【正文】 i|i|目 i‘ tIi|ii_； _i|_目 _iIii_目 _|_目 |_____i_目 _11_ 作用。 IIIb區(qū)稱為有限正比區(qū)。該效應(yīng)使氣體放大倍數(shù) M不恒定，而與初總 電離 N。正比計(jì)數(shù)器、多絲正比室和漂移室工作于這一 區(qū)間內(nèi)。其氣體放 大倍數(shù)為： M：旦 (313) No 外加電壓 V越高， M越大。在 III區(qū)內(nèi)，外電場很強(qiáng)，初電離電子 的能量已經(jīng)能使氣體分子電離，產(chǎn)生次級(jí)離子對(duì)。電離室工作于此區(qū)間內(nèi)”“。 II．飽和區(qū) 外加電壓達(dá)到某一定值 Vb時(shí)，復(fù)合效應(yīng)基本消失。 1012 羞革一彌勒區(qū) (盞革一彌勒計(jì)數(shù)管 ) ， 一～。電子被吸附形成負(fù)離子之后，漂移 速度大大減慢，復(fù)合幾率增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。電子與氣體分子碰撞時(shí)，可能被吸附而形成負(fù)離子， 即產(chǎn)生電子吸附效應(yīng)。 二掰 U2=卵蘭燈 (3— 12) 2 ‘ 3 式中： k一一玻爾茲曼常數(shù) T一一氣體的絕對(duì)溫度 (3)復(fù)合 可分為電子復(fù)合與離子復(fù)合兩種情形。 2． )電子和離子的運(yùn)動(dòng) 電子和離子的 運(yùn)動(dòng)包括以下幾方面內(nèi)容： (1)擴(kuò)散 電子和正離子從密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域擴(kuò)散。 (2)俄歇效應(yīng)受激原子退激時(shí)，激發(fā)能直接轉(zhuǎn)移給自身的內(nèi)層 電子，使電子脫出，即發(fā)射俄歇電子。入射粒子損失于氣體內(nèi)的能量 E分為三個(gè)部分； a．消 耗于電離，產(chǎn)生 N。初電離和次電離的總和稱為總電離 “”。 1． )氣體的電離與激發(fā)過程 T射線與物質(zhì)作用產(chǎn)生的電子和離子通過氣體時(shí)，和氣體原子的 軌道電子發(fā)生庫侖作用，本身會(huì)損失部分能量，而使氣體原子電離或 激發(fā)。電離室和 G— M管計(jì)數(shù)器屬于氣體探測 器類。 T射線和物質(zhì)相互作用的上述三種主要過程，它們發(fā)生的幾率， 隨著入射光子的能量、物質(zhì)原子序數(shù)而變化，圖 3． 4給出了這種依賴 關(guān)系。根據(jù)能量守恒 19 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 原理。 (3— 8) 由于電子和正電子之間的能量分配是任意的，因此每一個(gè)粒子動(dòng)能可 從 0到 hv一 2m。電子對(duì)產(chǎn)生過程示意圖如圖 3． 3 hv e 圖 3． 3電子對(duì)產(chǎn)生過程示意圖 在電子對(duì)產(chǎn)生時(shí)，入射光子能 量一部分轉(zhuǎn)化為兩個(gè)電子的靜止能 量，其余部分轉(zhuǎn)化為正、負(fù)電子的動(dòng)能。由于康普頓效應(yīng)而產(chǎn)生的射線強(qiáng)度 的減弱，其減弱系數(shù) 0 C正比于吸收介質(zhì)的 Z／ A。蒜南 當(dāng) 0=O。因此，可以把外層電子近似看作“自由電子”。 ) t3 由此可見：光電效應(yīng)只是在 T射線能量較低，介質(zhì)原子序數(shù)較高時(shí)， 才能有較大的幾率。從觀點(diǎn)子角分布研究中觀察到：當(dāng)光 子能量不大時(shí)，光電子發(fā)射方向差不多和入射光予方向相垂直；而在 光子能量較大時(shí)，則光電子發(fā)射方向逐漸趨于入射方向。這個(gè)過程叫做 光電效應(yīng)““。當(dāng) T射線的能量 在30MeV以下時(shí)，在所有相互作用方式中，最主要的三種是 1．光電相 應(yīng)2．康普頓效應(yīng) 3．電子對(duì) 效應(yīng)。 2．環(huán)境 T射線的總體強(qiáng)度不大。不過，由這些人 工輻射源所致的世界居民的集體有效劑量負(fù)擔(dān)與天然輻射源所致相比 較，～般都很小，總計(jì)不過天然輻射源的 1％婚 3。表 2． 6給出了按現(xiàn)有的技術(shù)水 平，核電生產(chǎn)持續(xù)到 2500年時(shí)由核燃料循環(huán)所致的年集體有效劑量和 人均有效劑量的預(yù)計(jì)值。 雖然，核動(dòng)力生產(chǎn)中產(chǎn)生的所有人工放射性核素幾乎都存留在受 照過的核燃料中，但是上述循環(huán)的每一環(huán)節(jié)都會(huì)有少量放射性物質(zhì)被 釋放到環(huán)境中。就核爆炸引起的人均年劑量而言， 1963年最大，相當(dāng)于天然本底輻射源所致平均年劑量的 7％， 1966年 則下降為 2％左右，目前則低于 1％。落下灰對(duì)居民的照射水平， 因居住地所處的緯度而異，一般，南半球居民受到的照射量要比北半 球的低。 可通過吸入而引起內(nèi)照射，當(dāng)其沉降于植物上或土壤中時(shí)，則可通過 外照射和食入引起內(nèi)照射。表 2． 4列出了各種 x射線診斷檢查所致的有效劑量值。 醫(yī)療照射來源于 X射線診斷檢查，體內(nèi)引入放射性核素的核醫(yī)學(xué)診斷 以及放射性治療過程。 天然本底照射的特點(diǎn)是它涉及到世界的全部居民，并以比較恒定 的劑量率為人類所接受。在我國的廣東陽江部分地區(qū)， 由于土壤中鈾、釷、鐳的含量較高，因此，地表空氣中的吸收劑量率 平均也高達(dá) 0． 34肛 Gy 208T1 170 總計(jì)數(shù) 650 1340 2020 100． 0 世界上個(gè)別地區(qū)，由于地表放射性物質(zhì)的含量較高，因而，這些 地區(qū)的放射性水平明顯地高于正常本底地區(qū)，這些地區(qū)通常稱為高本 底地區(qū)。 234U 10 230Th 7 1044 52． 4 226Ra 7 222Rn— 247。在正常本底地區(qū)天然輻射源對(duì)成人造成的平均有 效計(jì)量約 2mSv，其中內(nèi)照射所致的有效劑量約比外照射高一倍，在引 哈爾濱上程大學(xué)碩士學(xué)位論文 起的內(nèi)照射的各種輻射源中， 222Rn的壽命子體最為重要，由于他們 造成的有效劑量約為所有內(nèi)照射輻射源貢獻(xiàn) 60％。其它鈾系、釷系等放射性核素放出的 y射 線能量情況也與釷系核素的相似，具體見附錄 A， B， C。 8 哈爾濱 T程大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖 2． 1鈾一 235的輻射衰變系列 鈾系、釷系、錒系這三個(gè)放射系在衰變的過程中都不同程度的放 出 T射線，這些 T射線的能級(jí)比較廣，低的只有三十多 key，而最高 的能達(dá)到兩千六百多 key。鈾一 235的輻射衰變系列可見圖 2． 1。它們因衰變而產(chǎn)生的子體核素亦屬不穩(wěn)定及具有放 射性。 5$10 7 32Si 210 40Ar的散射 56}103 8{10 2 32P 1 710 ” Ar的散射 2． 5}104 1． 1}10 33P 248 “ Ar的散射 2． 1$104 6}10— 3 4 35S 167 4。常見的 宇生核素如表 2． 1。 2． 1天然輻射 天然輻射源按其起因可分為三類：宇宙射線、宇生核素、原生核 素 2． 1． 1宇宙射線 即來自宇宙空間的高能粒子流，其成份很多，有質(zhì)子、Ⅱ粒子、 其他重粒子、中子、電子、光予、介子等。 6 哈爾濱 工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2章環(huán)境 T輻射場的組成及性質(zhì) 我們生活的環(huán)境中的輻射源主要有兩類，即天然輻射源和人工輻 射源。但其性能太差，不適合于環(huán)境 Y射線 的監(jiān)測。 但是這樣的環(huán)境 Y譜儀系統(tǒng)并不是直接對(duì)我們周圍的環(huán)境本底 Y射線 輻射場進(jìn)行監(jiān)測的，而是對(duì)環(huán)境的土壤，或是其他試樣進(jìn)行分析的， 這樣監(jiān)測的過程就不是實(shí)時(shí)的，而且系統(tǒng)也太龐大，并不適合環(huán)境本 底 Y射線輻射場的監(jiān)測，同時(shí)也不具各移動(dòng)性。如其生產(chǎn)的型號(hào)為： H1224FBHl224F環(huán)境 y譜儀系統(tǒng)，其 性能非常強(qiáng)，該系統(tǒng)測量誤差滿足 GB9196《摻工業(yè)廢渣建筑材料產(chǎn)品 放射性物質(zhì)控制》要求，用 y能譜儀法測量，在放射性比活度大于 37Bq／ kg時(shí)，總不確定度 177。 1． 2國內(nèi)、外本課題研究動(dòng)態(tài) 對(duì)于核輻射探測器的研究，從核物理發(fā)展的早期就已經(jīng)有了，而 且針對(duì)不同的放射源有不同的探測器進(jìn)行監(jiān)測。 另外，煤炭的燃燒也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境的 Y輻射造成相當(dāng)大的影響。特別在核電站附近的人們更是談核色變。 這樣，在未來的十幾年，我國將建造一大批的核 電站。 1． 1． 3新時(shí)期對(duì)環(huán)境輻射監(jiān)測的需要 近年來我國國民經(jīng)濟(jì)快速增長帶動(dòng)用電 需求全面高漲，目前中國 已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)“硬缺電” —— 即全年性缺電的時(shí)代。這些粒子會(huì)在輻射煙羽經(jīng)過的地區(qū) 沉降，通常離泄漏源越遠(yuǎn)，沉降量越少。 2． ) 食入途徑一飲用受放射性物質(zhì)污染的食水或食用受污染的 食物“ 1。這種修復(fù) 作用的程度大小，既與原初損傷的程度有關(guān)，又可能因個(gè)體間的差異 而有所不同。他們與生物分子繼續(xù)反應(yīng)，使更多的分子發(fā)生變化。水分子在人體細(xì)胞中是大量存在的，因而遭到射線的作 用的機(jī)會(huì)較多，水分子發(fā)生變化，產(chǎn)生各種自由基和活化分子 (例如 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 H}、 OH*、 H20 H20+等 )。 i一 ————— 篁鎏翟墜蘭些鱉 — 一晝 — 一 圖 1． 2電離輻射對(duì)人體的作用過程 輻射的能量被吸收后，使生物體 中的分子產(chǎn)生電離和激發(fā)。 射線對(duì)人體的作用是一個(gè)極其復(fù)雜的過程。輻射的分類可見圖 1． 1 圖 1． 1輻射的分類 1 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 1． 1． 2輻射對(duì)人體的影響 1電離輻射的特點(diǎn) 由不同類型的粒子產(chǎn)生的輻射他們的穿透力不同，對(duì)人體的影響 也不同。一般來說，非電 離輻射 (例如光線及無線電波 )的能量較低，不足以改變物質(zhì)的化學(xué)性 質(zhì)。廠年上月 2，尹日 哈爾濱 __J_=程大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1章緒論 1． 1課題的目的和意義 1． 1． 1認(rèn)識(shí)輻射 宇宙充滿輻射。除文中已經(jīng)注明 引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己公開發(fā) 表的作品成果。 為防止由于漏電造成的信號(hào)損失，本文采用了三同軸絕緣子的方 案很好地實(shí)現(xiàn)了電離室的絕緣。而對(duì)于 一些特殊要求或是工程圖表中沒有的氣體及壁材的參數(shù)，則需要通過 實(shí)驗(yàn)來確定。 哈爾濱工程大學(xué) 碩士學(xué)位論文 高性能環(huán)境γ射線監(jiān)測器的研制 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專業(yè)：核能科學(xué)與工程 哈爾濱上程大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 在我們生活的地球上到處存在著輻射，但是用于檢測環(huán)境本底輻 射的監(jiān)測器卻 很少。而在一般的氣體輻射監(jiān)測器 的設(shè)計(jì)中，工作氣體及壁材的選取基本上都是通過查閱相關(guān)氣體及壁 材能量響應(yīng)曲線的工程圖表，以確定具體的工作氣體及壁材。同時(shí)也通過 MCNP及 EGSnre模擬了電離室的工作氣體壓力與監(jiān)測器的大小對(duì)監(jiān) 測器性能的影響。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)等的 引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。 作者 (簽字 )： 侄怡易 !Et 期：矽。 輻射大致可以分為非電離輻射及電離輻射兩類。一般所指可引起傷害的輻射，就是 電離輻射。具體的過程如圖 1． 2。 。間接作用是射線作用與生物體中的水分 子而引起的。 間接作用的結(jié)果，加之水分子問的能量轉(zhuǎn)移，又會(huì)產(chǎn)生更多的生 物體分子自由基。 雖然射線可能對(duì)人體造成損傷，但是某些劑量下機(jī)體能通過自身 的代謝過程對(duì)受損傷的細(xì)胞或局部組織 (器官 )進(jìn)行修復(fù)。 總體而言，輻射可以透過以下兩種主要途徑影響我們： 1． ) 煙云途徑一即直接吸入放射性核素、受到空氣中或沉降在 地上的放射性核素直接照射。大部份揮發(fā)物，例如碘、銫及碲， 在到達(dá)大氣層時(shí)，已凝結(jié)成粒子。當(dāng)我 們食用這些受污染的農(nóng)作物或牲畜時(shí)，我們就可能吸收了它們身上的 哈爾濱 J二程大學(xué)碩七學(xué)位論文 放射性物質(zhì)，而受到輻射影響。由于我國國民 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和核電的巨大優(yōu)越性，國家有關(guān)部門規(guī)劃到 2020年將 建成核電總裝機(jī)容量 3200萬千瓦，從而使我國核電的裝機(jī)容量占全國 電力總裝機(jī)容量的比例由 2020年的 1％上升到 4％左右。通常情況下，是不會(huì)泄 露到環(huán)境中對(duì)環(huán)境造成污染的，但是由于民眾對(duì)核能的不了解，從而 對(duì)其有懼怕情緒。因此一種高精度可 移動(dòng)的 y射線探測裝置的研制就非常迫切了。很需要了解自己房子室內(nèi)的輻射情況。如我國主要的核儀器生產(chǎn)廠家北京核儀器廠生產(chǎn)對(duì) 于 Y射線監(jiān)測的儀器有很多，但是基本上都是環(huán)境 y譜儀或是 x— Y 個(gè)人劑量儀。 1％ (8h)、最大 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)道數(shù) 達(dá) 4096道、配有清華同方或聯(lián)想 PIIi／ 800型微機(jī)一臺(tái)、而且系統(tǒng)配 有通用 Y譜仿真軟件 (UMS)和碘化鈉 Y射線譜分析軟件 (SPANNal98)。 30％ (50KEY～ 1． 3M