核辐射测量与防护1课件

1、第一章 核辐射测量基础知识核辐射 (nuclear radiation ) 核的变换 nuclide transformation 来源 粒子加速器 particle acceleration 宇宙射线 cosmic ray from outer space 产生机理角度核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 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 院一些核辐射的特征:Type o

2、f particlesymbolCharge (relative)Approximate rest massRest massneutronn011.008982Protonp111.007593Deuterond122.014187Tritont133.01645Alpha particlea244.002777positron+ e+11/18400.000549Electrons or beta particle- e-11/18400.000549 meson1210/18400.1151276/18400.152Gamma rayneutrinovFission fragment 2

3、095核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院辐 射 源1 快电子源 fast electron source 1.1 衰变 beta decay 反应式 initial final antineutrinos nuclide nuclide反冲核（recoil nuclide ) : 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（monoenergetic electrons) 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院1.2 内转换电子 internal conversion 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

4、核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院1.3 俄歇电子 Auger electron 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 1 V 1eV 1000V 10keV 2000V 20keV 大型电子加速器能加速到几 MeV 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院2.2 自发裂变 spontaneous fission 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

5、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3.2 湮没辐射 Annihilation radiation 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 continue spectrum 从 0E max （最大

6、电子能量） 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院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 Auger electron 竞争过程 荧光产额 fluorescent field 光子能量 产生方式： a) exciting by Radioactive decay 电子俘获 electron capture 内转换 internal conversation b) 外部辐射激发 excited by external radiation c) 同步辐射 synchrotron radiation 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院放射性的历史放射性(r

7、adioactivity)这一名词首次首次被利用是Marie Curie。在1898,她首先用来描述能发出电离辐射(ionizing radiation)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radiation actives。 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（e

8、manation)现象。 1901年，Pierre 和Marie Curie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Marie Curie夫妇分别获得物理诺贝 尔奖。 1911年， Marie Curie 获得化学 Nobel Prize for isolatiing radium（ Pierre died in 1906）。 Marie Curie died in 1934 at the age of 67 years as a result of prolonged ex

9、posure to radioactivity Ra.核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 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 院能量 e

10、nergy 传统: 电子伏(eV ) KeV MeV 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 J joule 1 eV =1.60210-19 J 光子能量与辐射频率的关系: 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院辐射照射量 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dQ X=dQ/dm SI 单位 库仑/kg C/kg 历史单位 伦琴 R 1R=2.5810-4 C/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 院典型同位素源的 值 Cesium 3.3 Cobalt -57 0.9 Cobalt -60 13.2 Radium-226 8.25 Sadium-24 18.4 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院吸收剂量 Absorbed Dose def: D= dE/dm SI单位： J/Kg Gray (G y)=1 J/Kg 废除单位： Rad(拉德)=100尔格/克 1 Gy= 100 Rad 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院5 剂量当量 （H） 用适当的修正因数对吸收剂量进行加权,使得修正后吸收剂