核辐射测量方法1.ppt

核技术与自动化工程学院 葛良全 第一章核辐射测量基础知识 核辐射 nuclearradiation 核的变换nuclidetransformation来源粒子加速器particleacceleration宇宙射线cosmicrayfromouterspace产生机理角度 核技术与自动化工程学院 葛良全 地 空界面上伽玛射线的来源从空间分布角度 人工放射性7 2 大气核试验核工业与核技术应用核医学诊断 陆地放射性80 0 铀系列核素钍系列核素钾 40其它核素 宇宙射线12 8 电离成份10 5 中子2 3 核技术与自动化工程学院 葛良全 一些核辐射的特征 核技术与自动化工程学院 葛良全 2核辐射的分类快电子带点粒子辐射重电子粒子 ray电磁辐射xray非带电辐射中子 核技术与自动化工程学院 葛良全 辐射源 1快电子源fastelectronsource1 1 衰变betadecay反应式initialfinalantineutrinosnuclidenuclide反冲核 recoilnuclide E几乎为0小于电离阈能中微子 与 粒子分配衰变能Q值 粒子的能量是连续的缺点 不是单能电子源 monoenergeticelectrons 核技术与自动化工程学院 葛良全 1 2内转换电子internalconversion过程 衰变母核能量是单能的 母核 处于激发态 发射光子 内转换 核技术与自动化工程学院 葛良全 1 3俄歇电子Augerelectron特征x射线原子壳层中的电子空位俄歇电子特点 能量较小 入射粒子 光电子 特征X射线 俄歇电子 核技术与自动化工程学院 葛良全 1 4电子加速器Accelerator灯丝加热是丰富的电子源电子从表面逸出时 起能量小于1ev电压差电子获得的能量1V1eV1000V10keV2000V20keV大型电子加速器能加速到几MeV 核技术与自动化工程学院 葛良全 2重带电粒子源2 1 衰变Alphadecay特点 1 能量单一5 358Mev2 封装薄0 09 金属箔0 1435 456Mev28 0 0435 49Mev72 核技术与自动化工程学院 葛良全 2 2自发裂变spontaneousfission原则上所有重核都可能自发地裂变成两个轻核碎片 超铀元素自发裂变几率高动量守恒原理两个碎片相向发射能量由两碎片带走伴随产生中子 射线 核技术与自动化工程学院 葛良全 电磁辐射源3 1伴随 衰变的 辐射xraysfollowingbetadecay 射线的产生 受激态原子核向较低能级跃迁时产生22Na1 发生的时间ns级以下EC10 2 单能 90 3 衰变的半衰期较长1 274excidednuclidestate4 核的退激 1transformationgroundstate 核技术与自动化工程学院 葛良全 3 2湮没辐射Annihilationradiation与 衰变相伴随正电子失去动能之后与负电子相结合产生两个方向相反的0 511MeV的光子 湮没辐射的时间极短 0 511MeV的光子与原 辐射在探测器中相叠加形成能量较大的光电源 一般 源的封装材料都能阻止正电子 核技术与自动化工程学院 葛良全 3 3伴随核反应产生的 射线follownuclearreaction例如 Er 4 44Mev时间长2 1011s单能 核技术与自动化工程学院 葛良全 3 4轫致辐射1 产生 高速电子受核库仑场阻止而改变方向产生2 连续谱continuespectrum从0 Emax 最大电子能量 核技术与自动化工程学院 葛良全 3 5特征x射线产生 原子壳层电子跃迁 原子退激时间ns级Augerelectron竞争过程荧光产额fluorescentfield光子能量产生方式 a excitingbyRadioactivedecay 电子俘获electroncapture 内转换internalconversationb 外部辐射激发excitedbyexternalradiationc 同步辐射synchrotronradiation 放射性的历史放射性 radioactivity 这一名词首次首次被利用是MarieCurie 在1898 她首先用来描述能发出电离辐射 ionizingradiation 的物质的外部特征 进一步证明了电离辐射与电磁辐射的差别 放射性的最早研究者 伦琴 Roentgen 1895年 伦琴用阴极射线 电子束 在放电管壁上的作用产生x射线 x ray 首先发现放射性 1896年 贝可勒尔 Becquerel 发现铀矿石使胶卷暴光 称之为radiationactives 核技术与自动化工程学院 葛良全 1898年 施密特发现钍 Th 具有与铀矿石相同的特征 1899年 卢瑟福 Rutherford 和欧文斯 Owens 发现射气 emanation 现象 1901年 Pierre和MarieCurie发现镭 Ra 之后又发现了钋 Po 通过研究铀钍矿石的放射性 发现Ra比铀钍具有更强的放射性 于是从沥青中提炼出镭1903年 Becquerel和MarieCurie夫妇分别获得物理诺贝尔奖 1911年 MarieCurie获得化学NobelPrizeforisolatiingradium Pierrediedin1906 MarieCuriediedin1934attheageof67yearsasaresultofprolongedexposuretoradioactivityRa 核技术与自动化工程学院 葛良全 1911年 卢瑟福 Rutherford 用 射线轰击各种原子 观测到 射线发生偏折 从而确定了核结构 并提出了原子结构的行星模型 从而奠定了原子结构和原子核结构的研究基础 此后不久 玻尔提出了原子的壳结构和电子在原子中的运动规律 同时建立了描述微观世界的量子力学 1919年 在卡文迪许实验室 实现了人工核蜕变核反应 它是用 粒子轰击氦核能放出质子 反应式如下 1932年 发现中子 neutron 1934年 人工放射性核素合成成功 核技术与自动化工程学院 葛良全 单位和定义 unitanddefinition 1 放射性活度放射性核素的衰变率单位 sBecquerel 国际单位 Curie Ci 1g纯Ra的活度1Bq 3 7 1010Ci放射性比活度specificactivity描述单位质量的放射性同位素样品的放射性活度specificactivity 核技术与自动化工程学院 葛良全 能量energy传统 电子伏 eV KeVMeV一个电子经过1伏电压差加速所达到的动能国际单位SI 焦耳Jjoule1eV 1 602 10 19J光子能量与辐射频率的关系 核技术与自动化工程学院 葛良全 辐射照射量在辐射防护中的物理量 射线照射量def 射线在质量为dm的空气体积元内形成的次级电子 负 正电子 完全被阻止在空气中时所产生的电离电荷dQX dQ dmSI单位库仑 kgC kg历史单位伦琴R1R 2 58 10 4C Kg辐射量描述的是空间某一点 无源 射线强度 是通过一定通量的 射线对空气体积元的作用来定义的 核技术与自动化工程学院 葛良全 基本问题 按x的定义 累计次级电子的电离电荷量一直到次级电子路径终止 距单位放射活度的源在已知点的照射量 点源 a 源足够小 能保持球形条件 光子通量不随1 d2而减小 b x 射线在源和测量点之间的空气或其他物质没有吸收c 只有从源到测量点的光子才有贡献 忽略周围介质物质中的散射光子表示所有从辐射源发出的能量大于的光子都对剂量有贡献 而能量小于的光子由于吸收等而无实际意义 核技术与自动化工程学院 葛良全 典型同位素源的值Cesium3 3Cobalt 570 9Cobalt 6013 2Radium 2268 25Sadium 2418 4 核技术与自动化工程学院 葛良全 吸收剂量AbsorbedDosedef D dE dmSI单位 J KgGray Gy 1J Kg废除单位 Rad 拉德 100尔格 克1Gy 100Rad 核技术与自动化工程学院 葛良全 讨论问题两种不同的物质受到相同的 射线照射量 则吸收剂量不一定相同 原因 物理性质的变化诱发化学反应D是一定的辐射照射量在吸收物质中产生的化学和物理效应的适当量度 介质 空气 射线1C Kg34 5J Kg Gy 测量介质中的