【正文】 壓電源穩(wěn)定性好，在這區(qū) 域會形成 j下離子鞘，電場減弱，使得在電場恢復之前即使有入射粒子 射入，也不會形成雪崩再生，造成漏計數(shù)。而且產生的光譜能跟光電倍 增管很好的配合。再 有是溫度對光電倍增管的影響很大，因為幾乎所有光電倍增管都或多 或少含有過量堿金屬，當溫度超過一定值時將發(fā)生重新沉積，而使管 子暗電流增加，穩(wěn)定性變壞、靈敏度降低。電離室的靈敏度以單位強度的射線輻照下 輸出的電離電流來量度的。 哈爾濱工程火學碩士學 位論文 1 EGS程序 EGS程序是 1985年由美國斯坦福直線加速器中心 (SLAC)、 R本 高能物理國家實驗室 (KEK)和加拿大國家研究所 (NRCC)聯(lián)合推出了 一套模擬電子和光子在物質中輸運過程的通用 Mc計算程序系統(tǒng) EGS4 (Electron— Gamma— shower， Versi015 4)，并在 1986年發(fā)表。 其執(zhí)行過程如下： 用戶在主程序中首先對一些變量進行必要的初始化和其它一些必 要的操作，然后調用 EGS4系統(tǒng)子程序 (HATCH)從介質數(shù)據(jù)文件中讀 取截面數(shù)據(jù)和必要的參數(shù)，并做必要的處理，最后再調用 EGS4的粒子 跟蹤程序 (SHOWER)，完成一個或多個粒子歷程的跟蹤。 4． )涉及的物理過程比較全面：包括了電子的軔致輻射、電子對 的湮滅、 Moliere多次散射、碰撞能量損失、 d射線的產生 (Bhabha(e+e一 ) 和 MF ller(e— e一 ))，以及光子的對產生、 康普頓散射、光電效應和瑞 利 (Rayleigh)散射。 4． 1． 1計算程序 為了達到數(shù)值仿真代替實驗，本文利用了 MCNP一 4A程序和 EGSnrc 程序對不同的工作氣體，不同的壁材進行了模擬方針。 4． 1高氣壓電離室探頭的設計 高氣壓電離室探頭 的設計主要有以下的設計內容： 1．高氣壓電離 室的形狀確定 2．氣體選擇 3．氣壓選擇 4．壁材料選擇 5．壁厚確 定 6．探頭大小的確定 7．高氣壓電離室的機械結構等。再有 是光電倍增管對閃爍體探測器探測器也有很大的影響，供給光電倍 增 管的高壓電源，從陰極至陽極必須是遞增的，否則影響光電倍增管的 放大特性。 NaI(T1)閃爍體的主要優(yōu)點是密廢 大，原于序數(shù)高，對 T射線的阻止本領大，因而探測效率高。 蓋革一彌勒計數(shù)管的結構非常簡單因而制作簡單，造價便宜。設閃爍體的透明度 為 T(定義為物質對光不吸收的概率 )，光陰極的收集因子為 G(G又稱 為收集效率 )，則到達光陰極的光子數(shù)目 n纛 +為 ” 0； =咒 *旱 TG (3— 18) (4)光陰極將光子轉換為光電子。 閃爍體探測器的主要組成部分有閃爍體、光學收集系統(tǒng)、光電倍 增管 (或其他光電器件 )以及給電倍增管各電極供電的分壓器。有機管的坪長一般 在 200— 300V之間，坪斜 (5一 10)％／ lOOV。溴離子在陰極表面上的作用也是發(fā)生離解而不會打出 電于。激發(fā)能通過自身離解而放出。 充酒精、石油醚的稱為 有機淬滅計數(shù)管；充溴、氯等鹵素氣體的 稱為鹵素淬滅計數(shù)管。幅度相同 而與入射粒子的種類、能量、初電離地點無關。由于光子可以向各個方向發(fā)射，因此氣體放大 不像正比計數(shù)管那樣只局限在初電離所限定的小范圍內，而是在氣體 內或陰極上到處產生光電子，使離子增殖沿陽極絲方向擴展，以致整 個陽極絲附近都會產生正負離子對。 (1) 放電 蓋革一彌勒計數(shù)管的放電機制由兩種增殖過程組成： ①電子增殖 電離粒子在計數(shù)管內生成的電子在電場作用下朝收 集電極運動，一方面被電場加速 ，另一方面在加速過程中經受多次碰 哈爾濱工程大學碩士學位論文 撞。中 心收集極一般是一個圓棒或者是一根較細的絲，也有做成圓筒的。對于用于環(huán)境 T場測量的電離室， 通常我們關心的是環(huán)境的輻射劑量水平，所以一般用于環(huán)境 T射線探 測的電離室都是電流電離室““。蓋革一彌勒計數(shù)管工作于這一區(qū) 間。收集到的電離數(shù) N，不再與初總電離 N。因此電極上收集到的總電離 (電荷 )數(shù) N，正比于初總電離 N。氣體內出現(xiàn)氣體放大過程。 z鼎靛怍置【 104 1伊 么 Ntl 0巧 ％ 250 500 750 1000 電壓 (V) 圖 3． 5收集的電荷數(shù)與外加電壓的關系 以下是對各個特性區(qū)的介紹： 哈爾濱工程大學碩十學位論文 I．復合區(qū) 外加電壓 va很小時，離子漂移速度很小，擴散和復 合效應起主要作用。 這個過程稱之為離子復合”“。宏觀上表現(xiàn)為它們沿 (或反 )外加電場方向 上具有一定的平均速度 W稱為漂移速度。 電離碰撞中受激的原子，以三種可能的方式退激； (1)輻射光子 受激原子從激發(fā)態(tài)退回基態(tài)時，發(fā)射波長為近紫 外光的光子。所產生的離子對 數(shù)目稱為初次電離。對于低能 T射線和原子序數(shù)高的介質以光電效 應為主；中等能量和較低原子序數(shù)介質以康普頓效應為主；而高能 T 射線和較高的原子序數(shù)介質則以電子對效應為主” 。由動量守恒關系可得到：電子和正電子幾乎都是沿 著入射光子方向前傾的角度發(fā)射的，入射光子的能量越大，正、負電 子的發(fā)射方向越前傾，即他們與入射光子方向的夾角變得越小。 T射線能量在 0． 55MeV范圍內， T射線與物質發(fā)生作用時，康普 頓效應是主要作用過程。由 能 量和動量守恒定律，可根據(jù)入射光子的能量和動能求得反沖電子以 及散射光子的能量和動量。 如果吸收介質原子序數(shù)為 Z， T射線的能量為 hv，則由于光電效 應而使射線強度減弱，其減弱系數(shù)為 t，則 T。 3． 1． 1光電相應 光電效應是當一個 T光子與物質中的一個束縛電子作用時，它可 能將全部能量交給電子，而光子本身被吸收。從幾十 key，到兩 三千 key不等。 據(jù)粗略估計，在目前，核燃料循環(huán)運行時，放 射性排出物 (不包 括廢物處理 )對附近居民造成的集體有效劑量負擔為 5． 7人1980年底以前進行的大氣層核爆炸造成 的集體有效劑量負擔總計為 3水 107人核爆炸在大氣中形成的人工放射性物質最初大多進入大氣層的 上部，然后從大氣層上部緩慢的向大氣層下部轉移，最終將落到地面， 稱之為落下灰” 3。 2． 2人工輻射 在當今世界，人類受到的照射的主要人工輻射源是：醫(yī)療照射， 核動力生產和核爆炸。在喀拉拉邦沿海岸寬約 55km的地帶，由地表 輻射引起的空氣吸 收劑量率平均達 1． 3兒 Gy在年有效劑量中， 238U系起著重要作用，約 占全部天然本底 照射水平的 52． 4％。 9 哈爾濱工程大學碩士學位論文 釷系核素放出的 Y射線能量及強度情況 60 50 倒 40 孥 30 罌 20 10 0 圖 2． 2釷系核素放出的 Y射線能量及強度 從圖上可見，釷系核素放出的 Y射線強度一般都是比較低”。它們在 衰變期間會放出對人體有害的Ⅱ粒子、 B粒子或 y射線。年 ) 值 (pCi／ m3) (keV) 1 6 2 3H 18． 6 4N或“ 0的散裂 8}10 5十 10 7Be EC “ N或” 0的散裂 2． 5}106 0． 5 6 。天然本底照射是迄今為止 人類受到電離輻射照射的主要來源”】。 20％ (0． 1 u sv～ 99． 99mSv)；能量響 應： 177。而真正研究用于環(huán)境本底 Y射線監(jiān)測的探 測器卻幾乎沒有。而對 Y射線探測可快速直接的反映當?shù)氐姆派湫运健榇耍?2020年 10月，黨的十五屆五 中全會第一次在黨的文獻中提出適度發(fā)展核電的方針。氤、氪等 惰性氣體會順風 移動而迅速稀釋。進而由生物代謝作用的結果，導致細胞或機體的 死亡。射線直接打到生物大分子，例 如脫氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸 (RNA)，使他們某些鏈斷裂， 組成破壞，這稱為直接作用。 表 1． 1電離輻射特性表 名稱 來源 性質 電荷 穿透力 一粒氦原 一張紙或皮膚外層可 Ⅱ粒子 原子衰變 2+ 子核 有效地阻擋 一塊數(shù)毫米的鋁片可 B粒子 原子衰變 一粒電子 1一 有效地阻擋 中子 核反應堆 一粒中子 無 含氫量高的物質如石 蠟或水可有效地阻擋 高能量電 高密度物質如厚厚的 Y射線 原子衰變 無 磁波 水泥可有效地阻擋 受激發(fā)的 高能量電 高密度物質如厚厚的 X射線 電子云 磁波 無 水泥可有效地阻擋 2電離輻射對人體的作用過程 電離輻射對人體的作用過程分為四個階段，它們分別是物理階段、 物理化學階段、化學階段、生物化學 階段” 1。 輻射包括不同能量的電磁波 (例如光線、無線電波及 x射線等 )、 超聲波，以及由放射性物質因衰變放出的粒子 (如 a粒子及 13粒子等 )。 關鍵詞：環(huán)境輻射；高氣壓電離； I／ F變換 哈爾濱工 程大學碩士學位論文 Abstract In our 1iving world． there iS radiation everywhere． But there are fcW radiation monitor used for environment radiation monitoring． In this paper， the design of a high performance ionization chamber filled with high pressure argon monitor for environment gamma ray detect is introduced． Normally， for the design of gas detector， the energy response of the working gas and the material for the chamber is the key element to the detector， and the choosing of the working gas and the material innuent the performance of the detector directly． In the process of the design of gas detector， it is usually by the ways of refer to the energy response graphic of the working gas and the material for the chamber to choose the working gas and the material for the chamber． But in the case that the information of working gas and the material for the chamber iS not available． the experiment iS taken． and that will always cost much and need much time． To overe this shorting in the design． in this paper， the MCNP and EGSnrc code iS used to take the place of the experiment． A model iS setup in the MCNP and EGSnrc code to pare the influence of diffcrent working gas and the material for the chamber on the detector， and find the good choices of working gas and chamber material with high performance for the detector． And the pressure and the diameter of the detector iS choosed with the simulation of the MCNP and EGSnrc code． To prevent the current leakage of the ionization chamber a three CO— axis insulator iS used． and the result iS good． For the current in the ionization chamber iS not amplified． SO it iS hard to collect the electr