九核辐射传感器

1、会计学1九核辐射传感器九核辐射传感器第2页/共18页第1页/共21页tIIe0第3页/共18页第2页/共21页 2核辐射与物质间的相互作用核辐射与物质间的相互作用 (1) 电离作用电离作用 当具有一定能量的带电粒子穿透物质当具有一定能量的带电粒子穿透物质时，在它们经过的路程上就会产生电离作时，在它们经过的路程上就会产生电离作用，形成许多离子对，电离作用是带电粒子用，形成许多离子对，电离作用是带电粒子和物质相互作用的主要形式。和物质相互作用的主要形式。 粒子（射线）由于能量、质量和带电量大，粒子（射线）由于能量、质量和带电量大，故电离作用最强，但射程故电离作用最强，但射程(带电粒子在物质中穿行时

2、、带电粒子在物质中穿行时、能量耗尽前所经过的直线距离能量耗尽前所经过的直线距离)较短。较短。 粒子质量小，电离能力比同样能量的粒子质量小，电离能力比同样能量的粒子要弱，粒子要弱，由于由于粒子易于散射，所以其行程是弯曲的。粒子易于散射，所以其行程是弯曲的。 粒子几乎没有直接的电离作用。粒子几乎没有直接的电离作用。 9.1 核辐射传感器核辐射传感器第4页/共18页第3页/共21页 在辐射线的电离作用下，每秒钟产生的在辐射线的电离作用下，每秒钟产生的离子对的总数，即离子对形成的频率可出下离子对的总数，即离子对形成的频率可出下式表示：式表示： 式中：式中：E 带电粒子的能量；带电粒子的能量； Ed 离

3、子对的能量；离子对的能量； I 辐射源的强度；辐射源的强度； C 辐射源强度为辐射源强度为1Ci时，每秒放射出的粒子数。时，每秒放射出的粒子数。ICEEfde219.1 核辐射传感器核辐射传感器第5页/共18页第4页/共21页 (2)核辐射线的吸收、散射和反射核辐射线的吸收、散射和反射 、射线穿透过物质程中，一部分射线穿透过物质程中，一部分粒子能量被物质吸收，一部分粒子被散射掉，粒子能量被物质吸收，一部分粒子被散射掉，能量将按下述关系式衰减：能量将按下述关系式衰减： 式中式中I、I0分别为射线穿透物质前、后的辐射分别为射线穿透物质前、后的辐射强度，强度，h为穿透物质的厚度，为穿透物质的厚度，为

4、物质的密度，为物质的密度，为物质的质量吸收系数。为物质的质量吸收系数。 9.1 核辐射传感器核辐射传感器heII0第6页/共18页第5页/共21页 三种射线中，三种射线中，射线穿透能力最强，射线穿透能力最强，射线次之，射线次之，射线最弱，射线最弱，射线的穿透厚射线的穿透厚度比度比、要大得多。要大得多。 射线穿透物质时，容易改变其运动射线穿透物质时，容易改变其运动方向而产生散射现象。当产生相反方向散射时，方向而产生散射现象。当产生相反方向散射时，即出现了反射现象。反射的大小取决于散射物即出现了反射现象。反射的大小取决于散射物质的性质和厚度。质的性质和厚度。射线的散射随物质的原子序数射线的散射随物

5、质的原子序数增大而加大。当原子序数增大到极限情况时，投射增大而加大。当原子序数增大到极限情况时，投射到反射物质上的粒子几乎全部反射回来。到反射物质上的粒子几乎全部反射回来。9.1 核辐射传感器核辐射传感器第7页/共18页第6页/共21页反射的大小与反射物质的厚度有如下关系：反射的大小与反射物质的厚度有如下关系： 式中：式中：Ih 反射物质厚度为反射物质厚度为h(mm)时，放射时，放射线被反射的强度；线被反射的强度； Im 当当h趋向无穷大时的反射强度，趋向无穷大时的反射强度，Im与原子与原子序数有关；序数有关； h 辐射能量的常数。辐射能量的常数。当当I0、Im、h、等已知后，只要测出等已知后

6、，只要测出I或或Ih就可就可求出其穿透厚度求出其穿透厚度h。另一方面，当。另一方面，当I0、 、h等已知等已知后，只要测出后，只要测出I就可求物质的密度就可求物质的密度。 9.1 核辐射传感器核辐射传感器)1 (hmhheII第8页/共18页第7页/共21页右图为电离室示意图。电离室两侧设右图为电离室示意图。电离室两侧设有二块平行极板，对其加上极化电压有二块平行极板，对其加上极化电压E E使二极板间形成电场。当有粒子或射使二极板间形成电场。当有粒子或射线射向二极板间空气时，空气分子被线射向二极板间空气时，空气分子被电离成正、负离子。带电离子在电场电离成正、负离子。带电离子在电场作用下形成电离电

7、流，并在外接电阻作用下形成电离电流，并在外接电阻R R上形成压降。测量此压降值即可得核上形成压降。测量此压降值即可得核辐射的强度。电离室主要用于探测辐射的强度。电离室主要用于探测、粒子，它具有坚固、稳定、成本粒子，它具有坚固、稳定、成本低、寿命长等优点，但输出电流很小低、寿命长等优点，但输出电流很小。电离室示意图第9页/共18页第8页/共21页体放电计数管示意图 正离子鞘到达阴极时得正离子鞘到达阴极时得到一定的动能，能从阴极打出到一定的动能，能从阴极打出次级电子。由于此时阳极附近次级电子。由于此时阳极附近的电场已恢复，次级电子又能的电场已恢复，次级电子又能再一次产生正离子鞘和电压脉再一次产生正

8、离子鞘和电压脉冲，从而形成连续放电。若在冲，从而形成连续放电。若在计数管内加入少量有机分子蒸计数管内加入少量有机分子蒸汽或卤族气体，可以避免正离汽或卤族气体，可以避免正离子鞘在阴极产生次级电子，而子鞘在阴极产生次级电子，而使放电自动停止。使放电自动停止。第10页/共18页第9页/共21页气体放电计数管特性曲线第11页/共18页第10页/共21页 当核辐射进入闪烁当核辐射进入闪烁晶体时，晶体原子受激晶体时，晶体原子受激发光，透过晶体射到光发光，透过晶体射到光电倍增管的光阴极上，电倍增管的光阴极上，根据光电效应在光阴极根据光电效应在光阴极上产生的光电子在光电上产生的光电子在光电倍增管中倍增，在阳极

9、倍增管中倍增，在阳极上形成电流脉冲，即可上形成电流脉冲，即可用仪器指示或记录。用仪器指示或记录。闪烁计数器示意图第12页/共18页第11页/共21页第13页/共18页第12页/共21页123 4 放大 检测仪表 5 6 7 9 8 R第14页/共18页第13页/共21页 不同介质对不同介质对射线的吸收能力不射线的吸收能力不 同，一般固体最强，液体次之，气体最差。同，一般固体最强，液体次之，气体最差。 当射线射入厚度为H的介质时，会有一部分被介质吸收掉。透过介质的射线强度I与入射强度I0之间有如下关系：式中 吸收系数，条件固定时为常数。变形为： 因此测液位可通过测量射线在穿过液体时强度的变化量来

10、实现。 HeII0IIHlnln10第15页/共18页第14页/共21页 g g 射线物位计的特点是：射线物位计的特点是： 1、可以实现非接触测量；、可以实现非接触测量； 2、不受被测介质温度、压力、流速等状态的限制；、不受被测介质温度、压力、流速等状态的限制； 3、能测量比重差很小的两层介质的界面位置；、能测量比重差很小的两层介质的界面位置； 4、适宜测量液体、粉粒体和块状介质的位置。、适宜测量液体、粉粒体和块状介质的位置。 探测器 检测仪表指示 放射源第16页/共18页第15页/共21页 x y电极放射源电极 气流第17页/共18页第16页/共21页第18页/共18页第17页/共21页反射

11、的大小与反射物质的厚度有如下关系：反射的大小与反射物质的厚度有如下关系： 式中：式中：Ih 反射物质厚度为反射物质厚度为h(mm)时，放射时，放射线被反射的强度；线被反射的强度； Im 当当h趋向无穷大时的反射强度，趋向无穷大时的反射强度，Im与原子与原子序数有关；序数有关； h 辐射能量的常数。辐射能量的常数。当当I0、Im、h、等已知后，只要测出等已知后，只要测出I或或Ih就可就可求出其穿透厚度求出其穿透厚度h。另一方面，当。另一方面，当I0、 、h等已知等已知后，只要测出后，只要测出I就可求物质的密度就可求物质的密度。 9.1 核辐射传感器核辐射传感器)1 (hmhheII第8页/共18页第18页/共21页 当核辐射进入闪烁当核辐射进入闪烁晶体时，晶体原子受激晶体时，晶体原子受激发光，透过晶体射到光发光，透过晶体射到光电倍增管的光阴极上，电倍增管的光阴极上，根据光电效应在光阴极根据光电效应在光阴极上产生的光电子在光电上产生的光电子在光电倍增管中倍增，在阳极倍增管中倍增，在阳极上形成电流脉冲，即可上形成电流脉冲，即可用仪器指示或记录。用仪器指示或记录。闪烁计数器示意图第12页/共18页第19页/共21页 当核辐射进入闪烁当核辐射进入闪烁晶体时，晶体原子受激晶体时，晶体原子受激发