是将能量传递给外层电子，使之具有一定能量，克服原子核的束缚而成为自由电子俄歇电子。9、光电作用截面的特征光电截面与入射光子能量的次方成反比；当入射光子能量小于电子壳层的吸收限时，层光电效应截面为；当时，突然增大，然后按能量的次方减小，形成一不连续函数；光电截面与靶物质有关，按其原子序数的次方增加。10、康普顿散射的实质当光子与核外外层电子相互作用时，由

15、于外层电子的结合能甚小，可以近似的认为光子与自由电子产生弹性碰撞，光子将一部分能量传递给电子，使之获得一定能量，成为反冲电子。光子本身能量和运动方向都发生变化，成为散射光子。11、康普顿散射作用截面的特征当入射光子能量很小时，散射光子向前和向后的几率一样，在时散射微分截面较小；当入射光子能量增加时，散射光子向前的几率也逐渐增大。参看图4-12（P90）.康普顿散射截面是入射光子能量的函数。在低能部分，保持稳定，随能量的增加而缓慢增长。随的增大而减小。其间，在几百时保持稳定，在一般情况下可视为常数。12、解说下图作用截面与入射光子能量和作用物质原子序数之间的关系 图中曲线表示或时与的关系 随着入

16、射射线能量的变化，三种效应所占的比例是不同的。低能量的光子与物质作用的主要形式是光电效应；中等能量的光子与物质作用的主要形式是康-吴效应；高能量的光子与物质相互作用的主要形式是形成电子对效应。 对中等能量的射线而言，不论是原子序数较小的物质，还是原子序数较大的物质，康-吴效应都是主要作用形式；对低能量射线和重物质而言，光电效应是主要作用形式；对高能量射线和重物质而言，形成电子对效应才是主要的作用形式。13、认知简单的仪器谱，如137Cs，24Na，并会说明康普顿边、康普顿平台、反射峰以及单逃逸峰和双逃逸峰的由来。（见课本95-98页自己总结）14、单能、窄束和宽束的概念单能是指单一能量的射线束

17、；窄束是指不包含散射成分的射线束；宽束是指包含散射成分的射线束15、单能窄束在物质中的衰减规律 指数衰减：16、实验上获得窄束的方法下图为获得窄束的实验装置示意图：（根据图自己总结）17、实验上测量散射射线的实验结构布置及应注意的问题 （可参见课本图4-24）18、中子活化的概念、中子活化的目的以及中子活化分析的几种方法中子活化是指将本没有放射性的物质具有了放射性的过程；中子活化的目的是通过放射性分析，如分析射线能量或半衰期进行元素鉴定的定性分析，分析射线强度，对元素含量进行定量分析等；中子活化分析主要利用的核反应有（n）、（n、p）和（n、），除此之外，多粒子发射、核裂变反应、非弹性碰撞也可

18、用于中子活化分析。第五章1、放射源的概念 放射源是指具有已知参数的放射性物质2、说出常见的中子源并说出其特点放射性核素中子源，包括中子源和光中子源，即利用粒子或光子轰击靶核，使之发生核反应释放出中子。此外，还有一种利用重核自发裂变产生中子的自发裂变中子源，如锎-252252Cf源。其特点是：体积小，使用方便，但辐射强度不高，中子谱成分复杂。加速器中子源，其利用各类加速器产生的质子、氘核、粒子等去轰击靶核引起发射中子的核反应，就构成了加速器中子源。 反应堆中子源，利用重核裂变链式反应产生中子的装置。3、常见的X射线激发源常见的有X射线管和放射性核素激发源。其中放射性核素激发源包括软源，如，它可以

19、有效地激发原子序数为3565的元素的系射线荧光；也是常用的一种激发源。利用其和的射线，可以有效地激发等重元素的系谱线。的主要缺点是半衰期太短（），需要经常更换新源，在工作过程中，半衰期需要随时进行校正；另外还有X射线源，其中应用最多的有。其中发射的射线能量很低，必须使用铍出射窗。用它来激发原子序数在1723的系谱线非常有效,其半衰期为。在定量测定中工作天以上()时,初级辐射照射量率需要进行半衰期校正。第六章1、重带电粒子和轻带电粒子的概念 所谓重带电粒子是指以粒子为代表的带电粒子，包括质子、氘核及其它较重的离子； 所谓轻带电粒子是指正、负电子， 由于质量不同，导致它们在物质中的运动以及与物质的

20、相互作用的形式等不同。2、在正比计数器测量粒子能谱时，采用的正比计数器有密封式和流气式的，若要增加正比计数器探测的能量上限，可以增大气压来实现，若采用密封式正比计数器测量粒子能谱时，应注意窗的吸收。3、注意在采用闪烁计数器测量粒子能谱时闪烁体的选择在采用闪烁计数器测量粒子能谱时闪烁体采用无机晶体，常采用CsI(Tl)，这是因为ZnS(Ag)透明度差，能量分辨率也差，不适用于粒子能谱测量；NaI(Tl)易潮解，需要防潮包装，也不适用于粒子能谱测量；另外CsI(Tl) 发光效率高，因此CsI(Tl)常用于粒子能谱测量。4、闪烁计数器测量粒子应注意的问题Ø 粒子测量一般采用原子序数低的有机

21、晶体或闪烁体，如蒽，对联三苯及塑料；Ø 为了解决粒子大角度散射引起的谱形畸变，可以采用如下方法：l 采用准直办法，使粒子垂直入射；l 采用劈裂晶体法Ø NaI(Tl)晶体有较好的分辨率，但散射问题太严重。如果在制备晶体时将样品掺入，则可取长补短。由于源在晶体内部，射线可完全被吸收。这种做法对弱样品的测量也是有利的。第七章1、累计效应的概念以光子探测为例，累计效应是指在光子与探测器的工作物质发生康普顿散射或电子对效应时，入射光子的能量逐次全部被工作物质吸收，没有能量逸出晶体，此时形成的脉冲幅度与入射光子所形成的光电子的脉冲幅度相等，从而增加了入射光子的光电子形成的脉冲数，这种

22、现象称为累计效应。2、累计效应对能谱带来的影响l 峰总比增大l 谱峰增宽3、常见的附加谱峰或干扰峰l 和峰，和峰是指当两个光子几乎同时入射到探测器时，若两个光子达到探测器的时间间隔小于探测器的分辨时间，则探测器无法分辨出是两个光子，因此探测器输出的脉冲幅度对应于两个光子能量之和所处的脉冲幅度的位置。l 特征射线逃逸峰，这是由于晶体中产生的特征X射线逃离晶体形成的特征逃逸峰，如如碘逃逸峰、锗逃逸峰。l 特征X射线，这是由于初级射线激发周围物质的特征X射线引起的；l 反散射峰，这是由于入射的光子直接穿过晶体，与晶体直接接触的物质发生反散射，反散射射线返回到晶体引起的光电峰；l 湮灭辐射峰，这是由于能量大于1.02MeV的光子与周围的物质发生了电子对效应，产生了正电子，当正电子的能量在物质消耗殆尽的时候，与一个负电子相结合，发生的电子湮灭现象，辐射出能量为0.511MeV光子，湮灭辐射峰该光子进入探测器而形成的光电峰。l 单逃逸峰和双逃逸峰4、影响能谱形状的