物理性污染(辐射2).ppt

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1、第第五五节节放射性测量实验室和检测仪器放射性测量实验室和检测仪器一、放射性测量实验室一、放射性测量实验室 （一）放射性化学实验室 基本要求不积尘、通风、不积水、个人防护、废物专门收集处置 （二）放射性检测实验室 基本要求屏蔽本底、隔离干扰、良好接地、供电稳定、恒温二、放射性检测仪器二、放射性检测仪器n放射性检测仪器检测放射性的基本原理 基于射线与物质之间相互作用产生的各种效应，包括电离效应、发光效应、热效应、化学效应和能产生次级粒子的核反应等。（一）电离型检测器 （二）闪烁检测器 （三）半导体检测器 各种常用放射性检测器各种常用放射性检测器闪烁检测器盖革计数器射线种类射线种类检测器检测器特特点

2、点闪烁检测器闪烁检测器检测灵敏度低，探测面积大检测灵敏度低，探测面积大正比计数器正比计数器检测效率高，技术要求高检测效率高，技术要求高半导体检测器半导体检测器本底小，灵敏度高，探测面积小本底小，灵敏度高，探测面积小电流电离室电流电离室测较大放射性活度测较大放射性活度正比计数器正比计数器检测效率较高，装置体积较大检测效率较高，装置体积较大盖革计数器盖革计数器检测效率较高，装置体积较大检测效率较高，装置体积较大闪烁检测器闪烁检测器检测效率较低，本底小检测效率较低，本底小半导体检测器半导体检测器探测面积小，装置体积小探测面积小，装置体积小闪烁检测器闪烁检测器检测效率高，能量分辨能力强检测效率高，能量

3、分辨能力强半导体检测器半导体检测器能量分辨能力强，装置体积小能量分辨能力强，装置体积小 1 1、原理：、原理：、原理：、原理：如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将发生电离，通过收集射线在气体中产生的电离电荷进行测量。发生电离，通过收集射线在气体中产生的电离电荷进行测量。发生电离，通过收集射线在气体中产生的电离电荷进行测量。发生电离，通过收集射线在气体中产生的电离电荷进行测量。2 2、仪器、仪器、仪器、仪器：常用的有电离室、正比计数管、盖革：常用的有电离室、正比计数管、盖革

4、：常用的有电离室、正比计数管、盖革：常用的有电离室、正比计数管、盖革-弥勒计弥勒计弥勒计弥勒计数管（数管（数管（数管（G-MG-M）。）。）。）。3 3、用法：、用法：、用法：、用法：电离室是测量由电离作用而产生的电离电流，电离室是测量由电离作用而产生的电离电流，电离室是测量由电离作用而产生的电离电流，电离室是测量由电离作用而产生的电离电流，适用于测量适用于测量适用于测量适用于测量强放射性强放射性强放射性强放射性；正比计数管和正比计数管和正比计数管和正比计数管和G-MG-M则是测量由每一入射粒子引起电离作则是测量由每一入射粒子引起电离作则是测量由每一入射粒子引起电离作则是测量由每一入射粒子引起

5、电离作用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这适合于测量适合于测量适合于测量适合于测量弱放射性。弱放射性。弱放射性。弱放射性。（一）电离型检测器（一）电离型检测器1.电流电离室电流电离室图图图图 电离室示意图电离室示意图电离室示意图电离室示意图 利用射线通过气体介质时，使气体发生电离的原理制成的检测器。测量由于电离作用而产生测量由于电离作用而产生的电离电流，适用于测量的电离电流，适用于测量强放射性。强放射性。2.正比计数管正比计

6、数管 图图图图 、粒子的电离作用与外加电压的关系曲线粒子的电离作用与外加电压的关系曲线粒子的电离作用与外加电压的关系曲线粒子的电离作用与外加电压的关系曲线 测量由每个入射粒子引起电离作用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，适用于测量弱放射性。图图图图 盖革计数管盖革计数管盖革计数管盖革计数管示意图示意图示意图示意图图图图图 射线强度测量装置示意图射线强度测量装置示意图射线强度测量装置示意图射线强度测量装置示意图3.3.盖革（盖革（盖革（盖革（GMGM）计数管）计数管）计数管）计数管（二）闪烁检测器（二）闪烁检测器 1、原理：、原理：利用射线照射在某些闪烁体上而使它发生闪光的原理进行

7、利用射线照射在某些闪烁体上而使它发生闪光的原理进行测量的仪器。它具有一个闪烁体，当射线进入其中时产生闪光，测量的仪器。它具有一个闪烁体，当射线进入其中时产生闪光，然后用光电倍增管将闪光讯号放大、记录下来。然后用光电倍增管将闪光讯号放大、记录下来。2、用法：、用法：该探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被用作测量该探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被用作测量、辐射强度。辐射强度。图图闪烁检测器测量装置示意图闪烁检测器测量装置示意图1.闪烁体；闪烁体；2.光电倍增管；光电倍增管；3.前置放大器；前置放大器；5.脉冲幅度分析器；脉冲幅度分析器；6.定标器；定标器；7.高压电源；高压电源；8.光导材

8、料；光导材料；9.暗盒；暗盒；10.反光材料反光材料 闪烁检测器是利用射线与物质作用发生闪光的闪烁检测器是利用射线与物质作用发生闪光的仪器。仪器。闪烁体的材料可用闪烁体的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪，蒽、芪（qi）等等无机和有机物质。无机和有机物质。表表主要闪烁材料性能主要闪烁材料性能注：Ag、Tl是激活剂。物物质质密度密度/(gcm-3)最大最大发发光波光波长长/nm对对射射线线的相的相对对脉冲高度脉冲高度闪闪光持光持续时间续时间/10-8sZn(Ag)粉粉NaI(Tl)蒽蒽芪芪液体液体闪烁闪烁液液塑料塑料闪烁闪烁液液4.103.671.251.150.861.06450420440410

9、35045035045020021010060406028484103030.40.80.20.80.30.5（三）半导体检测器（三）半导体检测器半导体检测器的工作原理与电离型检测器相似，但其检测元件是固态半导体。图图图图 半导体检测器工作原理示意图半导体检测器工作原理示意图半导体检测器工作原理示意图半导体检测器工作原理示意图 n,p半导体的n极和p极；RH电阻。第五节第五节放射性监测放射性监测一、监测对象及内容一、监测对象及内容 （一）按照监测对象分（一）按照监测对象分（一）按照监测对象分（一）按照监测对象分1、现场监测、现场监测 对放射性物质生产或应用单位生产或应用单位内部内部工作区域的监

10、测。2、环境监测、环境监测 对放射性生产和应用单位生产和应用单位外部外部环境（包括空气、水体、土壤、生物、固体废物等）的监测。3、个人剂量监测、个人剂量监测 对放射性专业工作人员或公众工作人员或公众进行的内照射和外照射的剂量监测。1.1.放射性核素放射性核素 即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th(钍)、234U和235U。2.2.放射性核素放射性核素 即3H、90Sr、89Sr（锶）、134Cs、137Cs、131I和60Co。（二）按测定的放射性核素分（二）按测定的放射性核素分（三）按测量参数分（三）按测量参数分 放射源强度，半衰期，射线种类及能量；环境和

11、人体中放射性物质含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量。三、放射性监测方法三、放射性监测方法定期监测：定期监测：采样-预处理-总放射性或放射性核素测定。连续监测：连续监测：在现场安装放射性自动监测仪器，实现采样、预处理和测定自动化。基本步骤基本步骤：样品采集，样品前处理，选择适宜方法、仪器测定。（一）样品采集（一）样品采集1.放射性沉降物的采集放射性沉降物的采集 沉降物包括干沉降物和湿沉降物。放射性干沉降物样品可用水盘法、黏纸法、高罐法采集。湿沉降物常用一种能同时对雨水中核素进行浓集的采样器，如图所示。图图离子交换树脂离子交换树脂湿沉降物采集器示意图湿沉降物采集器示意图1.漏斗盖；漏斗盖；

12、2.漏斗；漏斗；3.离子交换柱；离子交换柱；4.滤纸浆；滤纸浆；5.阳离子交换树脂；阳离子交换树脂；6.阴离子交换树脂阴离子交换树脂2.放射性气溶胶的采集放射性气溶胶的采集 放射性气溶胶包括核爆炸产生的裂变产物，各种来源于人工放射性物质以及氡、钍的衰变子体等天然放射性物质。这种样品的采集常用滤料阻留采样法，其原理与大气中颗粒物的采集相同。3.其他类型样品的采集其他类型样品的采集 水体、土壤、生物样品的采集、制备和保存方法与非放射性样品所用的方法大致相同。（二）样品预处理（二）样品预处理预处理目的：预处理目的：将样品处理成适于测量的状态，将样品处理成适于测量的状态，将样品的欲测核素转变成适于测量

13、的形态并进行将样品的欲测核素转变成适于测量的形态并进行浓集，以及去除干扰核素。浓集，以及去除干扰核素。常用的样品预处理方法：常用的样品预处理方法：衰变法衰变法有机溶剂溶解法有机溶剂溶解法蒸馏法蒸馏法灰化法灰化法溶剂萃取法溶剂萃取法离子交换法离子交换法共沉淀法共沉淀法电化学法电化学法n n 衰变法衰变法衰变法衰变法 样品放置一段时间，使寿命短的干扰放射性核素样品放置一段时间，使寿命短的干扰放射性核素样品放置一段时间，使寿命短的干扰放射性核素样品放置一段时间，使寿命短的干扰放射性核素衰变后，再对样品进行放射性测量。衰变后，再对样品进行放射性测量。衰变后，再对样品进行放射性测量。衰变后，再对样品进行

14、放射性测量。在测定大气中放射性气溶胶的总在测定大气中放射性气溶胶的总、放射性时放射性时常用这种方法，在用过滤法采样后，放置常用这种方法，在用过滤法采样后，放置 4-5 4-5 小时，小时，以使短寿命的氡、钍子体蜕变殆尽。以使短寿命的氡、钍子体蜕变殆尽。共沉淀法共沉淀法共沉淀法共沉淀法 加入共沉淀剂使待测核素得以沉淀析出。加入共沉淀剂使待测核素得以沉淀析出。此法在某些情况下还能直接提供固态样品源，所此法在某些情况下还能直接提供固态样品源，所以在微量放射性核素的分析中也是一种常用的分离浓以在微量放射性核素的分析中也是一种常用的分离浓集手段。集手段。居里夫妇发现一系列天然放射性元素便是运用这种居里夫

15、妇发现一系列天然放射性元素便是运用这种技术。技术。（三）环境中放射性监测（三）环境中放射性监测1.水样的总水样的总放射性活度的测定放射性活度的测定 水体中常见的辐射粒子的核素有226Ra、222Rn及其衰变产物。水样总放射性浓度是0.1Bq/L。当大于此值时，就应对放射粒子的核素进行鉴定和测量，确定主要的放射性核素，判断水质污染情况。2.水样的总水样的总放射性活度测定放射性活度测定 水样总放射性活度测量步骤基本上与总放射性活度测定相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含40K的化合物作标准源。3.大气中氡的测定大气中氡的测定 222Rn是是226Ra的衰变产物，为一种放射性惰性气体。的衰变产

16、物，为一种放射性惰性气体。它与空气作用时，能使之电离，因而可用电离型探测它与空气作用时，能使之电离，因而可用电离型探测器通过测量电离电流测定其浓度；器通过测量电离电流测定其浓度；也可用闪烁探测器记录由氡衰变时所放出的也可用闪烁探测器记录由氡衰变时所放出的粒子来粒子来计算其含量。计算其含量。5.131I的测定的测定碘的同位素很多，除碘的同位素很多，除127I是天然存在的稳定同位素是天然存在的稳定同位素外，其余都是放射性同位素。外，其余都是放射性同位素。131I是裂变产物之一，它的裂变产额较高，半衰是裂变产物之一，它的裂变产额较高，半衰期较短，可作为反应堆中核燃料元件包壳是否保持期较短，可作为反应堆中核燃料元件包壳是否保持完整状态的环境监测指标，也可以作为核爆炸后有完整状态的环境监测指标，也可以作为核爆炸后有无新鲜裂变产物的信号。无新鲜裂变产物的信号。本章结束本章结束谢谢 谢！谢！