成理工核辐射测量方法讲义04带电粒子测量方法

而产生某种信息（如电、光脉冲或材料结构的变化从而实现对入射射线加以捕获的装4.1.1计数器产生更多的离子对，在电极上收集到比原始离子对要多得多的离子对(即气体放大作用)，计数器又称盖革-弥勒计数器或G-M计数器，它的工作电半导体探测器，辐射在半导体中产生的载流子（电子和空穴在反向偏压电场下被发光效率高，因而对高能电子、γ辐射探测十分有效。其他如用银(Ag)激活的硫化锌②有机闪烁体，包括塑料、液体和晶体(如蒽、茋等)，前两种使用普遍。由于它们的光衰现的气体探测器，输出脉冲幅度大，时间特性好。电磁量能器(或簇射计数器)及强子量能4.1.2径迹室云室和泡室使入射粒子产生的离子集团在过饱和蒸气中形成冷凝中心而结成液滴极而被收集起来，使电子线路上引起瞬时电压变化4.2.1电离室它是剂量监测和反应堆控制的主要传感元件，是射线测量所平行板电离室的结构以及圆柱形电电离室的大小和形状，壁厚和电极例如，用于α粒子测量时，要求电在电离室的高压电极上一般都加有4.2.2正比计数器正比计数器是一种充气型辐射探测器，工作在气体电离放电伏安特性曲线的正比区4.2.3G－M计数管与其它闪烁体一样，ZnS（Ag）是通过将入射射线能量转变成闪烁光光强来探测入射如果入射的α粒子的能量越高，并将能量全部损耗在闪烁体内，则被激发光光子越多，最终从光电倍增管输出的早期常作为α闪烁谱仪的闪烁晶体。它4.光电倍增管主要参数ΔG/G=N(ΔUd/Ud)（4.2）4.4.1半导体探测器概述气体中产生一对离子对，需要电离能量36.5eV左4.4.2PN结型半导体探测器载流子将由高浓度区向低浓度区扩散，结果在金硅面垒探测器，由于耗尽层厚度较薄，主要用于探测带电重粒子(如α、P等)，亦4.4.3PIN结锂漂移型半导体探测器率，%探测效率，%GM－85816mm×6mm19mm×6mm24mm×6mm29mm×6mm~1~1~2~1硅和锗加上锂作为漂移材料制成锗锂漂移探测器——Ge(Li)；或硅锂漂移探测器——Si(Li)。锗锂漂移探测器有两种：即平面型和同轴型。目前平面型为圆片状只能获得15~4.4.4高纯锗半导体探测器(HPGe)金硅面垒探测器是用一片N型硅，蒸上一薄层金(1子空穴对全部被收集，最后在两极形成电荷脉冲。通常在半导体探测器设备中使用电荷灵敏前置放大器。它的输出信号与输入到放探测器的结电容Cd是探测器偏压的函数,探测器偏压的微小变化所造成的Cd变化将影响输出脉冲的幅度。事实上，电源电压的变/Cd，它的等效输入电容近似等于KCf，只要KCf>>Cl，那么前置放大器的输出电压为V KQQ(1+K)Cf≈−Cfdn≈0.5ρnV(μm)（4.4）4(μμF/cm2)(4.5)测器的偏压应选择最佳范围。实验上最佳能量分辨率可通过测量不同偏压下的α谱线求谱仪的能量刻度就是确定α粒子能量与脉冲称为刻度常数；E0是直线截距(keV)，它表示由于α粒子穿过探测器金层表面所损失的能①产生电子空穴对数和能量损失的统计涨落(△En)；4.6.1径迹蚀刻测量迹(仅几十),称为潜迹。潜迹只有在电子显微镜下才能观察到。如果把这种受到辐射损强，则受伤的部分能较快地发生化学反应而溶解到溶液中去，使潜迹扩大成一个小坑(称为蚀坑)。这种化学处理过程称为蚀刻。随着蚀刻时间的增长，蚀坑不断扩大。当其直径弛，使没有损伤的基质又发生应变，这样就形成了比辐射损伤区的显著特点之一就是它可以被一定的化学试剂优先溶解。因此，当我们用一定的化学溶剂对团体物质进行腐蚀(蚀刻)时，径迹的图象就可以显示出来，直到将它们扩大到用普通的光学显微镜就可试验表明，裂变碎片几乎在各种绝缘固体物质中都可以留下径迹，因为它是一种强烈的电离核。容易4.6.2卢瑟福背散射分析（RBS)卢瑟福背散射分析是基于卢瑟福的α粒子散射实验而建立起来的测量α粒子等带电并确立了原子的核式结构模型。进一步研究表明，大角度散射粒子载有Eb＝f(Mi，Zi，θ)卢瑟福背散射测量设备的几何布置如图从加速器发射的α粒子与靶发生卢瑟福背散射（散射角θ=165o）后，进入金硅面垒探测─4.7.1常规氡气测量方法常用的方法有：浅孔氡气测量(面积测量或剖面测量，孔深一般在80cm左右)、深孔氡气测量或氡气测井(孔深一般在数米到数十米)、山地工程中的氡气测量，以及水样中氡图4.19射气测量仪器结构CRn=1.5(N1-0.5N0)K)Rn2.0C=(N-Rn2.0主机的工作原理基本与γ辐射仪相似。图4.7.2径迹蚀刻测量[1-3]α径迹测量实际是固体核径迹探测器（SSNTD）技术在氡气测量上的应用。α径迹测量记迹(仅几十),称为潜迹。潜迹只有在电子显微镜下才能观察到。如果把这种受到辐射损强，则受伤的部分能较快地发生化学反应而溶解到溶液中去，使潜迹扩大成一个小坑(称为蚀坑)。这种化学处理过程称为蚀刻。随着蚀刻时间的增长，蚀坑不断扩大。当其直径测量α径迹时，要将探测器置于探怀内，并埋入地表土壤散、对流、抽吸、以及地下水掺滤等复杂作用趋于地表，并进成的潜迹。此外，探杯所接触的土壤层的本底铀含量、以及锕铀系和钍系的α辐射体产生的α粒子也可被深侧器接收。如果忽略地表土壤的本底铀含量的影响，在相同条件下测量的α径迹密度（探测器单位面积上的径迹数）将正比于探测点的氡浓塑料胶片测器进行蚀刻；(3)用光学显微镜〔或径迹电视自动扫描器和自动计数器，观察、辨认和4.7.3α聚集器测量[1-3]α卡法和α杯法都是累积测氡技术，它们是将α卡片或α杯埋在地下某一深度，吸附氡百伏的静电电压，因而称为静电α法。该方法有高的灵敏度，有利于发现微弱的放射性异及214Po44222Rn+220Rn=N1222Rn/220Rn≈(N1/N2)−1222Rn+220RnHFS－1α卡仪，CD—lα杯探测仪。图4.7.4其它射气测量方法1977年，美国报道了活性炭吸附测氡找矿成果。美国学者测量的对象是214Bi的量的对象主要是氡的子体衰变的α粒子、β或γ射线,或者是其中某一能谱线(段)。高测量精度。也可测定β射线或β+γ射线。但操作步骤比较繁杂。也可以用于环境空气中氡的测量，是我国“环境空气中氡的标准测量方法”国家标准218Po(RaA)通过一系列短寿命中间子体产物而衰变成210Pb(Tl/2＝22a)。210Pb又通过210Po法只在野外取样，分析样品工作全部在室内进行。用酸浸泡样品，将210Po转入溶液，过滤后，加入还原剂抗坏血酸，再放入银(铜或镍)片，发生电化学置换反应，根据Po在化学置换系列中的位置，钋能自发电镀在银上，用低氡气测量系统(含瞬时测量与累积测量)的标定是将一已知浓度的氧气引入装探测器将待标定的探测器(室)与氡室通过气嘴接成氡可以k环＝n底[Bq／(L·cpm)](5-4-1)cpm；n底k环＝Q标−λRnt)[Bq／(L·cpm)]标−λRnt)真空法的实质是将探测器接人氡室(图气压平衡后，关闭K2，开始读数。按(三、标定时应注意的几个问题1.要保证标定时的测量条件同野外测量条件的一致性，否则就要进行零分零秒的修探测系统(厂家)标定系数(换算系数)Bq/Lem(爱曼)Pci/