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什么是測(cè)量?jī)x?測(cè)量?jī)x的應(yīng)用及原理

更新時(shí)間:2024-08-12      瀏覽次數(shù):942

什么是測(cè)量?jī)x?

測(cè)量?jī)x是一種便攜式簡(jiǎn)易輻射測(cè)量裝置,可測(cè)量處理輻射和放射性同位素的設(shè)施中的空氣劑量率或附著在工作人員衣服等上的放射性量(表面污染)。

輻射包括中子束、γ (gamma) 射線、X 射線、β (beta) 射線、α (alpha) 射線和帶電粒子束,按其穿透材料能力的降序排列。穿透能力的順序不僅取決于輻射的類型,還取決于其能量。必須根據(jù)目的選擇測(cè)量設(shè)備,例如測(cè)量放射性物質(zhì)的類型和數(shù)量或測(cè)量暴露劑量。

測(cè)量?jī)x的用途

1.空氣劑量率監(jiān)測(cè)

各都道府縣的核設(shè)施周圍和地點(diǎn)均設(shè)有監(jiān)測(cè)站。在監(jiān)測(cè)站,為了監(jiān)測(cè)放射性物質(zhì)(灰塵等)的泄漏,通過安裝在空氣劑量率計(jì)和灰塵監(jiān)測(cè)儀上測(cè)量放射性灰塵的β射線來(lái)測(cè)量放射性灰塵的量。

閃爍測(cè)量?jī)x對(duì)伽馬射線高度敏感,非常適合在劑量率較低的地方(例如城市地區(qū))進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于輻射工作人員來(lái)說,法律要求進(jìn)行輻射劑量測(cè)量,主要使用膠片和TLD劑量計(jì)(熱釋光劑量計(jì))等個(gè)人劑量計(jì)。

2. 監(jiān)測(cè)表面污染

測(cè)量β射線的GM計(jì)數(shù)器型測(cè)量?jī)x通常用于測(cè)量物體的表面,但測(cè)量α射線的閃爍體型測(cè)量?jī)x和測(cè)量α射線和β射線的正比計(jì)數(shù)型測(cè)量儀也可用于測(cè)量物體表面。將被使用。

食品中放射性污染的標(biāo)準(zhǔn)值極小,采用高靈敏度的鍺半導(dǎo)體探測(cè)器或閃爍探測(cè)器與分析儀結(jié)合使用。

測(cè)量?jī)x原理

測(cè)量?jī)x的基本原子根據(jù)型號(hào)(GM系數(shù)管類型、電離室類型、閃爍類型)和輻射類型(特別是中子束)而有所不同。

1. 氣體電離

如圖1所示,GM計(jì)數(shù)器是一個(gè)充滿氦氣氬氣等惰性氣體的圓柱形探測(cè)器,在中心陽(yáng)極和周圍陰極之間施加高直流電壓。 γ(X)射線可以與陰極材料反應(yīng)并產(chǎn)生內(nèi)部電子,而α和β射線可以直接電離氣體。通過測(cè)量電離觸發(fā)的放電所產(chǎn)生的脈沖數(shù),可以測(cè)量空氣劑量率。根據(jù)每分鐘計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)計(jì)算出約 0.1μSv/h 至 10Sv/h 的有效劑量率。 

什么是測(cè)量?jī)x?測(cè)量?jī)x的應(yīng)用及原理

圖1 GM管測(cè)量?jī)x基本結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理

電離室探測(cè)器的結(jié)構(gòu)與GM管測(cè)量?jī)x相同,內(nèi)部充滿空氣或氬氣。當(dāng)輻射進(jìn)入探測(cè)器時(shí),空氣被電離成正離子和電子,電離室測(cè)量?jī)x是一種測(cè)量裝置,可顯示電極之間流動(dòng)的微小電流。電離室測(cè)量?jī)x適用于測(cè)量β射線、伽馬射線和低能X射線,并且可以測(cè)量1μSv/h至5Sv/h范圍內(nèi)的有效劑量率,具體取決于類型。

2. 激發(fā)引起的閃爍

什么是測(cè)量?jī)x?測(cè)量?jī)x的應(yīng)用及原理

圖2 閃爍測(cè)量?jī)x的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理

閃爍測(cè)量?jī)x由閃爍體和光電倍增管組成,如圖2所示。當(dāng)輻射進(jìn)入閃爍體時(shí),閃爍體的晶體材料由于光電效應(yīng)等效應(yīng)而被激發(fā)。

光電倍增管將返回基準(zhǔn)電平時(shí)產(chǎn)生的微量光轉(zhuǎn)換為電流并將其放大,并對(duì)產(chǎn)生的脈沖電流進(jìn)行計(jì)數(shù)。 NaI(Tl)和CsI(Tl)等閃爍體用于γ(X)射線,塑料閃爍體通常用于β射線,ZnS(Ag)閃爍體用于α射線。 γ(X)射線閃爍體具有高靈敏度,適合測(cè)量一般環(huán)境中的低水平輻射。

3. 核反應(yīng)中子檢測(cè)

什么是測(cè)量?jī)x?測(cè)量?jī)x的應(yīng)用及原理

圖3 中子測(cè)量?jī)x基本結(jié)構(gòu)及原理

如圖3所示,中子測(cè)量?jī)x使用由陰極和陽(yáng)極組成的探測(cè)器,其中充滿BF 3氣體或3 He氣體。 10 B(n,α) 9 Li, 3 He(n,p) 3采用與電離室相同的原理,測(cè)量核反應(yīng)產(chǎn)生的α射線和質(zhì)子(p)。中子的能量范圍很廣,從熱中子(0.025eV)到快中子(10MeV)。有效劑量率的測(cè)量范圍為0.01μSv/h至0.01mSv/h。

有些探測(cè)器是球形的,通常稱為邦納球。通過使用多個(gè)不同尺寸的球體,可以確定中子的能譜(強(qiáng)度分布)。

4.個(gè)人劑量計(jì)

諸如膠片和TLD劑量計(jì)之類的整體型劑量計(jì)被用作個(gè)人暴露劑量計(jì)。膠片利用照相膠片的輻射敏感特性,由各種濾光片和裝在塑料盒中的小片膠片組成。

TLD 劑量計(jì)利用某些晶體材料(例如 CaSO 4)的特性,根據(jù)接收到的輻射量發(fā)射熒光。

有關(guān)測(cè)量?jī)x的其他信息

1.輻射單位

  • Gy(戈瑞)
    是吸收劑量的單位,1 Gy 表示 1 J(焦耳)能量被 1 kg 材料吸收。

  • Sv(希沃特)
    用作當(dāng)量劑量或有效劑量的單位。當(dāng)量劑量是人體各器官吸收劑量乘以各類輻射的權(quán)重(輻射權(quán)重系數(shù))。有效劑量是各器官的當(dāng)量劑量乘以各器官的敏感性權(quán)重(組織權(quán)重系數(shù)),然后計(jì)算為所有器官的總和。當(dāng)提到暴露劑量時(shí),我們通常使用有效劑量。

  • Bq(貝克勒爾)
    表示放射性同位素?cái)?shù)量的單位。當(dāng)放射性同位素每秒衰變一次時(shí),它就會(huì)變成 1Bq。

2.放射工作人員的輻射照射管理

輻射工作人員必須保證輻射劑量5年不超過100mSv,1年不超過50mSv。法律規(guī)定了女性和孕婦的下限。對(duì)于普通公眾來(lái)說,每年的標(biāo)準(zhǔn)有效劑量為1毫希或更小。

為了在環(huán)境監(jiān)測(cè)中獲得正確的測(cè)量結(jié)果,需要定期校準(zhǔn)(指示值偏差的校正)、日常檢查以及背景測(cè)量,以在出現(xiàn)異常或故障時(shí)作為指導(dǎo)。世界各地都有涉及輻射工作人員造成嚴(yán)重死亡的事故案例。核設(shè)施等的事故往往是由于結(jié)構(gòu)缺陷或工作人員違反程序造成的,設(shè)施的安全管理和工作人員的安全正在變得越來(lái)越重要。更需要遵守程序。

3. 輻射設(shè)施

用于粒子物理研究的高能離子加速器也可以通過將質(zhì)子注入W()或Li()等靶材中來(lái)用作高能中子源。使用LINAC(線性電子束加速器)等裝置的高能電子束用于硫化輪胎等。

241 Am(镅)等 α 射線源用于評(píng)估半導(dǎo)體器件中的 α 射線軟錯(cuò)誤(1、0 數(shù)據(jù)顛倒的現(xiàn)象)。使用60 Co(鈷)的伽馬射線照射設(shè)備用于滅菌、防止馬鈴薯發(fā)芽以及各種照射效果研究,需要對(duì)工作人員和研究人員進(jìn)行輻射照射管理。

上述研究和測(cè)試設(shè)施通常屬于《放射性同位素等管理法》規(guī)定的“管制區(qū)域",對(duì)物體、工作人員和研究人員的輻射暴露、表面污染以及放射性同位素的進(jìn)出口。

4. 核燃料裝卸設(shè)施

在京都大學(xué)、麻省理工學(xué)院和挪威哈爾登反應(yīng)堆等實(shí)驗(yàn)核反應(yīng)堆中,低能中子被用于腦腫瘤治療等目的。此時(shí),生物體和周圍的設(shè)備可能會(huì)具有放射性。

另一方面,正常運(yùn)行的商業(yè)核反應(yīng)堆需要大約每年一次對(duì)反應(yīng)堆廠房和設(shè)備進(jìn)行定期檢查。檢查時(shí),反應(yīng)堆已停止,沒有中子束。另一方面,在運(yùn)行中的核反應(yīng)堆堆芯中,結(jié)構(gòu)材料的活化會(huì)產(chǎn)生放射性同位素,例如60 Co。

放射性物質(zhì)溶解到反應(yīng)堆冷卻水中,并被吸收到反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)管道的內(nèi)表面,造成工作人員受到外部輻射。在拆卸設(shè)備進(jìn)行維修時(shí),需要注意表面污染,因此測(cè)量?jī)x是工作時(shí)的物品。



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