《传感器技术与应用》课件-11.3核辐射传感器的应用

传感原理与应用11.3核辐射传感器的应用TRANSDUCER课

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内

容CourseContents11.1核辐射物理基础11.2核辐射传感器11.3核辐射传感器的应用课程内容CourseContents11.1核辐射物理基础11.2核辐射传感器11.3核辐射传感器的应用11.3核辐射传感器的应用11.3核辐射传感器的应用应用范围：射线传感器广泛用于空间探测;α射线可实现气体分析，如气体压力、流量测量；β射线可进行带材厚度、密度检测；γ射线可探测材料缺陷、位置、元素、密度与厚度测量。11.3核辐射传感器的应用1.测厚（透射式测厚）

透射式测厚常用闪烁探测器，闪烁探测器记录穿透物体的γ射线的强度，其输出电流与辐射强度成正比。

在辐射穿过物质时，由于物体吸收作用损失部分强度，强度按指数规律变化。在辐射穿过物质时，可根据质量厚度X求出被测物体厚度。I0—入射强度；I—穿过后强度；x—质量厚度；μ—质量吸收系数；ρ—与材料密度有关；11.3核辐射传感器的应用1.测厚（透射式测厚）11.3核辐射传感器的应用1.测厚(散射式测厚)散射测厚时β放射源与探测器在同一恻；原理是：利用核辐射被物体后向散射的效应。散射强度与被测距离、物质成份、密度、厚度表面状态等因素有关：K与射线能量有关的常数

核子测厚仪11.3核辐射传感器的应用2.物位测量

利用介质对γ射线的吸收作用，不同介质对γ射线的吸收能力不同，固体吸收能力最强，液体居中，气体最弱。辐射源与被测介质一定，被测介质高度H与穿过被测介质的射线强度I成正比关系。I0、I，分别为入射前后的强度；μ为吸收系数。11.3核辐射传感器的应用11.2.2射线传感器（探测器）11.3核辐射传感器的应用2.物位测量火车车皮装煤量AB油罐车装油量煤气罐气量D炼钢炉钢水量C物位测量11.3核辐射传感器的应用3.电离室检测气体流量计11.3核辐射传感器的应用

当被测气体被电离时，离子被带出电离室，室内电流减小，气体流速增加带出的离子增多电离室电流进一步减小，由电流的变化检测气流流速和流量。

在气流管中装两个电极（电极电位不同），放射源S的射线使气体电离，工作状态相当于一个电离室。11.3核辐射传感器的应用4.离子敏感烟传感器（电离室）

电离室由H1和H2两个电极组成，电极之间有放射性同位素镅-241（Am241）可放出α射线，并在两电极之间发生电离，产生正离子，在外加电压作用下形成电离电流。11.3核辐射传感器的应用4.离子敏感烟传感器（电离室）

当外电离室有烟雾进入时，离子被吸附到烟雾颗粒上，由于烟雾颗粒比离子大1000倍左右，故在电场

中的移动速度比原来的速度慢，而且在移动过程中离子中和的机会增多，最终使离子电流相应减小。烟雾数量越多，离子电流越小，相当等效电阻增加。11.3核辐射传感器的应用4.离子敏感烟传感器（电离室）离子感烟传感器结构是内、外两个电离室，内、外电离室串联连接方式；外电离室等效电阻随烟雾数量变化，可等效为可变电阻Rp。经电源电压E分压后供控制电路。内电离室是密封的，无烟雾离子进入，离子电流恒定，等效电阻R不变。UD-O2型

烟雾传感器11.3核辐射传感器的应用5.探伤

探伤：探测器与放射源放在管道内，沿焊接缝同步移动，当焊缝存在问题时，穿透管道的γ射线会产生突变，正常时输出曲线趋于直线。管道捡漏：利用地面放射性气体变化11.3核辐射传感器的应用6.X射线荧光分析仪矿山选场在线监测野外现场快速测量11.3核辐射传感器的应用6.X射线荧光分析仪X射线荧光分析仪应用：一测量是什么元素（定性）；二测量元素的含量（定量）。

X荧光射线检测的能量谱和计数率与物质的含量、成份、厚度、密度有关。11.3核辐射传感器的应用6.X射线荧光分析仪

波长色散荧光分析方法是将射线，通过光学系统转换为不同波长的信号，由产生波长特征进行检测分析。

X射线荧光基于光电效应，分能量色散和波长色散；

能量色散的荧光分析方法：由同位素源或X光射线管产生γ射线，其它物质上的次级辐射称荧光射线；用于各种衡器11.3核辐射传感器的应用6.X射线荧光分析仪通过幅度分析器（甄别器）实现元素的定性分析；探测器脉冲幅度与元素的特征X射线能量成正比，不同元素脉冲幅度不同，能量大脉冲幅度越高；

脉冲的多少与样品含量成正比，通过每秒的计数率检测样品的含量，实现元素的定量分析。11.3核辐射传感器的应用6.X射线荧光分析仪电路框图11.3核辐射传感器的应用7.中子活化分析与多道谱仪

中子活化是一种现代核分析方法，非放射性物质经过反应堆照射后生成放射性核素，利用放射性衰变测量元素的含量。一般利用多道谱仪测量样品！用于各种衡器11.3核辐射传感器的应用7.中子活化分析与多道谱仪用低温(液氮)保存的Si(Li)、Ge(Li)探测器元素能量谱线11.3核辐射传感器的应用8.医学应用-CT（断层扫描）computedtomograhy（计算机断层扫描），简称CT

常规X射线摄影利用透射原理，把三维的人体投影显示在一个二维的平面上。这就使得图像失去纵深方向的分辨能力，前后结构互相重叠，引起图像混淆，容易造成误诊和漏诊。11.3核辐射传感器的应用3）半导体探测器

X线管荧光屏11.3核辐射传感器的应用8.医学应用-CT

计算机断层扫描技术（CT）是把人体分成一系列薄片，单独对每一切片（二维图像）进行观察；这种方式能消除临近各层的影响，没有重叠混淆，图像变清晰，容易辨别细微的异常结构。从断面合成的头部三维图像11.3核辐射传感器的应用8.医学应用-CT

CT是采用计算机断层扫描的二维重建方法的基本原理，如图所示，从线性并排着的X线源发射一定强度的X线，把通过身体的X线用与X线源平行排列的X线传感器接收获得数据。

然后把X线源和传感器组以体轴为中心一点一点的旋转，反复进行同样的操作。求得的在各个角度上的投影数据，就得到了垂直于体轴的断面图像。11.3核辐射传感器的应用8.医学应用-CT计算机断层扫描的二维重建方法的基本原理是根据投影，将检测的信息用计算机重建图像11.3核辐射传感器的应用9.核子秤

核子秤是根据物质对γ射线的吸收原理来进行工作的，是现代核技术与计算机技术结合的高新技术成果；

它是由源部件（γ射线源及防护铅罐）、A型支架、电离型γ射线探测器、测速传感器、前置放大器、前放电源、核子秤主机系