第八章放射性监测.ppt

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1、第八章 放射性监测,1. 放射线的测量,利用空气电离室测量.根据照射量的定义设计,分若干种类.最准确的叫自由空气电离室 又叫标准电离室.,一. 照射量的测量,1、自由空气电离室,电子平衡,1、自由空气电离室,步骤,(1) 设法隔离已知质量的空气,(2) 测量该空气中X、线使物质放出的次级粒子电离产生的同种离子总电量。,1、自由空气电离室,造成空气室非稳定态的因素,空气对X线的吸收和散射,离子的复合,入口对X线吸收产生多余次级电子,电离室壁的阻止使电子损失的能量,温度气压变化引起的空气密度改变,所以必须进行校正, 统一标准. 国家级的叫基本标准,对省市(次级标准)统一校正.自由空气电离室很大,约

2、20m2,成本高,技术复杂,不能作现场仪器,只能作标准.,2、实用空气电离室,特点,(1)空气压缩,减小电离室体积,(2) 压缩空气可用等效材料替(Z接近),如石墨,有机玻璃,石蜡,(3)体积小,可现场携带测量.,2、实用空气电离室,电离室的校准,测量条件:,(1) 室壁与空气等效,(2) 准确得知空气腔体积,(3) 室壁厚度满足电子平衡条件,方法,定期校准 (20C,760mmHg),用两种电离室同时测量已知强度的X、线源,得出实用空气电离室的校准因子.,对医学和防护学有意义的量是吸收剂量。吸收剂量一般通过间接测量来获取，考察某点能量沉积产生的理化变化，间接反映该点物质吸收的射线能量。经过适

3、当校准，给出D的大小。,二. 吸收剂量的测量,二. 吸收剂量的测量,1、基本测量量热法,任何物质受照射后吸收的射线能量都会以热的形式表现.能量 热量 温度.测量 热量计。,由于辐射使温度升高的值T只有10-2 10-3 C,故测量技术要求很高,只能做标准仪器校对其它测D的仪器.,二. 吸收剂量的测量,1、基本测量量热法,介质,热电偶,吸收体,现场大多通过照射量的测量换算成吸收剂量.,二. 吸收剂量的测量,2、电离室测量法,为电离一对离子所需平均电离能= 33.85 eV,对任意物质,(Gy),(Gy),二. 吸收剂量的测量,不同光子能量对应几种物质的f值(单位:Gy/C/kg),已测知,例题2

4、,用电离室测得体模内一点空气照射率为,例题1,(Gy),在空气中某点处照射量为0.1C/kg,求空气中该点处的吸收剂量.,解,已知光子的能量为0.1 MeV,求该点的吸收剂量率。,解,查表得f水=36.74 Gy/C/kg,D水=,3、吸收剂量的其他测量方法,热释光片(LiF等)晶格缺陷.辐射照射激活价电子成自由电子; 缺陷吸收电子(正比);测量时,加热电子逸出,并以光的形式释放能量. 由电子数目和发光强度确定吸收剂量的大小.,热释光剂量仪,胶片剂量测定法,射线在胶片上感光,光密度变化与吸收强度有关.,二. 吸收剂量的测量,多功能数字化谱仪,移动式空气放射性监测仪,(/),二. 吸收剂量的测量

5、, / 闪烁探头,核应急个 人剂量计,二. 吸收剂量的测量,1、400kV以下X线质的测定,X线的质即穿透本领 低能段用半价层表示,2、高能X线能量的测定,用水模中半值深度HVD，或用测定在10cm, 20cm两处电离比确定X线的质。,X线能量与HVD的关系,指数衰减,第二节 X、外照射监测,1、电离室型巡测仪 原理： 射线与物质相互作用时，会发生光电效应，康普顿散射、电子对效应，这三种效应都会产生电子、电离室通过收集X、射线与物质相互作用时产生的电子，从而达到测量的目的。,2、闪烁计数器型巡测仪 在射线与物质相互作用下，会发生光电效应，对闪烁物质中的能量转换为光子，光子被光电信号倍增管接收并

6、转换成放大的电信号，并由电子路线接受记录一个光子对应一个计数，以达到测量的目的。 灵敏度高，广泛应用于环境辐射测量。,3、测量使用 应根据测量要求，辐射场的性质和强度、考虑仪器的灵敏度、量程、能量范围、能量响应等因素并对仪器进行校正。 4、环境监测的要求 1）布点：离开地面1m高，范围测点距离只要能反映实际辐射就行了。 BH3103A环境X环境贯穿剂量仪。,第三节 氡的测量方法,一、静电计法（经典方法） 又称电离室法 1、工作原理 射线对空气的电离作用和带电导体在电场中的运动，含氡气体进入电离室后，氡及其子体放出的射线使空气电离，产生正负离子（其电离主要是222Rn、218Po、214Po的粒

7、子贡献）。电离室的中央石英电极累积了一定正电荷，当与静电计的中央石英丝接触后使其带电，成为带电导体。在外电场的作用下，石英丝由于劳伦茨力的作用发生偏转，,其偏转的速度与其电荷呈正比，也就是与氡浓度呈正比，测出偏转速度（亦即电离电流）就可知道氡浓度。 2、主要设备与仪器 1）电离室 FD-105 、 FD-105 （K） 高14cm、V=12cm、D=9.5cm 外壳为金属 2）静电计 FD-105 、 FD-105 （K） 3）操作箱 4）抽气泵,3、测量程序 1）调零（调节机械零点与电零点） 2）调节电压灵敏度与表定时相同 3）测电离室本底 4）取样测量 5）计算氡浓度 6）清洗电离室,二、

8、闪烁室法 1、工作原理 222Rn进入闪烁室后，222Rn及子体发射的粒子使闪烁室的ZnS（Ag）产生闪光，光电倍增管把这种光信号变成电脉冲，经过电子路线的放大，最后记录下来，单位时间内的脉冲与氡浓度呈正比，从而可以确定氡浓度。 2、主要设备 1）FD-125型闪烁室，0.5L 2）FD-125型氡钍分析仪,3）计数装置 计数器 4）其他 真空泵、活性炭、干燥管 3、测量程序 1）测量闪烁室本底 2）抽真空 3）取样 4）等待3h 5）测量,6）计算 灵敏度：37Bq/m3,三、活性炭浓缩测氡法 1、工作原理 此法是对经典静电计法的一种补充，利用活性炭对222Rn在常温下吸附，高温释放的特点，

9、把大体积空气中的氡浓集起来，然后加热释放并转移至电离室中，封闭3h后，用静电计测量电离电流，求出氡浓度。3Bq/m3 （在气流速度为12L/min时，活性炭吸附效率可达90%,2、主要设备和仪器 1）抽气泵 2）流量计 3）氯化钙干燥管 4）活性炭管 活性炭颗粒2040目 5）解吸电炉 6）其它 静电计、电离室,3、测量程序 1）吸附 2）解吸 3）测量 4）计算,吸附,解吸,四、气球法 1974年清华大学提出的 1、工作原理,2、主要仪器与设备 1）气球及附套环和橡胶塞 V=101000L 2）计数设备 FK602系列氡与氡子体测量仪 3）取样泵及流量计 4）秒表 5）滤膜取样头 6）子体过

10、滤器 7）合成纤维膜（过滤乙烯树脂纤维）,3、测量程序 1）按上述时间坐标来取样测量 2）氡浓度的计算,3）氡子体潜能浓度,4、方法评价 1）优点：方便、迅速、灵敏度高 2）缺点： 影响因素多 A、条件一致 必须保持标定与具体使用时的条件一致性， 如气球体积与采用的滤膜，计数设备和时间坐标不能改变，改变任一项都必须重新刻度。,B、过滤要完全 过滤效果应达99%以上 C、保持球内清洁 D、缩短气体通路 E、防止排气过度 F、定期刻度 G、采样泵的选择 H、湿度的影响 当空气样品的相对湿度小于90%时，刻度系数有显著的变化。,第四节 表面污染监测,一、直接法 原理：采用硫化锌光电倍增管组成的探头，

11、面积伟50cm2，利用发射的或粒子碰撞到铝箔后，硫化锌闪光，光电倍增管把光信号变为电脉冲，一个粒子就有一次闪光，这样就可以记录下来闪光的次数，也就是发射多少粒子数。 N/（S.t.） 仪器：FJ-355D、FJ-2201、FJ-2203,二、间接法 擦拭法,第五节氡析出率的测量,1、定义 物质表面单位面积、单位时间内析出222Rn的量，单位为Bq/（m2.s） 2、原理 在待测表面扣一个不透气、不吸氡、不溶氡材料制成的集氡罩（50cm50cm8cm、或25cm25cm10cm）周边用不透气的材料密封。所扣表面析出的氡被集氡罩收集，其浓度随时间增长，最后达到平衡（如图1）。在集氡罩内的氡浓度呈线

12、性增长的时间范围内，取样并测量其浓度，在计算待测表面的氡析出率。,如图1，t1到t2的浓度差是由于被罩表面这个时间差的氡析出引起的。因此可以测量这两个时间的浓度， t1时的浓度为 t2时的浓度为 由于集氡罩的体积为SH 所以集氡罩内氡的量的变化为 因此氡析出率,从图1可见，我们可以取0时刻的浓度作为t1的浓度，此时的浓度实际上可以认为是空气氡浓度。,3、主要仪器设备 闪烁室、计数器、FD125氡钍测量仪、集氡罩、真空泵、真空表、扩散器、干燥管、秒表、洗耳球、弹簧夹、橡皮管、干湿温度计、风表、气压计,4、测量程序 1）准备 A、测量闪烁室本底 B、确定闪烁室的气密性、然后将闪烁室抽真空 2）连接

13、取样装置（见图2） A、扣罩，此时将集氡罩的管关死，同时计时，在集氡罩周边用粘性土密封。（注意扣罩前记录气温、湿度、大气压、风速）。 B、按图2连接仪器 C、累积一定时间，一般5min，如果氡析出率较高的，则时间为2min，低的则为7min，取样，转移到闪烁室的时间为30s60s（注意不能太快，以免扩散器内的溶液冲入干燥管。）。 D、取样结束后，拆卸仪器后，用洗耳球排出干燥管与扩散器内的氡，以备用。,图2 氡析出率测量取样装置示意图,3）测量，取样后，闪烁室等待2.53h后测量 4）计算，按上述公式计算，注意时间为累积时间+1/2转移时间。 5）清洗。用过的闪烁室要立即清洗。,5、测量布点要求

14、 必须布置再相对平整的地面、集氡罩罩住的地点不能是相对疏松的。 6、测量氡析出率的意义 1）其直接影响到退役治理方法、工程经费 2）是评价退役治理效果的重要指标 3）是预测大气氡浓度、计算剂量的一个参数。,1）取一定量水样，过滤，滤液加硫酸酸化，蒸干，在低于350温度下灰化。 2）测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品（标准源），以确定探测器的计数效率， 3）灰分移入测量盘中，铺匀成薄层，用闪烁探测器测量。 4）计算样品源的相对放射性活度，即比放射性活度。,1. 水样总放射性活度的测定,二、总放射性强度监测,第六节 其它放射性的测量,水中的射线常来自K、Sr、I等核素的衰变，一般认为安全水平

15、为1Bq/L。水样总放射性活度测量步骤基本与测量总放射性活度相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含K的化合物作标准源。,2. 水样总放射性活度测量,采集4-5份表土，除去杂物，晾干（或烘干），压碎，缩分，直至剩200-300g土样，再于500灼烧，冷却后研细、过筛备用。称取适量上述土样于测量盘中，铺匀，用相应的探测器分别测量和比放射性活度（测放射性的样品层应厚于测放射性的样品层）。,3. 土壤中总、放射性活度的测量,外照射主要来自天然放射源发射的、辐射对人体外部的照射，约占天然本底照射的80%。个人外照射剂量可用佩戴在身上、能对辐射剂量进行累积的小型、轻便、易使用的个人剂量计测量，常用的个

16、人剂量计有： 袖珍电离室 胶片剂量计 热释光体 荧光玻璃。,三、 个人外照射剂量的测定,(一) 电离室个人剂量计 主要测定工作人员所受到的X射线和射线的照射量。 1.直读式电离室个人剂量计 它可直接读出照射量，主要部件是一个小石英丝验电器，它是收集电极的一部分。外壳与石英丝绝缘作为另一电极，通过目镜可观察到石英丝在标尺上的位置。调整充电电压使标尺上的石英丝处于零位，当剂量计受到X射线或射线照射时，由于气体与射线的作用，减少了收集极和石英丝间的静电斥力，使石英丝偏移，减少的程度与所受的照射量成正比。照射量的大小即可由标尺上石英丝的位置读出来。剂量计需用标准源进行定期刻度。,2、非直读式电离室个人

17、剂量计 它不能直接读出照射量，需借助于静电计给出照射量。,(二) 胶片剂量计 胶片剂量计主要用来测量X、射线的照射量，也可测量射线和热中子的吸收剂量。 当带电粒子穿过X光照相胶片的胶层时，使乳胶层中的溴化银颗粒发生变化形成潜影，经过显影后，形成潜影的溴化银颗粒还原成银原子，使胶片变黑。变黑的程度与受到的辐射量大小成正比。因此可用胶片鸾黑的程度来度量剂量的大小。胶片变黑的程度用光密度计或黑度计来测量。,在制各样品胶片时，需同时制备本底胶片，并制备经过标准源照射过的已知的不同照射量的一套标准胶片。在光密度计(黑度计)上测量标准胶片的净光密度。绘制标准胶片相对应的照射量与光密度的关系曲线，即刻度曲线

18、。根据刻度曲线就可求得待测胶片的净光密度所对应的照射量。,(三) 荧光玻璃剂量计 主要监测X射线，射线，也适用和热中子混合场的监测。 原理：其基于辐射光致发光原理来测量吸收剂量的。当荧光玻璃受到X，线照射时，由于次级电子作用，使其中的银离子变成亚稳态的银原子和二价银原子(2Ag+ Ag +Ag 2+)，成为发光中心。在一定范围内，发光中心浓度与玻璃所吸收的能量有关，辐射后的玻璃，其中的发光中心在紫外线的激发下，电子跃迁到激发态，然后很快返回到发光中心，在返回过程中发出橙色荧光，而荧光强度与玻璃所受剂量成正比。玻璃的荧光强度由荧光测读仪进行测量。,荧光玻璃是在碱、碱土金属的磷酸盐基体玻璃中加入少

19、量偏磷酸银制成的。荧光玻璃按其成份的原子序数(2)的不同可分为高原子序数玻璃和低原子序数玻璃两类，在测量时各种型号的荧光玻璃需用标准源作各自的刻度曲线。根据刻度曲线即可求得样品的辐射强度。,(四) 热释光剂量计 主要用于X和射线照射量的监测，也可用于射线和热中子的剂量监测。 原理：具有晶格结构的固体(磷光体)，常因含有杂质或其中的原子、离子缺位，错位等原因造成晶格缺陷。这种缺陷导致其中电中性状态的破坏，从而成为带电中心。带电中心具有吸引导性电荷的本领。带电中心如能将寻性电荷束缚住，则形成“陷井”。当磷光体受到辐射照射时，电子获得足够的能量，从正常位置跳出而运动，被陷井捕获。常温下电子在陷井中，

20、将固体加热到一定程度时，电子从陷井中逸出，进入导带，处于激发态，然后回到禁带处于基态，便发出蓝绿色的可见光。这种现象就是热释光。,用热释光计来测读热释光剂量元件加热后的发光强度，为了使测读数值与照射量联系起来，需用标准源对一组热释光剂量元件给予已知的不同照射量，然后在热释光剂量仪上进行测读，绘制刻度曲线。不同批的热释光元件都要做各自的刻度曲线。测得样品的发光强度，根据刻度曲线则可求得对应的照射量。,第五节 环境辐射监测,一、常规监测 1）目的： 了解污染状况 估算个人剂量、评价辐射的危害和影响 检验三废治理效果,常规监测方案： 1、监测范围 2、监测点的布置与数量； 3、采样以及频度 4、样品

21、的种类 5、分析方法与仪器 6、分析测量的核素,取样方法 1、连续采样 2、周期采样 3、特殊采样,二、应急监测 目的： 发现有害物质的事故排放量 了解污染范围与程度 估算公众受照剂量，评价事故对环境和公众的危害。 获取有害流出物在环境中的消散、转移的科学资料。,三、环境放射性本底调查 目的：了解核装置运行前的放射性本底水平。 为评价装置运行后对周围环境影响提供依据。,四、辐射测量的质量保证 1、对仪器要刻度、检验； 2、参加实验室间的分析测量对比； 2、对人员要定期培训和考核。,五、环境质量评价 目的： 掌握环境质量变化的规律、甄别各种环境因素在人类环境中所占的地位和作用，为三废处理，保护环境提供依据。,第六节个人剂量监测,一、个人外照射监测 二、皮肤污染监测 三、体内污染监测,1、接触大量放射性气态挥发物质、操作含有氚及其化合物的发光材料，以及在重水堆中工作有可能吸入氚的氧化物的人员； 2、从事天然铀、浓缩铀的处理以及铀燃料制造； 3、从事钚及其它超铀元素的处理 4、从事铀的水冶和精炼； 5、从事大量放射性核素的生产等,体内污染监测的方法： 1、通过体外测量估算； 2、生物检验 监测人的尿、粪、呼出的气体、鼻涕、唾液、汗液、血液、毛发； 3、直接测量 直接测量全身、肺或甲状腺的放射性含量,