《电离辐射监测》PPT课件.ppt

电离辐射环境监测简介 一 监测标准 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB18871 2002 辐射环境监测技术规范 HJ T61 2001 环境地表 辐射剂量率测定规范 GB T14583 93 表面污染测定第一部分 发射体和 发射体 GB T14056 1 2008 含密封源仪表的放射卫生防护要求 GBZ125 2009 密封放射源及密封 放射源容器的放射卫生防护 GBZ114 2006 X射线衍射仪和荧光分析仪防护标准 GBZ115 2002 X射线计算机断层摄影放射防护要求 GBZ165 2012 医用X射线诊断放射防护要求 GBZ130 2013 工业X射线探伤放射卫生防护标准 GBZ117 2006 工业 射线探伤放射防护标准 GBZ132 2008 辐射环境监测可分为 1 主动测量2 被动测量 二 监测仪器 人们根据射线与物质相互作用后产生的各种效应 制成了许多不同类型探测器 放射性主动测量常用的探测器有三类 气体电离探测器 利用射线在气体介质中产生的电离效应 闪烁探测器 利用射线在闪烁物质中产生的发光效应 半导体探测器 利用射线在半导体中产生的电子和空穴 2 1常用X 辐射监测仪 电离室类监测仪高气压电离室是测量环境剂量率的常用仪表 这类仪器由一个高压电离室探测器和电子线路组成 前者为一个充高气压 一般为25个大气压的氩气 的不锈钢球壳组成 中间密封一个电极 电子线路主要为MOSFET静电计 二次放大电路 高低压变换器以及读出线路 这类仪表在环境监测中用得十分普遍 它的缺点为价格比较昂贵 适用于低水平的 环境剂量率的测量所测范围为0 01 Gy h 103 Gy h能量响应50keV 3MeV GE的RS131高气压电离室 25个大气压的高纯Ar气 高气压电离室原理图 高压电离室能量响应特性 相对与Cs 137的661keV 2 1常用X 辐射监测仪 闪烁剂量率仪表闪烁剂量率仪表由闪烁探测器和电子线路两部分组成 闪烁探测器包括闪烁体 光电倍增管 前置放大器以及磁屏蔽外壳几部分组成 它主要起到把 辐射的能量转变为电信号的作用 目前常用的闪烁探测器有用硫化锌补偿的塑料闪烁体 组织等效塑料闪烁体 Nal T1 等 所测范围为0 001 Gy h 102 Gy h能量响应40keV 4MeV BH3103B便携式 辐射仪 伽玛辐射仪 FH40 闪烁探测器能量响应特性 计数管在气体电离探测器中 计数管具有相当突出的优点 气体放大倍数极高 入射射线只要产生一个离子对就能引起放电而被记录 对带电粒子的本征效率接近100 并且输出脉冲的幅度很大 所需的测量仪器很简单 计数管的主要缺点是 分辨时间太长 不能用于高计数率测量 对 射线的探测效率较低 所测范围为0 1 Gy h 104 Gy h能量响应30keV 2MeV 2 1常用X 辐射监测仪 个人剂量计 长杆剂量率仪 其他测量设备 被动测量热释光剂量计 TLD 的工作原理 1 晶体物质的电子能级分属两种能带 导带满带 处于基态已被电子占满的容许能带导带 没有电子填入或尚未填满的容许能带电子陷阱禁带 隔开满带和导带 有一定宽度 2 杂质原子及原子或离子的缺位和结构错位禁带电子陷阱 近导带下面的局部能级 能吸附电子激活能级 近满带上面的局部能级 能吸附空穴激活中心没有辐照 电子陷阱是空着的 激活能级是填满电子的满带 3 发光机制 辐射晶体电离激发满带中电子进入导带 产生空穴 过程1 低能态较高能态稳定进入导带的电子落入电子陷阱形成F中心 空穴移入激活中心形成H中心 过程2 辐射能量贮存 常温下可保持很久 加热温度达到一定值F中心的电子又进入导带最终与H中心的空穴复合 过程3 发出荧光 热释光TL 剂量测量原理 发出的总光子数 释放的总电子数 所吸收的辐射能量TLD的种类和特性热释光体LiFLi2B4O7 Mn CaF2 天然 CaF2 Mn BeOCaSO4 Mn CaSO4 Dy LiF Mg Cu P 主峰加热温度110 C 260 C 2 2选用监测仪的原则 监测仪器选择原则 一 射线性质 对于射线的种类及性质清楚的场所 应选用针对性较强的仪器 如果对于辐射场的性质不清楚的场所监测 应选用带有多用探头的监测仪或携带多种监测仪 二 量程范围 一般要求测量仪器的量程下限值至少应在剂量限值的1 10以下 上限根据具体情况而定 有的数显式仪表会在量程下限也报出数据 而有的仪表会在超量程时数据为零 在实际使用前 必须了解仪器的性能 三 能量响应 一台理想的辐射监测仪器应该是不论射线的能量大小 只要照射量相同 其仪器的响应就应相同 然而 事实上仪器的响应总是随着射线能量的不同 产生一定的差异 响应对能量依赖性小 这种差异就小 即能量响就好 反之能量响应差 对剂量率仪表一般要求与137Cs源相比 在50keV到3MeV的能量范围内能量响应不应大于 30 从几种探测器的能响来看 电离室型较好 闪烁型次之 计数管差些 在防护监测中 对数百千电子伏以上的光子来说 能量响应差别不大 但对100keV以下的光子 就需要注意仪器的能量响应性能与被测光子的能量是否相适应 四 环境特性 对温度 在 10 40 的温度范围内 仪器读数变化在 5 以内 对相对湿度 在10 到95 范围内 读数变化在 5 以内 此外 应考虑气压与电磁场的影响 五 对其它辐射的响应 实际测量条件有时比较复杂 如高能 射线和 射线都能穿透电离室引起仪器响应 造成 射线测量相互干扰 在中子和伽玛混合场中 考虑探测器对两种射线的敏感程度 其它因素 仪器零点漂移要小 测量的方向性误差不应大于 30 重量较轻 体积小 另外 仪器的响应速度要快 特别是对于一些瞬时的辐射场的测量 适用诊断X线机摄片的辐射场测量 这一点尤为重要 一般要求响应时间在0 5秒以下 最好为毫秒级 三 辐射环境监测辐射环境监测指的是广义的环境监测 包括流出物监测和环境监测 一 环境中的放射性1 天然放射性天然放射性一般不属于辐射环境监测范围 但是由于天然本地无处不在 构成人类辐射剂量的大部分 由于人类活动使部分地区的辐射本底升高等因素 为了了解本地辐射水平 环境评价工作需要 有时需要对天然放射性进行测量 2 人工放射性人工放射性主要有以下几个来源 1 核试验沉降 2 核燃料循环和核能生产 3 放射性同位素和射线装置生产和应用 二 监测的分类1 项目运行前的本底调查 如 环评文件的本底调查等 2 项目运行过程中的监测 如 验收监测 年度