成理工核輻射測量方法講義04帶電粒子測量方法

而產(chǎn)生某種信息（如電、光脈沖或材料結(jié)構(gòu)的變化從而實(shí)現(xiàn)對入射射線加以捕獲的裝4.1.1計(jì)數(shù)器產(chǎn)生更多的離子對，在電極上收集到比原始離子對要多得多的離子對(即氣體放大作用)，計(jì)數(shù)器又稱蓋革-彌勒計(jì)數(shù)器或G-M計(jì)數(shù)器，它的工作電半導(dǎo)體探測器，輻射在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的載流子（電子和空穴在反向偏壓電場下被發(fā)光效率高，因而對高能電子、γ輻射探測十分有效。其他如用銀(Ag)激活的硫化鋅②有機(jī)閃爍體，包括塑料、液體和晶體(如蒽、茋等)，前兩種使用普遍。由于它們的光衰現(xiàn)的氣體探測器，輸出脈沖幅度大，時(shí)間特性好。電磁量能器(或簇射計(jì)數(shù)器)及強(qiáng)子量能4.1.2徑跡室云室和泡室使入射粒子產(chǎn)生的離子集團(tuán)在過飽和蒸氣中形成冷凝中心而結(jié)成液滴極而被收集起來，使電子線路上引起瞬時(shí)電壓變化4.2.1電離室它是劑量監(jiān)測和反應(yīng)堆控制的主要傳感元件，是射線測量所平行板電離室的結(jié)構(gòu)以及圓柱形電電離室的大小和形狀，壁厚和電極例如，用于α粒子測量時(shí)，要求電在電離室的高壓電極上一般都加有4.2.2正比計(jì)數(shù)器正比計(jì)數(shù)器是一種充氣型輻射探測器，工作在氣體電離放電伏安特性曲線的正比區(qū)4.2.3G－M計(jì)數(shù)管與其它閃爍體一樣，ZnS（Ag）是通過將入射射線能量轉(zhuǎn)變成閃爍光光強(qiáng)來探測入射如果入射的α粒子的能量越高，并將能量全部損耗在閃爍體內(nèi)，則被激發(fā)光光子越多，最終從光電倍增管輸出的早期常作為α閃爍譜儀的閃爍晶體。它4.光電倍增管主要參數(shù)ΔG/G=N(ΔUd/Ud)（4.2）4.4.1半導(dǎo)體探測器概述氣體中產(chǎn)生一對離子對，需要電離能量36.5eV左4.4.2PN結(jié)型半導(dǎo)體探測器載流子將由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散，結(jié)果在金硅面壘探測器，由于耗盡層厚度較薄，主要用于探測帶電重粒子(如α、P等)，亦4.4.3PIN結(jié)鋰漂移型半導(dǎo)體探測器率，%探測效率，%GM－85816mm×6mm19mm×6mm24mm×6mm29mm×6mm~1~1~2~1硅和鍺加上鋰作為漂移材料制成鍺鋰漂移探測器——Ge(Li)；或硅鋰漂移探測器——Si(Li)。鍺鋰漂移探測器有兩種：即平面型和同軸型。目前平面型為圓片狀只能獲得15~4.4.4高純鍺半導(dǎo)體探測器(HPGe)金硅面壘探測器是用一片N型硅，蒸上一薄層金(1子空穴對全部被收集，最后在兩極形成電荷脈沖。通常在半導(dǎo)體探測器設(shè)備中使用電荷靈敏前置放大器。它的輸出信號與輸入到放探測器的結(jié)電容Cd是探測器偏壓的函數(shù),探測器偏壓的微小變化所造成的Cd變化將影響輸出脈沖的幅度。事實(shí)上，電源電壓的變/Cd，它的等效輸入電容近似等于KCf，只要KCf>>Cl，那么前置放大器的輸出電壓為V KQQ(1+K)Cf≈?Cfdn≈0.5ρnV(μm)（4.4）4(μμF/cm2)(4.5)測器的偏壓應(yīng)選擇最佳范圍。實(shí)驗(yàn)上最佳能量分辨率可通過測量不同偏壓下的α譜線求譜儀的能量刻度就是確定α粒子能量與脈沖稱為刻度常數(shù)；E0是直線截距(keV)，它表示由于α粒子穿過探測器金層表面所損失的能①產(chǎn)生電子空穴對數(shù)和能量損失的統(tǒng)計(jì)漲落(△En)；4.6.1徑跡蝕刻測量跡(僅幾十),稱為潛跡。潛跡只有在電子顯微鏡下才能觀察到。如果把這種受到輻射損強(qiáng)，則受傷的部分能較快地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而溶解到溶液中去，使?jié)撣E擴(kuò)大成一個(gè)小坑(稱為蝕坑)。這種化學(xué)處理過程稱為蝕刻。隨著蝕刻時(shí)間的增長，蝕坑不斷擴(kuò)大。當(dāng)其直徑弛，使沒有損傷的基質(zhì)又發(fā)生應(yīng)變，這樣就形成了比輻射損傷區(qū)的顯著特點(diǎn)之一就是它可以被一定的化學(xué)試劑優(yōu)先溶解。因此，當(dāng)我們用一定的化學(xué)溶劑對團(tuán)體物質(zhì)進(jìn)行腐蝕(蝕刻)時(shí)，徑跡的圖象就可以顯示出來，直到將它們擴(kuò)大到用普通的光學(xué)顯微鏡就可試驗(yàn)表明，裂變碎片幾乎在各種絕緣固體物質(zhì)中都可以留下徑跡，因?yàn)樗且环N強(qiáng)烈的電離核。容易4.6.2盧瑟福背散射分析（RBS)盧瑟福背散射分析是基于盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)而建立起來的測量α粒子等帶電并確立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。進(jìn)一步研究表明，大角度散射粒子載有Eb＝f(Mi，Zi，θ)盧瑟福背散射測量設(shè)備的幾何布置如圖從加速器發(fā)射的α粒子與靶發(fā)生盧瑟福背散射（散射角θ=165o）后，進(jìn)入金硅面壘探測─4.7.1常規(guī)氡氣測量方法常用的方法有：淺孔氡氣測量(面積測量或剖面測量，孔深一般在80cm左右)、深孔氡氣測量或氡氣測井(孔深一般在數(shù)米到數(shù)十米)、山地工程中的氡氣測量，以及水樣中氡圖4.19射氣測量儀器結(jié)構(gòu)CRn=1.5(N1-0.5N0)K)Rn2.0C=(N-Rn2.0主機(jī)的工作原理基本與γ輻射儀相似。圖4.7.2徑跡蝕刻測量[1-3]α徑跡測量實(shí)際是固體核徑跡探測器（SSNTD）技術(shù)在氡氣測量上的應(yīng)用。α徑跡測量記跡(僅幾十),稱為潛跡。潛跡只有在電子顯微鏡下才能觀察到。如果把這種受到輻射損強(qiáng)，則受傷的部分能較快地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而溶解到溶液中去，使?jié)撣E擴(kuò)大成一個(gè)小坑(稱為蝕坑)。這種化學(xué)處理過程稱為蝕刻。隨著蝕刻時(shí)間的增長，蝕坑不斷擴(kuò)大。當(dāng)其直徑測量α徑跡時(shí)，要將探測器置于探懷內(nèi)，并埋入地表土壤散、對流、抽吸、以及地下水摻濾等復(fù)雜作用趨于地表，并進(jìn)成的潛跡。此外，探杯所接觸的土壤層的本底鈾含量、以及錒鈾系和釷系的α輻射體產(chǎn)生的α粒子也可被深側(cè)器接收。如果忽略地表土壤的本底鈾含量的影響，在相同條件下測量的α徑跡密度（探測器單位面積上的徑跡數(shù)）將正比于探測點(diǎn)的氡濃塑料膠片測器進(jìn)行蝕刻；(3)用光學(xué)顯微鏡〔或徑跡電視自動掃描器和自動計(jì)數(shù)器，觀察、辨認(rèn)和4.7.3α聚集器測量[1-3]α卡法和α杯法都是累積測氡技術(shù)，它們是將α卡片或α杯埋在地下某一深度，吸附氡百伏的靜電電壓，因而稱為靜電α法。該方法有高的靈敏度，有利于發(fā)現(xiàn)微弱的放射性異及214Po44222Rn+220Rn=N1222Rn/220Rn≈(N1/N2)?1222Rn+220RnHFS－1α卡儀，CD—lα杯探測儀。圖4.7.4其它射氣測量方法1977年，美國報(bào)道了活性炭吸附測氡找礦成果。美國學(xué)者測量的對象是214Bi的量的對象主要是氡的子體衰變的α粒子、β或γ射線,或者是其中某一能譜線(段)。高測量精度。也可測定β射線或β+γ射線。但操作步驟比較繁雜。也可以用于環(huán)境空氣中氡的測量，是我國“環(huán)境空氣中氡的標(biāo)準(zhǔn)測量方法”國家標(biāo)準(zhǔn)218Po(RaA)通過一系列短壽命中間子體產(chǎn)物而衰變成210Pb(Tl/2＝22a)。210Pb又通過210Po法只在野外取樣，分析樣品工作全部在室內(nèi)進(jìn)行。用酸浸泡樣品，將210Po轉(zhuǎn)入溶液，過濾后，加入還原劑抗壞血酸，再放入銀(銅或鎳)片，發(fā)生電化學(xué)置換反應(yīng)，根據(jù)Po在化學(xué)置換系列中的位置，釙能自發(fā)電鍍在銀上，用低氡氣測量系統(tǒng)(含瞬時(shí)測量與累積測量)的標(biāo)定是將一已知濃度的氧氣引入裝探測器將待標(biāo)定的探測器(室)與氡室通過氣嘴接成氡可以k環(huán)＝n底[Bq／(L·cpm)](5-4-1)cpm；n底k環(huán)＝Q標(biāo)?λRnt)[Bq／(L·cpm)]標(biāo)?λRnt)真空法的實(shí)質(zhì)是將探測器接人氡室(圖氣壓平衡后，關(guān)閉K2，開始讀數(shù)。按(三、標(biāo)定時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題1.要保證標(biāo)定時(shí)的測量條件同野外測量條件的一致性，否則就要進(jìn)行零分零秒的修探測系統(tǒng)(廠家)標(biāo)定系數(shù)(換算系數(shù))Bq/Lem(愛曼)Pci/