放射性测量单位及核辐射防护ppt课件.ppt

1,核辐射测量方法,2,第三章放射性测量单位与核辐防护,第一节放射性测量常用单位第二节标准源与标准模型第三节核辐射防护简述,3,第一节放射性测量常用单位,1、放射性物质的重量单位千克适用对象：长寿核素。例铀、钍等。注意事项：短寿核素不能用重量单位来度量。,一、放射性物质的重量与活度单位,问题：为什么短寿核素不能用重量单位来度量？,4,第一节放射性测量常用单位,2、放射性物质的活度单位贝可勒尔适用对象：短寿和长寿核素。活度定义：样品中放射性原子核在单位时内发生衰变的的原子核数目的期望值。,一、放射性物质的重量与活度单位,活度单位：1贝可=1次核衰变/秒1Bq=1次核衰变/秒,5,第一节放射性测量常用单位,2、放射性物质的活度单位贝可勒尔曾用单位：Ci；单位换算：1Ci3.71010Bq1Bq0.271010Ci1mCi103Ci1Ci106Ci1pCi1012Ci,一、放射性物质的重量与活度单位,6,第一节放射性测量常用单位,活度与质量关系N活度，对1Bq活度，有,一、放射性物质的重量与活度单位,A原子量，g,当T1/2以天(d)为单位：,7,第一节放射性测量常用单位,3、固体物质中放射性核素的含量单位,二、放射性物质的含量单位,百分数，：用一克岩石中放射性核素所站的克数“克（放射性核素）/克（岩石）”表示，或用一百克岩石中含放射性核素的克数即“百分数”表示。,克/吨，g/t：一吨岩石中所含有的目标元素的克数。,U放射性元素含量单位：具有一个放射性元素含量单位的地质体使仪器产生的响应（计数率）与仅含有1g/t平衡铀的地质体使仪器产生的响应相同1U1g/t平衡铀,eU当量铀含量；1U1g/teU,8,第一节放射性测量常用单位,4、液体或气体物质中放射性核素的含量单位体积活度，或体积含量以体积含量表示，即单位体积中放射性物质的活度或质量，用Bq/L,g/L,mg/L等表示。原用单位为：Ci/L，爱曼（10-10Ci/L）新老单位换算：1Bq/L0.27爱曼1爱曼(em)3.7Bq/L,二、放射性物质的含量单位,9,第一节放射性测量常用单位,（一）粒子注量和粒子注量率1、粒子注量以辐射场中p点为中心，划出一球形区域，如果球体的截面积为da，从各个方向射入该球体的粒子总数为dN,则定义p点的粒子注量为：dN/da即粒子注量定义为射入小球单位截面积的粒子数。粒子注量的单位：m-2,三、放射性辐射的物理量和单位,10,第一节放射性测量常用单位,（一）粒子注量和粒子注量率2、粒子注量率粒子注量率是表示在单位时间dt内粒子注量的增量，即粒子注量率单位：m-2s-1,三、放射性辐射的物理量和单位,11,第一节放射性测量常用单位,（二）能注量和能注量率1能注量能注量定义：在空间一给定点处，射入该点为中心的小球体的所有粒子的能量总和dER(不包括静止能量)除以该球体的截面积da：能注量单位：焦耳每平方米，j/m2,三、放射性辐射的物理量和单位,12,第一节放射性测量常用单位,（二）能注量和能注量率2能注量率表示在单位时间dt内能注量的增量，即能注量率单位：瓦每平方米，W/m2用于度量各种致电离辐射。,三、放射性辐射的物理量和单位,13,第一节放射性测量常用单位,（三）照射量和照射量率1、照射量X照射量是专对或X射线而言的物理量。或X射线通过物质时，由光电效应、康普顿效应、或电子对效应等产生电子，从而使射线的能量有所损失。所产生的电子还可使物质产生次级电离。或X射线的照射量就是根据光子所引起的电离的能力来定义的。,三、放射性辐射的物理量和单位,14,第一节放射性测量常用单位,（三）照射量和照射量率照射量X定义：在质量为dm的某体积元空气中放出的全部电子完全被空气阻止时，若所形成的同一种符号的离子总电荷的绝对值为dQ，则dQ/dm称为该射线的照射量。用X表示。则：XdQ/dm,三、放射性辐射的物理量和单位,15,第一节放射性测量常用单位,（三）照射量和照射量率照射量X单位（SI）：库/千克，C/kg，或X射线在1千克干燥的、标准状态下的空气中产生电离电荷为1库伦的正离子和等量负离子的照射量，称为1库/千克。照射量是用电离电荷的数量来衡量的。因为在空气中产生一对离子所需吸收射线的能量是一定的，所以照射量与空气对射线的能量吸收密度有对应的关系。,三、放射性辐射的物理量和单位,16,第一节放射性测量常用单位,（三）照射量和照射量率照射量X照射量的老的专用单位是伦琴（R），1伦琴（R）2.5810-4库/千克1库/千克3.877103（R）,三、放射性辐射的物理量和单位,17,第一节放射性测量常用单位,（三）照射量和照射量率照射量率X定义为在单位时间dt内照射量的增量单位：库/千克.秒，C/kg.s老的专用单位：伦琴/时，微伦/秒11R/h7.1710-14C/kg.s1R/h1067.1710-8C/kg.s,三、放射性辐射的物理量和单位,18,第一节放射性测量常用单位,在O点处有一活度为mBq的辐射源(各向同性)，距它dcm的A点的辐射照射量率为XA,如图：,四、点源辐射照射量率的计算,由A点的能注量率IA=810-2mnihi/d2(MeV/s.cm2)和每秒产生的离子对数N对=IA/W.i/10-6W空气中电子每产生一对离子所消耗的平均能量：33.7电子伏/离子对,推出则A点的照射量率表示为:XA=2.9810-10mnihii/d2(c/kg.s)式中,ni是每次衰变放出能量为hi的光子的几率；i/表光子在空气中的质量吸收系数。,19,第一节放射性测量常用单位,常数：我们把距离一个活度为3.7107Bq的点状辐射源1cm处的照射量率，称为该辐射源的常数。例：计算60Co的常数由XA=2.9810-10mnihii/d2(c/kg.s)XA2.9810-103.7107（1.171.33）3.510-596.510-6(c/kg.s)0.5mm铂做外壳时，镭的常数为：59.210-8c/kg.s距C毫克镭含量镭源R处的照射量率计算公式为,四、点源辐射照射量率的计算,20,第二节标准源与标准模型,标准源的定义：用一些放射性核素含量或照射量率准确的放射源，作为基准，用来标定辐射仪，这些可作为基准的放射源称为标准源。标准源的分类：从形态上，标准源可分为固体标准源（点状标准源及体状标准源），粉末标准源和液体标准源等几类根据其用途可分为：活度标准源和校准能谱仪的标准源。按标准源发射的射线种类可分为：标准源、标准源、标准源和中子标准源等。,放射性标准源概述,21,第二节标准源与标准模型,制源基本要求：源的活性区均匀、牢固；活度值或表面粒子发射率由一种或一种以上绝对测量方法或相对测量方法给出，并说明测量参考时间；源在使用期间稳定，在较潮湿的环境下不发生潮解。执行标准：作为放射性标准源，除了要具备标准物质所应具有的特性外，还应符合ISO颁发的有关安全性能要求，或者应符合我国国家标准GB4075和GB4076的有关规定。,放射性标准源概述,22,第二节标准源与标准模型,制源基本方法：直接滴源法电沉积法(分子电镀法)真空蒸发法离子溅射法电泳法、电喷涂法粉末冶金法浸压法塑料热加工法陶瓷法等。,放射性标准源概述,23,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源1、射线标准源制备：标准源用放射性核素。多数源发射的粒子的能量在46MeV之间，对活度标准源来说，粒子能量的影响已不重要。一般不需要每个核素都准备一个核素的标准源，只要选择半衰期较长的核素就可以了。例如：从矿石中提炼出来的U3O8可以作为标准源。,一、标准源,24,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源1、射线标准源活度标准源，一般用单位时间内2立体角内所发射的粒子数来表示其发射率，其值是用2正比计数器测量的。如需知道标准源的放射性活度值时，必须将源做得很薄，尽量减少自吸收，并对测量结果进行一些必要校正后才能给出其活度值。,一、标准源,25,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源1、射线标准源用于校准谱仪的能量线性的标准源，一般采用电沉积法制源，底衬为1525mm、厚为0.1mm的金片，源斑直径为8mm。常用的核素有241Am，244Cm，210Po，238Pu，239Pu，233U等。用于校准探测器效率的标准源采用不锈钢片作底衬，厚度0.5mm，直径30mm。,一、标准源,26,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源1、射线标准源,一、标准源,27,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源2、射线标准源标准源用可发射，的核素来制备。这些粒子具有连续能谱，不同核素发射的粒子能量(以最大能量表示)是不相同的。活度标准源必须与所测样品粒子能量相近才可以使用。常用材料：234Th、234Pa制备标准源所使用的核素还有14C，144Ce，36Cl，60Co，134Cs，137Cs，22Na，147Pm，89Sr，90Sr，204T1等。,一、标准源,28,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源2、射线标准源制备标准源的方法有直接滴源、分子电镀、塑料热加工法等。常用的是将薄的塑料膜经喷金导电后，将放射性溶液直接滴在膜中心部位，干燥后，覆盖一层薄塑料，热加工密封，由一金属环支撑起来即成标准源。源斑大小可根据探头大小来定，可从3mm50mm。,一、标准源,标准源的结构,29,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源3、射线标准源这种源主要用于能谱仪的效率和能量校准。源多制成点源和面源两种。由于对自吸收要求不严，一般不采用电沉积或其它复杂的方法制备，多用塑料薄膜热加工法制备，选用最多的为聚脂塑料薄膜。标准源结构示意图如下图所示。图中的几种标准源代号为EGS，EGE，EGA和EGP。前三种用于校准射线探测器和谱仪NaI(Tl)和HpGe。后一种标准源特别适合于校准井型NaI(Tl)闪烁计数器。,一、标准源,30,标准源的结构,31,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源制备标准源所使用的核素：241Am，133Ba，109Cd，141Ce，144Ce，57Co，60Co，57Cr，137Cs，203Hg，131I，54Mn，22Na，103Ru，106Ru-106Rh，85Sr，88Y，65Zn等。有时将241Am，57Co，203Hg，51Cr，113Sn，54Mn，137Cs，22Na，60Co，85Sr等核素制成系列标准源，用于谱仪的能量和效率标准，其能量范围为0.0141.8MeV。为了提高校准谱仪的准确度，研制了152Eu和133Ba多射线源，前者能量范围从1221408keV，适合于能量范围从1001500kev的谱仪的能量和效率标准，后者可以发射30400keV的X射线和射线，比较适合于低能范围内的能量和效率标准。,一、标准源,32,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源3、射线标准源在地质工作中应用最多的是与衰变子体处于平衡的纯镭制成的源。一般用0.5mm铂包裹镭盐制成。60Co是常用来标定辐射仪器的射线标准源。其半衰期5.25a，射线能量：1.17MeV、1.33MeV。137Cs源,214Am源和234Pu源常作为工作源检查辐射仪器的工作状况。137Cs半衰期30a，射线能量：0.661MeV。,一、标准源,33,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源3、射线标准源214Am源半衰期458a，射线能量：59.6keV。射线能量：5.477MeV、5.435MeV。稳谱，检查辐射仪。234Pu源半衰期2.44104a，射线能量：5.155MeV、5.143MeV。检查辐射仪。133Ba半衰期10.9a，射线能量：0.081、0.276、0.303、0.356、0.384MeV。以0.303、0.356为主。常作为能谱仪器自稳装置参考源。,一、标准源,34,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源4、X射线标准源同位素源：这种源用来校准X射线探测器，如正比计数器，固体探测器。源通常制成点源，将放射性溶液热焊在两层塑料薄膜中间，一般使用109Cd(2225.5keV)，55Fe(5.96.5kev)，85Sr(13315kev)，65Zn(88.9kev),241Am(2256.6keV)，238Pu(1317keV)等核素制成这类源。,一、标准源,35,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源4、X射线标准源X射线管：,一、标准源,阴极用于发射电子的灯丝（钨丝）阳极用于接受电子轰击的靶（又称对阴极）。当灯丝被通电加热至高温时（达2000），大量的热电子产生，在极间的高压作用下被加速，高速轰击到靶面上。高速电子到达靶面，运动突然受阻，其动能部分转变为辐射能，以X射线的形式放出。,36,第二节标准源与标准模型,（一）射线标准源5、中子标准源同位素中子源：分钋-铍中子源和镭-铍中子源等。钋-铍中子源中子产额为23106个中子，中子的最大能量为11MeV。钋半衰期较短。镭-铍中子源中子产额为1015106个中子，中子的最大能量为13MeV。缺点：强辐射。中子管中子源：D（d，n）；T（d，n）裂变中子源252Cf：半衰期为2.64年，中子产额为2.351012中子/秒克锎-252；中子平均能量为2.348MeV，其最大能量约6MeV。,一、标准源,37,第二节标准源与标准模型,1、射线标准源粉末标准源放射性分析中常用的粉末标准源是由铀矿石或钍矿石经粉碎。加工制成。对粉末铀标准源要求：铀、钍含量准确确定，钍含量低于0.005；铀镭平