核辐射传感器

第3章常用传感器的工作原理

3.1电阻式传感器3.2电容式传感器3.3电感式传感器3.4电涡流式传感器3.5压电式传感器3.6磁电式传感器3.7热电式传感器3.8光电式传感器3.9霍尔传感器3.10光纤传感器下页返回3.11超声波传感器3.12微波传感器3.13红外传感器3.14核辐射传感器3.15化学传感器3.16数字式传感器3.17生物传感器3.18智能式传感器3.19微型传感器3.20模糊传感器3.21网络传感器3.14核辐射传感器3.14.1核辐射基本概念3.14.2核辐射传感器原理及组成3.14.3核辐射传感器的应用下页上页返回3.14.1核辐射基本概念

物质都是由一些最基本的物质—元素所组成，而组成每种元素的最基本单元是原子，每种元素的原子都不是只存在一种，把具有相同的核电荷数而有不同的质子数的原子所构成的元素称同位素。当没有外因作用时，同位素的原子核会自动产生核结构的变化，称为核衰变。同位素的原子在自动衰变过程中会放出射线，这种同位素就称“放射性同位素”放射性同位素衰变时，放出一种特殊的带有一定能量的粒子或射线，这种现象称“核辐射”。放射性同位素在衰变过程中能放出α、β、γ三种射线。其中：α射线由带正电的α粒子组成；β射线由带负电的β粒子组成（电子）；γ射线由中性的光子组成。

下页上页返回3.14.2核辐射式传感器原理及组成

（1）辐射源辐射源的种类很多，一般选用半衰期较长的同位素，强度合适的辐射源，常用的放射性同位素有Sr90(锶)、Co60(钴)、Cs137(铯)、Am241(镅)等20多种。辐射源的结构如图3.164所示。下页上页返回（2）核辐射与物质的相互作用核辐射与物质的相互作用是探测带电粒子或射线存在与否及其强弱的基础，也是设计和研究放射性检测与防护的基础。核辐射与物质间的相互作用主要包括电离、吸收与反射。（3）常用探测器探测器又称接收器，是通过射线和物质相互作用来探测射线的存在和强弱的器件。探测器一般是根据某些物质在核辐射作用下产生发光效应或气体电离效应来工作的。探测器就是核辐射的接收器，它是核辐射传感器的重要组成部分。其用途就是将核辐射信号转换成电信号，从而探测出射线的强弱和变化，常用的有电离室、闪烁计数器、盖格计数管、正比计数器、半导体探测器等。下页上页返回3.14.3辐射式传感器的应用

（1）核辐射厚度检测透射式测厚常用电离室做探测器，γ射线穿透能力较强，输出电流与辐射强度成正比。在辐射穿过物质时，物体吸收作用损失部分能量，能量的强度按指数规律变化。核辐射厚度检测原理框图如图3.172所示。下页上页返回散射测厚传感器如图3.173所示。基本工作原理同上，只是β放射源与探测器在同一侧，利用核辐射被物体后向散射的效应。

下页上页返回（2）核辐射液位检测利用介质对γ射线的吸收作用，不同介质对γ射线的吸收能力不同，固体吸收能力最强，液体居中，气体最弱。当辐射源与被测介质一定，被测介质高度与穿过被测介质的射线强度成正比关系。图3.174为核辐射液位检测原理框图。下页上页返回（3）气体流量计流量计（气体）在气流管中装两个电极（电极电位不同），放射源S的射线使气体电离，工作状态相当于一个电离室。当被测气体被电离时，离子被带出电离室，室内电流减小，气体流速增加带出的离子增多，电离室电流进一步减小，由电流的变化检测气流流速和流量（如图3.175）。下页上页返回（4）放射性探伤传感器探测器与放射源放在管道内如图3.176所示，沿焊接缝同步移动，当焊缝存在问题时，穿透管道的γ射线会产生突变，正常时输出曲线趋于直线。下页上页返回（5）X射