輻射防護(hù)實驗報告.doc

輻射防護(hù)實驗報告專業(yè)：xxx 姓名：xxx 學(xué)號：2010xxxx實驗一：射線的輻射防護(hù)一、實驗?zāi)康?、掌握X-劑量率儀的使用方法； 2、了解環(huán)境中的照射水平；3、通過不同時間和距離的測量，獲得外照射防護(hù)的直觀認(rèn)識，加強理論與實際的聯(lián)系。二、實驗原理 閃爍探測器是利用核輻射與某些透明物質(zhì)相互作用，使其電離和激發(fā)而發(fā)射熒光的原理來探測核輻射的。射線入射到閃爍體內(nèi)，產(chǎn)生次級電子，使閃爍體內(nèi)原子電離、激發(fā)后產(chǎn)生熒光。這些光信號被傳輸?shù)焦怆姳对龉艿墓怅帢O，經(jīng)光陰極的光電轉(zhuǎn)換和倍增極的電子倍增作用而轉(zhuǎn)換成電信號，它的幅度正比于該次級電子能量，再由所連接的電子學(xué)設(shè)備接收、放大、分析和記錄。 三、實驗內(nèi)容1、測量實驗室照射本底環(huán)境；2、測量一條環(huán)境照射劑量率剖面；3、測量巖石的照射劑量率；4、加放射源，測量并計算不同測量時間情況下的劑量；5、加放射源，測量不同距離情況下的劑量率。四、實驗設(shè)備1、Ra-226源一個；2、X-劑量率儀一臺；3、巖石標(biāo)本。五、實驗步驟布置實驗臺，注意：嚴(yán)格按照實驗步驟進(jìn)行，首先布置好準(zhǔn)直器、探測儀，最后放置放射源，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣！實驗步驟如下：1、調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器以及探測儀器的相對位置；2、設(shè)置好儀器的測量時間為30秒，記錄儀器的本底劑量率Nd（連測3次，取平均值）；3、在探測儀器對面布置好放射源，使得射束中軸線和準(zhǔn)直器中軸線重合，源探距離為1米，如上圖所示，測定并記錄儀器的劑量率N01（連測3次，取平均值）；4、調(diào)整儀器的測量時間為60秒，測定并記錄儀器的劑量率N02（連測3次，取平均值）；5、調(diào)整儀器的測量時間為90秒，測定并記錄儀器的劑量率N0（連測3次，取平均值）；6、暫時屏蔽放射源，源探距離為0.5米，測定并記錄儀器的劑量率N1（連測3次，取平均值）；7、暫時屏蔽放射源，源探距離為2米，測定并記錄儀器的劑量率N2（連測3次，取平均值）；8、在校園里測量一條環(huán)境照射劑量率剖面，記錄每個測點的儀器的劑量率（連測3次，取平均值）；9、在博物館前的巖石標(biāo)本處測量不同巖性巖石的照射劑量率，記錄每個測量的劑量率（連測3次，取平均值）；10、數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理如下：13.513.713.713.633331）本底劑量率為：2）在距離放射源0.5、1、2米處不同時間計數(shù)率為： 距離m 時間30s60s90s/139.80.5/140.1/140.6平均值/140.242.943.743.6142.743.643.24343.143.7平均值42.86743.46743.5/20.32/20.3/20.2平均值/20.273）從核工樓到博物館伽馬劑量率坡面如下：圖1-14）博物館前巖石計量率如下：砂巖32.131.427.430.3白云巖18.421.621.520.5花崗巖44.648.743.645.633釩鈦磁鐵礦11.112.812.312.067六、思考與計算1、根據(jù)測得的實驗室照射本底環(huán)境Nd，計算在此環(huán)境下的年有效劑量。答：在實驗室本底環(huán)境下年有效劑量為：E=Nd*365*8=13.633*365*8*10-8Gy/h=3.9*10-4 Gy2、根據(jù)布置放射源情況下，不同距離測得的劑量率N0、N1、N2，計算在此條件下，每天工作八小時的年有效劑量，并進(jìn)行比較。答：N0：N0*365*8*10-8Gy/h =140.2*365*8*10-8Gy/h=4.092*10-3 Gy N1：N1*365*8*10-8Gy/h =43.27*365*8*10-8Gy/h=1.264*10-3 Gy N2：N2*365*8*10-8Gy/h =20.27*365*8*10-8Gy/h=5.918*10-4 Gy3、布置放射源情況下，比較不同測量時間測得的劑量率N0、N01、N02，計算不同時間內(nèi)所受的有效劑量。答：不同測量時間測得的劑量率基本相等。4、根據(jù)照射劑量率剖面，分析測量值高低情況，并統(tǒng)計平均值作為環(huán)境本底，計算在此環(huán)境下的年有效劑量。答：如圖在1-1中在測量過程中得到的劑量率剖面基本維持在一個穩(wěn)定的值附近，其波動較大的點引起的原因是粒子的統(tǒng)計漲落，沒有特殊意義。得到平均劑量率為：7.7956 年有效劑量為：7.7956*365*8*10-8Gy/h=2.276*10-4Gy5、比較不同巖性巖石的照射劑量率大小。答：花崗巖砂巖白云巖釩鈦磁鐵礦6、為了更好的防護(hù)射線的輻射，應(yīng)該注意什么？答：應(yīng)該注意，1保持與放射源的距離，2減少受照射的時間，3在放射源與人中間最好加入屏蔽層。實驗二：射線的輻射屏蔽防護(hù)一、實驗?zāi)康?、了解各種材料對給定能量和強度的射線的屏蔽防護(hù)能力；2、通過分析實驗測定值與理論計算值之間的關(guān)系和差別，獲得直觀的認(rèn)識，加強理論與實際的聯(lián)系；二、實驗原理利用寬束X或射線的減弱規(guī)律，考慮康普頓散射效應(yīng)造成的散射光子不是被完全吸收而僅僅是能量和傳播方向發(fā)生改變，從而會繼續(xù)傳播而有可能穿出物質(zhì)層。圖1、窄束、寬束示意圖在輻射防護(hù)中遇到的輻射一般為寬束輻射，射線束較寬、準(zhǔn)直性差，穿過的物質(zhì)層也很厚，如上圖1所示，在此情況下，受到散射的光子經(jīng)過多次散射后仍然可能會穿出物質(zhì)，到達(dá)觀察的空間位置，此時考察點上觀察到的不僅包括那些未經(jīng)相互作用而穿出物質(zhì)層的光子，而且還包括初級射線經(jīng)過多次散射后產(chǎn)生的散射光子。窄束、寬束是物理上的概念，而不是由射線束的幾何尺寸決定的，即不是幾何上的概念。窄束可以看作是寬束的特殊情況。質(zhì)量厚度寬束條件下X、射線的衰減規(guī)律如下：質(zhì)量衰減系數(shù)積累因子對積累因子B的數(shù)值可以從各種參考資料查找。三、實驗內(nèi)容1、測量給定厚度的混凝土層對射線的減弱程度，得到減弱倍數(shù)K或透射比的測量值；2、測量上述混凝土層的厚度，通過理論計算給出減弱倍數(shù)K或透射比的理論值，并與上述測量值進(jìn)行比較與分析；3、以上述給出的K或的測量值為準(zhǔn)，測量得到鐵板、鉛板達(dá)到上述減弱倍數(shù)值時所需的厚度，如果沒有正好合適厚度的材料，則利用由偏厚和偏薄的對應(yīng)材料測量得到的減弱倍數(shù)值進(jìn)行線性插值計算得到對應(yīng)材料厚度；4、寬束時測量得到鐵板達(dá)到上述減弱倍數(shù)值時所需的厚度，并分析比較。四、實驗設(shè)備1、Ra-226源一個；2、混凝土、鉛、鐵板若干；3、X-輻射儀一臺；五、實驗步驟布置實驗臺，注意：嚴(yán)格按照實驗步驟進(jìn)行，首先布置好準(zhǔn)直器、探測儀，最后放置放射源，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣！實驗步驟如下：1、調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器以及探測儀器的相對位置，如下圖2所示，調(diào)節(jié)到儀器的cps檔，記錄儀器的本底計數(shù)率Nd（連測3次以上，取平均值）；2、在探測儀器對面布置好放射源，使得射束中軸線和準(zhǔn)直器中軸線重合，如下圖3所示，測定并記錄未加屏蔽材料時儀器的計數(shù)率N0（連測3次以上，取平均值）；3、暫時屏蔽放射源，并添加混凝土屏蔽材料，開啟放射源，得到當(dāng)前儀器的計數(shù)率N1（連測3次以上，取平均值），如下圖4所示；屏蔽層圖2、不放置放射源，測量本底Nd示意圖屏蔽層圖3、未加屏蔽材料，測量N0示意圖圖4、添加混凝土屏蔽材料，測量N1示意圖4、利用上述測定的計數(shù)Nd、N0、N1計算實驗測定值，即減弱倍數(shù)；5、暫時屏蔽放射源，計算混凝土的厚度d。課后根據(jù)經(jīng)驗公式，計算得到理論減弱倍數(shù)K1，并與實驗值K0相比較；6、測定要實現(xiàn)上述的減弱倍數(shù)K0需要的鉛、鐵的等效厚度dPb、dFe，基本過程是：放入足夠厚的材料，使得讀數(shù)小于N1，然后逐步撤出部分材料，使得儀器讀數(shù)逐漸增大到N1，此時的材料厚度就是等效厚度。如果沒有正好合適厚度的材料，則利用偏薄和偏厚的測定值進(jìn)行線性插值計算得到。7.在寬束情況下用進(jìn)行上述實驗，求出實現(xiàn)上述的減弱倍數(shù)K0需要鐵的等效厚度dFe。六、思考與計算1、理論計算出鉛、鐵等效屏蔽厚度dPb、dFe，并與實驗測定值dPb、dFe進(jìn)行比較，以表格的形式列出對應(yīng)結(jié)果，給出分析結(jié)論。答：理論求的的厚度要比實際所用的厚度大一些，因為在實際反應(yīng)過程中，還有發(fā)生射線的散射以及和介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)等現(xiàn)象。2、 利用計算得到的混凝土厚度d，利用經(jīng)驗理論公式，計算得到理論減弱倍數(shù)K1。 答：d=n*1/2; n=logk/log2; 所以可以求的K。3、分析寬束和窄束情況下鐵的等效屏蔽厚度的差別原因。答：寬束射線和窄束射線的區(qū)別是：寬束射線中含有散射成分而窄束射線中不含有散射成分，因而對于相同數(shù)量入射粒子的寬束射線和窄束射線的能量是不一樣的，窄束射線由于沒有發(fā)生散射而擁有更高的能量，因而在等效屏蔽的情況下，窄束需要的鐵的厚度更大一些。4、 如果上述幾組結(jié)果差別比較大，分析原因并給出分析結(jié)論。 答：我們計算所得的屏蔽材料的厚度是在理想的狀態(tài)下，而在實際的實驗過程中入射射線粒子會與屏蔽材料原子發(fā)生相應(yīng)的反映，以及會產(chǎn)生散射，折射，因而實際在測量過程中的厚度和計算所得厚度是不一樣的。實驗三：、中子射線的輻射屏蔽一、實驗?zāi)康?、通過不同時間和距離的測量，獲得外照射防護(hù)的直觀認(rèn)識，加強理論與實際的聯(lián)系。2 了解不同材料對給定能量和強度的射線和中子的屏蔽防護(hù)能力，以及了解不同材料對射線的屏蔽能力；3、通過分析實驗測定值與理論計算值之間的關(guān)系和差別，獲得直觀的認(rèn)識，加強理論與實際的聯(lián)系；二、實驗原理 閃爍探測器是利用核輻射與某些透明物質(zhì)相互作用，使其電離和激發(fā)而發(fā)射熒光的原理來探測核輻射的。射線入射到閃爍體內(nèi)，產(chǎn)生次級電子，使閃爍體內(nèi)原子電離、激發(fā)后產(chǎn)生熒光。這些光信號被傳輸?shù)焦怆姳对龉艿墓怅帢O，經(jīng)光陰極的光電轉(zhuǎn)換和倍增極的電子倍增作用而轉(zhuǎn)換成電信號，它的幅度正比于該次級電子能量，再由所連接的電子學(xué)設(shè)備接收、放大、分析和記錄。 利用寬束X或射線的減弱規(guī)律，考慮康普頓散射效應(yīng)造成的散射光子不是被完全吸收而僅僅是能量和傳播方向發(fā)生改變，從而會繼續(xù)傳播而有可能穿出物質(zhì)層。圖1、窄束、寬束示意圖在輻射防護(hù)中遇到的輻射一般為寬束輻射，射線束較寬、準(zhǔn)直性差，穿過的物質(zhì)層也很厚，如上圖1所示，在此情況下，受到散射的光子經(jīng)過多次散射后仍然可能會穿出物質(zhì)，到達(dá)觀察的空間位置，此時考察點上觀察到的不僅包括那些未經(jīng)相互作用而穿出物質(zhì)層的光子，而且還包括初級射線經(jīng)過多次散射后產(chǎn)生的散射光子。窄束、寬束是物理上的概念，而不是由射線束的幾何尺寸決定的，即不是幾何上的概念。窄束可以看作是寬束的特殊情況。寬束條件下X、射線的衰減規(guī)律如下：質(zhì)量厚度質(zhì)量衰減系數(shù)積累因子對積累因子B的數(shù)值可以從各種參考資料查找。三、實驗內(nèi)容1、測量放射源和探測器在不同距離上，射線的劑量；2、分別測量不同材料對不同能量的射線的防護(hù)水平；3、分別測量不同材料對射線的防護(hù)水平；4 、分別測量不同材料對不同能力中子的防護(hù)水平；四、實驗設(shè)備1、PC 及相關(guān)輔助軟件。五、實驗步驟 1、打開軟件，對軟件進(jìn)行正確的設(shè)定。 2、做劑量實驗，測定射線在不同的距離下的劑量，列表記錄結(jié)果。 3、做屏蔽實驗，用實驗室窄束射線，測量在不同厚度物質(zhì)的條件下，射線通過不同物質(zhì)的劑量，列表記錄結(jié)果。 4、做屏蔽實驗，測量在不同厚度屏蔽物質(zhì)的條件下，射線通過不同物質(zhì)的劑量，列表記錄結(jié)果。 5、做中子屏蔽實驗，用快中子測量在不同厚度屏蔽物質(zhì)的條件下，射線通過不同屏蔽物質(zhì)的劑量，列表記錄結(jié)果。6、關(guān)閉軟件，寫實驗報告。六、實驗結(jié)果 1.計量實驗實驗數(shù)據(jù)如下：200.00334667300.00276667400.00216333500.00131667600.00087333700.00061334800.00045900.0003466671000.000293333 實驗圖像為：1-1 計量Gy/cm2.屏蔽實驗實驗數(shù)據(jù)如下：材料粒子數(shù)Fe300000厚度24681012計量3.03E-042.30E-041.43E-047.61E-052.10E-051.94E-05Pb厚度0.511.522.53計量3.0762842.605672.154231.422581.2280011.0956814161.60E-056.86E-063.544.558.076945.9754084.185213.017689實驗圖像為：1-2 Fe屏蔽射線（Gy/cm）1-3 Pb 射線屏蔽3射線屏蔽實驗數(shù)據(jù)如下：厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量AL鋁錫0.16.01E-050.016.43E-050.24.24E-050.025.13E-050.32.22E-050.034.57E-050.45.30E-060.043.85E-050.54.57E-080.053.25E-050.062.67E-050.072.15E-050.081.63E-050.091.18E-050.18.61E-060.115.97E-060.123.66E-06實驗圖像為：1-4 射線屏蔽-Al1-5 射線屏蔽-錫4.快中子屏蔽實驗實驗數(shù)據(jù)如下：厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量pb鉛FeCu55.15E-0554.47E-0554.32E-05104.09E-05103.04E-05102.98E-05153.57E-05152.32E-05152.28E-05203.27E-05201.96E-05201.82E-05253.08E-05251.66E-05251.46E-05302.93E-05301.48E-05301.16E-05352.79E-05351.36E-05358.99E-06402.66E-05401.25E-05455.09E-06452.56E-05609.44E-06601.90E-06502.45E-05658.74E-06651.32E-06552.35E-05700.00E+00602.25E-05652.15E-05700.00E+00厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量厚度（cm）劑量鎢（W）水硼砂54.42E-0555.68E-0554.22E-05103.14E-05104.45E-05102.44E-05201.48E-05202.69E-05151.40E-05259.25E-06301.56E-05208.02E-06353.09E-06408.76E-06254.57E-06401.67E-06504.76E-06302.56E-06351.43E-06502.40E-07實驗圖像為：1-6 快中子屏