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如何檢測(cè)核輻射,原理解析
點(diǎn)擊次數(shù):3286 發(fā)布時(shí)間:2014-11-3
核輻射檢測(cè)儀是可以指示、記錄和測(cè)量核輻射的一種輻射檢測(cè)儀器。
那么,核輻射檢測(cè)儀是如何準(zhǔn)確的檢測(cè)輻射含量的呢?原理是 輻射和核輻射探測(cè)器內(nèi)的物質(zhì)相互作用而產(chǎn)生某種信息(如電、光脈沖或材料結(jié)構(gòu)的變化),經(jīng)放大后被記錄、分析,以確定粒子的數(shù)目、位置、能量、動(dòng)量、飛行時(shí)間、速度、質(zhì)量等物理量。核輻射探測(cè)器是核物理、粒子物理研究及輻射應(yīng)用中*的工具和手段。按照記錄方式,核輻射探測(cè)器大體上分為計(jì)數(shù)器和徑跡室兩大類。
(一): 計(jì)數(shù)器以電脈沖的形式記錄、分析輻射產(chǎn)生的某種信息。
計(jì)數(shù)器的種類有氣體電離探測(cè)器、多絲室和漂移室、半導(dǎo)體探測(cè)器、閃爍計(jì)數(shù)器和切倫科夫計(jì)數(shù)器等。氣體電離探測(cè)器 通過(guò)收集射線在氣體中產(chǎn)生的電離電荷來(lái)測(cè)量核輻射。主要類型有電離室、正比計(jì)數(shù)器和蓋革計(jì)數(shù)器。它們的結(jié)構(gòu)相似,一般都是具有兩個(gè)電極的圓筒狀容器,充有某種氣體,電極間加電壓,差別是工作電壓范圍不同。電離室工作電壓較低,直接收集射線在氣體中原始產(chǎn)生的離子對(duì)。其輸出脈沖幅度較小,上升時(shí)間較快,可用于輻射劑量測(cè)量和能譜測(cè)量。正比計(jì)數(shù)器的工作電壓較高,能使在電場(chǎng)中高速運(yùn)動(dòng)的原始離子產(chǎn)生更多的離子對(duì),在電極上收集到比原始離子對(duì)要多得多的離子對(duì)(即氣體放大作用),從而得到較高的輸出脈沖。脈沖幅度正比于入射粒子損失的能量,適于作能譜測(cè)量。蓋革計(jì)數(shù)器又稱蓋革-彌勒計(jì)數(shù)器或G-M計(jì)數(shù)器,它的工作電壓更高,出現(xiàn)多次電離過(guò)程,因此輸出脈沖的幅度很高,已不再正比于原始電離的離子對(duì)數(shù),可以不經(jīng)放大直接被記錄。它只能測(cè)量粒子數(shù)目而不能測(cè)量能量,完成一次脈沖計(jì)數(shù)的時(shí)間較長(zhǎng)。多絲室和漂移室 這是正比計(jì)數(shù)器的變型。既有計(jì)數(shù)功能,還可以分辨帶電粒子經(jīng)過(guò)的區(qū)域。多絲室有許多平行的電極絲,處于正比計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)。每一根絲及其鄰近空間相當(dāng)于一個(gè)探測(cè)器,后面與一個(gè)記錄儀器連接。因此只有當(dāng)被探測(cè)的粒子進(jìn)入該絲鄰近的空間,與此相關(guān)的記錄儀器才記錄一次事件。為了減少電極絲的數(shù)目,可從測(cè)量離子漂移到絲的時(shí)間來(lái)確定離子產(chǎn)生的部位,這就要有另一探測(cè)器給出一起始信號(hào)并大致規(guī)定了事件發(fā)生的部位,根據(jù)這種原理制成的計(jì)數(shù)裝置稱為漂移室,它具有更好的位置分辨率(達(dá)50微米),但允許的計(jì)數(shù)率不如多絲室高。半導(dǎo)體探測(cè)器 輻射在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的載流子(電子和空穴),在反向偏壓電場(chǎng)下被收集,由產(chǎn)生的電脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)量核輻射。常用硅、鍺做半導(dǎo)體材料,主要有三種類型:①在n型單晶上噴涂一層金膜的面壘型;②在電阻率較高的 p型硅片上擴(kuò)散進(jìn)一層能提供電子的雜質(zhì)的擴(kuò)散結(jié)型;③在p型鍺(或硅)的表面噴涂一薄層金屬鋰后并進(jìn)行漂移的鋰漂移型。高純鍺探測(cè)器有較高的能量分辨率,對(duì)γ輻射探測(cè)效率高,可在室溫下保存,應(yīng)用廣泛。砷化鎵、碲化鎘、碘化汞等材料也有應(yīng)用。
閃爍計(jì)數(shù)器 通過(guò)帶電粒子打在閃爍體上,使原子(分子)電離、激發(fā),在退激過(guò)程中發(fā)光,經(jīng)過(guò)光電器件(如光電倍增管)將光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)來(lái)測(cè)量核輻射。閃爍計(jì)數(shù)器分辨時(shí)間短、效率高,還可根據(jù)電信號(hào)的大小測(cè)定粒子的能量。閃爍體可分三大類:①無(wú)機(jī)閃爍體,常見的有用鉈(Tl)激活的*NaI(Tl)和碘化銫CsI(Tl)晶體,它們對(duì)電子、γ輻射靈敏,發(fā)光效率高,有較好的能量分辨率,但光衰減時(shí)間較長(zhǎng);鍺酸鉍晶體密度大,發(fā)光效率高,因而對(duì)高能電子、γ輻射探測(cè)十分有效。其他如用銀 (Ag)激活的硫化鋅ZnS(Ag)主要用來(lái)探測(cè)α粒子;玻璃閃爍體可以測(cè)量α粒子、低能X輻射,加入載體后可測(cè)量中子;氟化鋇 (BaF2)密度大,有熒光成分,既適合于能量測(cè)量,又適合于時(shí)間測(cè)量。②有機(jī)閃爍體,包括塑料、液體和晶體(如蒽、茋等),前兩種使用普遍。由于它們的光衰減時(shí)間短(2~3納秒,快塑料閃爍體可小于1納秒),常用在時(shí)間測(cè)量中。它們對(duì)帶電粒子的探測(cè)效率將近。③氣體閃爍體,包括氙、氦等惰性氣體,發(fā)光效率不高,但光衰減時(shí)間較短(<10納秒)。切倫科夫計(jì)數(shù)器 高速帶電粒子在透明介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)光在該介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)速度時(shí),則會(huì)產(chǎn)生切倫科夫輻射,其輻射角與粒子速度有關(guān),因此提供了一種測(cè)量帶電粒子速度的探測(cè)器。此類探測(cè)器常和光電倍增管配合使用;可分為閾式(只記錄大于某一速度的粒子)和微分式(只選擇某一確定速度的粒子)兩種。除上述常用的幾種計(jì)數(shù)器外,還有氣體正比閃爍室、自猝滅流光計(jì)數(shù)器,都是近期出現(xiàn)的氣體探測(cè)器,輸出脈沖幅度大,時(shí)間特性好。電磁量能器(或簇射計(jì)數(shù)器)及強(qiáng)子量能器可分別測(cè)量高能電子、γ輻射或強(qiáng)子(見基本粒子)的能量。穿越輻射計(jì)數(shù)器為*能帶電粒子的鑒別提供了途徑。
(二)徑跡室 通過(guò)記錄、分析輻射產(chǎn)生的徑跡圖象測(cè)量核輻射。
主要種類有核乳膠、云室和泡室、火花室和流光室、固體徑跡探測(cè)器。
核乳膠 能記錄帶電粒子單個(gè)徑跡的照相乳膠。入射粒子在乳膠中形成潛影中心,經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后記錄下粒子徑跡,可在顯微鏡下觀察。它有的位置分辨本領(lǐng)(1微米),阻止本領(lǐng)大,功用連續(xù)而靈敏。云室和泡室 使入射粒子產(chǎn)生的離子集團(tuán)在過(guò)飽和蒸氣中形成冷凝中心而結(jié)成液滴(云室),在過(guò)熱液體中形成氣化中心而變成氣泡(泡室),用照相方法記錄,使帶電粒子的徑跡可見。泡室有較好的位置分辨率(好的可達(dá)10微米),本身又是靶,目前常以泡室為頂點(diǎn)探測(cè)器配合計(jì)數(shù)器一起使用。
火花室和流光室 這些裝置都需要較高的電壓,當(dāng)粒子進(jìn)入裝置產(chǎn)生電離時(shí),離子在強(qiáng)電場(chǎng)下運(yùn)動(dòng),形成多次電離,增殖很快,多次電離過(guò)程中先產(chǎn)生流光,后產(chǎn)生火花,使帶電粒子的徑跡成為可見。流光室具有較好的時(shí)間特性。它們都具有較好的空間分辨率(約 200微米)。除了可用照相記錄粒子徑跡外,還可記錄電脈沖信號(hào),作為計(jì)數(shù)器用。固體徑跡探測(cè)器 重帶電粒子打在諸如云母、塑料一類材料上,沿路徑產(chǎn)生損傷,經(jīng)過(guò)化學(xué)處理(蝕刻)后,將損傷擴(kuò)大成可在顯微鏡下觀察的空洞,適于探測(cè)重核。由許多類型的探測(cè)器、磁鐵、電子儀器、計(jì)算機(jī)等組成的輻射譜儀,可獲得多種物理信息,是近代核物理及粒子探測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)
以上就是核輻射檢測(cè)儀的檢測(cè)原理,如果有什么儀器,請(qǐng)與本公司。