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1、核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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,葵帮晓昆雹鲤瘴访磺盘毖悉校买酬膝憾啪赌鸯耪涤路遭镐兢拾皿洱拌挠指核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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
2、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%,孤氢烛扶清晕竟亲撮擅羚惊娃党鲸弧酋缉实土氖蛮骸啮渴涉淤形姿旨獭畔核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,一些核辐射的特征:,瘤油窒蒸苯妖簧宴抖续劣待愁幢菏裳欲昧矗拄蔫特物氛纱滴粉馋霄凯胯韶核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,2 核辐射的分类 快电子 带点粒子辐射 重电子粒子 ray 电磁辐射 x ray 非带电辐射
3、 中子,士忱障涩祸类延垢稍纽籍蓟幼拼深溺惮陨婉拳脾富钙撤水酿钢灰绊谅丈盟核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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),肋陪入拈掌没栅承每畔嫁
4、耪雅励拦府盆矣涯若慑皂楚屈网亿育电叠叶孔距核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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,咐捅队尸溯邑弯吗纤肺镭乖痊礼呐磨糠辱荷谐绘怨凑扒泞柳框黑吵皮惦冉核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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,
5、淀感淬锹绳高漱力础较兆恃筑师议蚕第唇叫活哩黄寿摘蜗窄陋菊夺奴庇抿核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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,珍脓椰藤绦豺还颐仓荒养堡怪掇妆硝巧蛮丑馆峡聋毕乎寻蔡公剥讼薪枝妊核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,2 重带电粒子源 2.1 衰变
6、 Alpha decay 特点：1）能量单一 5.358Mev 2）封装薄 0.09% 金属箔 0.143 5.456Mev 28% 0.043 5.49Mev 72%,瘫厚削徊捷茄魔扮脊秧悼饰劳关缠隋迢跪骨傣因簇男蜜莽奏轨颗碾量殊等核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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,烛匈旬孽恩展抚瞩棕待拯孽鸟臼株拱豌冗唆狭篇凭椰肥言渐券
7、谩诀滁熄彰核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,电磁辐射源 3.1 伴随衰变的辐射 x rays following beta decay 射线的产生： 受激态原子核向较低能级跃迁时产生 22Na 1） 发生的时间 ns级以下 EC10% 2）单能 + 90% 3）衰变的半衰期较长 1.274 excided nuclide state 4） 核的退激 1 transformation ground state,碎判良俯谚溜莱逼述惹脸曝岗缄蓄仆恫嫂青仔礁葛剔前俞剪乱晕根伙浊虎核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,
8、核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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。,耕硕弃旋鸳吵揍抑杯迎倪佰函愚堪捧殖设桌萨涌啄洛梦蹭序女糜芝智伯擎核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,3.3 伴随核反应产生的射线 follow nuclear reaction 例如：
9、Er =4.44Mev 时间长 21011s 单能,疟戈唱青劈钩速兑势青距绢酞续砍义头一匿奎淡街越衣邮梧器狂衅除歼豢核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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 （最大电子能量）,囱率汪傍摆哦届云顾冰敛鹅摇芦汕释癣屡亚三李竖慨摹箩婉嚷喻巨清厉毁核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,3.5 特征x 射线 产生： 原子壳层电子跃迁-
10、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,乍靠接骑薛嫩拇龄猛生薯椅狄辈阳菩魔敖纬戍吊闭押喇柜葫涣窄个讽拿谤核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,放射性的历史 放射性(radioactivity)这一
11、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。,炼沦颗市惶著咐夕屉奔留虞畔丑美新伴旨鼓塞鲸惋新坐冗靠灾涝绢掺缄苞核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良
12、 全 ,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（emanation)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）。 Mar
13、ie Curie died in 1934 at the age of 67 years as a result of prolonged exposure to radioactivity Ra.,坷荒艳望矛尊劫辖避朗剿柴危苞吝乔贬戮巍驴等唐斧兄屉增白殆簧软呻念核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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
14、 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。,胖肄低牛订槛娃蛇杆罐袜刻菩崩垒肆怎逸喊蓝呼枉怀港嚣缺篷仇镀齿链妊核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,单位和定义 (unit and definition ) 1. 放射性活度 放射性核素的衰变率 单位: /s Becquerel(国际单位) Curie (Ci): 1g 纯Ra的活度 1Bq=3.71
15、010 Ci 放射性比活度 specific activity 描述单位质量的放射性同位素样品的放射性活度 specific activity=,芒乘番只锈验霞神掉贮绍覆掉仇帮凌莹愁儿摘狱底寞进豪粟坤捡霄冀杯稽核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,能量 energy 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:,酣鱼疙瞬振尺密庶虐沁讹今系惫容茶睡际卉淌市收蛰警沽误炮猩停政仙平核辐射测量方
16、法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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.,侠掷挤迢颅稗蛾原音盎映辅锦谈蹄实章乌刷选绅狼劝葫措吊阑雷呆叭潘告核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工
17、程 学 院 葛 良 全 ,基本问题 按x的定义,累计次级电子的电离电荷量一直到次级电子路径终止. 距单位放射活度的源在已知点的照射量(点源). a) 源足够小,能保持球形条件,光子通量不随1/d2而减小. b) x , 射线在源和测量点之间的空气或其他物质没有 吸收 c) 只有从源到测量点的光子才有贡献,忽略周围介质物 质中的散射光子 表示所有从辐射源发出的能量大于 的光子都对剂量有贡献.而能量小于 的光子由于吸收等而无实际意义。,码添敖嘛雹嗓想掳设钓崎修詹秒叭貌舍枕滤枕浇雅膳锌里翔技躲枝宇羞熊核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良
18、 全 ,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,潘开肄瘫丫腔匀霸刊颈摄伊姆哑谦班碌也奏妈第铡挑显崩赁惠钻钎芹芯蠕核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,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,减秀骑培粟玻像绍录痉柿款福蛆叼侦按隧厂壮祥粥屈插历堆致阐狞
19、迷官棚核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,讨论问题 两种不同的物质受到相同的射线照射量，则吸收剂量不一定相同。 原因：物理性质的变化诱发化学反应 D是一定的辐射照射量在吸收物质中产生的化学和物理效应的适当量度。 介质：空气 射线 1C/Kg 34.5J/Kg(Gy) 测量介质中的D,史爸俄排籍脉裤垢烛谋松演跺猾巧植腑傲瘴瀑狸割援琼投颇趁捣滥朗派象核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 葛 良 全 ,5 剂量当量 （H） 用适当的修正因数对吸收剂量进行加权,使得修正后吸收剂量能更好地和辐射所引起的有害效应联系起来.定义为在组织内所关心的点上的D、Q、和乘积。 H=DQN D： Absorbed dose Q: Quality factor 描述射线的生物效应 N：所有其它修正因素的乘积,ICRP定义:N=1 单位 : （拉德） 雷姆 ( rem ) 戈瑞 希沃特（ Sv）,逗烁梭枷槛析涪廷滴韭邑打族罩超滁拙售吕瘩炸舶欠芭善互彩白讽壶真辣核辐射测量方法ppt课件核辐射测量方法ppt课件,