【正文】 電脈沖信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)獲取與處理分系統(tǒng)。根據(jù) 附圖 1，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各模塊及其功能介紹如下： 伽瑪探測(cè)模塊：主要組成部分是伽瑪探測(cè)器，用于接收外界入射的伽瑪射線。該系統(tǒng)能根據(jù)被檢車輛的輪廓信息對(duì)實(shí)時(shí)報(bào)警閾值進(jìn)行調(diào)整，補(bǔ)償“屏蔽效應(yīng)”對(duì)報(bào)警靈敏度的影響。 感謝所有幫助過我的人們。 同時(shí) 感謝母校 對(duì)我 的培育， 感謝 我們的核工程與核技術(shù)專業(yè) 全體老師和同窗同學(xué)們?cè)谖?大學(xué)四年 學(xué)習(xí)階段的熱情幫助和支持。他的言傳身教將使我終生受益。其實(shí)，這個(gè)方法應(yīng)該值得我們每一個(gè)人去實(shí)踐，去應(yīng)用，它不僅僅在通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)中具有實(shí)用性，它在任何領(lǐng)域、任何方面都有它應(yīng)用的意義。如今在克服天然放射性的影響工作方面，已有 NBR 技術(shù)的誕生，這在一定程度上為通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)的研制減輕了很多負(fù)擔(dān)，同時(shí)為輻射源的安全檢測(cè)做出了一大貢獻(xiàn)！ 受天然放射性影響，由于天然放射性具有能量高、穿透力強(qiáng)、易探測(cè)等特點(diǎn)，因此，對(duì)于 鈾、釷及鉀等放射性同位素的探測(cè)不在話下。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論 23 結(jié)論 本文主要討論的通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)器采用的是塑料閃爍體，這在文章開始便提到了，它與其他探測(cè)器相比有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)所在，即 性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、耐潮濕、制作簡(jiǎn)便、易于加工、耐輻照性能好等，塑料閃爍體的 探測(cè)效率雖不如 NaI (Tl)閃爍體的高，但其體積可做得較大，且透明度高，光傳輸性能好，閃爍衰減時(shí)間短，足以彌補(bǔ)其探測(cè)效率低的不足。 另外，目前緊張的國(guó)際形勢(shì)使公共安全處于潛在的極大威脅之中，核威脅也不再是停留在國(guó)與國(guó)之間的戰(zhàn)略層面，它正在被國(guó)際恐怖分子利用，一旦遭受恐怖分子的核攻擊，公眾以及國(guó)家將會(huì)有極大的損失。盡管人工輻射源比起天然放射性核素普遍具有能量低的特點(diǎn)，但是通過這些方法可以有效的將天然放射性核素與人工輻射源區(qū)分開，從而實(shí)現(xiàn)天然放射性的甄別 ，參考附錄。由于活度響應(yīng)與射線的能量和測(cè)量條件相關(guān)，所以校準(zhǔn)裝置的活度響應(yīng)時(shí)，應(yīng)注明放射源核素（或射線能量）和測(cè)量條件。 所以，對(duì)于行李放射性測(cè)控裝置，其活度響應(yīng)是對(duì)應(yīng)于特定放射性核素以及測(cè)量參考點(diǎn)的一個(gè)參量。 行李放射性測(cè)控裝置對(duì) 137Cs 放射源在各測(cè)量點(diǎn)的活度響應(yīng)見表 33 及圖 33 所示 ： 表 33 各測(cè)量點(diǎn)的活度響應(yīng)值 放射源與探測(cè)器幾何中心的距離 (cm) 活度響應(yīng)（ cps /kBq） 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3. 檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)性能分析 21 圖 33 各測(cè)量點(diǎn)的活度響應(yīng)值 由表 33 中數(shù)據(jù)可見：放射源距探測(cè)器越遠(yuǎn)，測(cè)得的活度響應(yīng)值就越小，這是由于放射性輻射隨照射距離而衰減，在不同的測(cè)量點(diǎn)，活度響應(yīng)值隨距離而變化 ，這在前面“ 對(duì)比分析”部分中有所提及 。 %?；疃软憫?yīng)的大小反映了探測(cè)器對(duì)放射性輻射的探測(cè)能力，活度響應(yīng)值愈大表明裝置的探測(cè)靈敏度愈高。 R — 平均活度響應(yīng)， cps /kBq。 放射源的位置及其相對(duì)于參考點(diǎn)的活度如表 31 及圖 31 所示。 試驗(yàn) 分析研究需反映的 參數(shù) 測(cè)量裝置對(duì)于距離探測(cè)器幾何中心 50cm 處的 137Cs 放射源的響應(yīng)及其非線性。 試驗(yàn)分析研究條件 試驗(yàn)在 GR606/2200 型行李放射性測(cè)控裝置上進(jìn)行，該裝置由單個(gè)探測(cè)器與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成；γ 放射性放射源核素為 137Cs，活度為 101kBq；放射源定位裝置的定位精度為 。 此部分介紹了行 李放射性測(cè)控裝置對(duì) 137Cs 放射源活度響應(yīng)的校準(zhǔn)方法，利用點(diǎn)狀放射源的活度與照射距離的平方成反比的核物理特性，測(cè)量行李放射性測(cè)控裝置對(duì)某指定探測(cè)點(diǎn)的活度響應(yīng)，根據(jù)一系列的活度響應(yīng)值計(jì)算出行李放射性測(cè)控裝置對(duì) 137Cs 放射源活度響應(yīng)的非線性。如果在某車輛通過該關(guān)口時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的計(jì)數(shù)率發(fā)生明顯上升，則可以斷定該車輛含有放射性物質(zhì)。 利用天然本底相對(duì)穩(wěn)定的這一特性，可以進(jìn)行放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)。天然 本底強(qiáng)，探測(cè)器單位時(shí)間內(nèi)接收到的射線多，則計(jì)數(shù)率高，反之，計(jì)數(shù)率低。 在同一地點(diǎn)，相近時(shí)間內(nèi)，如果沒有人為的帶進(jìn)或帶出放射性物質(zhì)，天然本底不會(huì)發(fā)生明顯改變。 對(duì)天然放射性 同位素 的探測(cè)能力分析研究 對(duì)天然放射性的探測(cè)，即通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)天然本底的測(cè)量情況是怎么樣的。探測(cè)器對(duì)放射源的響應(yīng)是放射性測(cè)控裝置最重要的性能指標(biāo)，稱為活度響應(yīng)，用測(cè)控裝置的讀數(shù)除以探測(cè)點(diǎn)放射性核素的活度表示，表征了裝置對(duì)放射性輻射的探測(cè) 能力及靈敏程度。 需再次強(qiáng)調(diào)的是： 通道式檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)對(duì)象主要是針對(duì) 過往人員、車輛、貨物等進(jìn)行放射性檢測(cè)，由于 α、β射線的穿透能力較弱，一般運(yùn)載車廂外殼對(duì)其具有明顯的屏 蔽作用，從而導(dǎo)致通道式檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)其檢測(cè)存在不夠靈敏的現(xiàn)狀，所以通道式檢測(cè)系統(tǒng)不適合對(duì)α、β源的檢測(cè)（下文將對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)分析），而γ 射線穿透能力強(qiáng)，即使有車廂外殼的屏蔽作用的存在，它依然能較明顯的被通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn) 。放射性活度則是表示放射性核素衰變（幾）率的量，其計(jì)量單位為 Bq (1Bq=1s1)，由于原子核衰變按其自身規(guī)律發(fā)生，不受環(huán)境因素影響，放射源的活度經(jīng)刻度后只需按時(shí)間作衰變修正即可獲得準(zhǔn)確的量值，而行李放射性測(cè)控裝置的讀數(shù)是以計(jì)數(shù)率（ s1）表示，因此用活度響應(yīng)來反映探測(cè)器的探測(cè)能力更具有可行性與實(shí)際意義。在電離輻射計(jì)量學(xué)中，測(cè)量裝置對(duì)放射性輻射的響應(yīng)既是對(duì)輻射劑量的響應(yīng)，也可以是對(duì)放射性活度的響應(yīng)。特別探測(cè)高度屏蔽的人工輻射源，要求在 100 毫秒至幾秒時(shí)間內(nèi)探測(cè)強(qiáng)度略高的人工核素光電峰，其測(cè)量統(tǒng)計(jì)誤差太大，不足以將人工輻射與天然輻射分開 ，且 天然γ輻射波動(dòng)較大。 檢測(cè)人工輻射源需考慮的因素 人工輻射源 一般具有 能量低 的特點(diǎn) ，因此，它易受 “ 屏蔽效應(yīng) ” 影響，導(dǎo)致難以監(jiān)測(cè)出它的存在 。碘 131 在放射性工作場(chǎng)所空氣中和露天水源中的最大容許濃度分別為 和 22 貝可 /升。 10 貝可的碘 131點(diǎn)源重 10 毫克，在 1 厘米遠(yuǎn)處的照射量率是 倫琴 /時(shí)，采用 5 厘米厚的鉛屏蔽就可以安全操作。 碘 131 是β衰變核素，發(fā)射β射線（ 99%）和γ射線（ 1%）， β射線最大能量為 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2. 系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象簡(jiǎn)介及所要考慮的受影響因素合集 15 兆電子伏，主要γ射線能量為 兆電子伏。如碘 131 標(biāo)記的玫瑰紅鈉鹽和馬尿酸鈉就是常用的肝、膽和腎等的掃描顯像劑。活性炭、涂銀活性炭、銀銅合金網(wǎng)、銀網(wǎng)和堿性溶 液等都是碘 131 的良好吸附劑。 大量生產(chǎn)碘 131 時(shí)，要注意避免碘 131 揮發(fā)，以免給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。 碘 131 碘 131 是元素碘的一種放射性同位素，為人工放射性核素（核裂變產(chǎn)物），符號(hào)為I131，半衰期為 天。用茶葉片劑治療由于放射引起的輕度輻射病的臨床試驗(yàn)表明 ,其總有效率可達(dá) 90% 。其中，鈷 60 更是一種穿透力很強(qiáng)的核輻射元素，也用來治療癌癥，一般在工業(yè)上普遍用作檢測(cè)厚鋼里的裂紋、氣孔等，是一種無損探傷手段，工人們操作時(shí)都要穿上鉛服用作防護(hù)，如果萬一不慎遭受輻射，會(huì)有致命危險(xiǎn)。 鈷 60 要用鉛容器密閉保存，工作環(huán)境中有鈷60 放射性元素時(shí)，一定要穿專用防護(hù)服，平時(shí)多喝綠茶。它會(huì)透過β衰變放出能量高達(dá) 315keV 的高速電子成為鎳 60，同時(shí)會(huì)放出兩束伽馬射線，其能量分別為 及 MeV，見右圖 21 所示 。 銫 137的衰變性質(zhì) 參考 附錄。 銫 137 可以用來殺死食物內(nèi)的細(xì)菌和微生物，從而增加食物儲(chǔ)存的時(shí)間 ，這方法有抑制發(fā)霉和保持新鮮的效果，經(jīng)輻射處理的食物不會(huì)帶放射性或殘留有毒物質(zhì)。輻射源是用于校對(duì)醫(yī)治癌癥的放射治療設(shè)備，也可以用于校對(duì)用來監(jiān)測(cè)放射治療人員及病人所接受的輻射水平的輻射監(jiān)測(cè)儀器。 銫 137是一種重金屬，與 鈾 235同屬于放射性物質(zhì)中毒組。 銫 137 銫 137 是金屬銫的同位素之一，呈銀白色、質(zhì)軟、化學(xué)性質(zhì)極為活潑，遇水發(fā)生爆炸，放射性較強(qiáng)，人體攝入量小于 屬于安全范 圍；超過此值會(huì)導(dǎo)致造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)損傷，非正常生育乃至絕育；人體攝入量超過 6Gy，能夠致人死亡。這就是說，如果 適當(dāng)?shù)乩迷鲋撤磻?yīng)堆，就可以通過原子核裂變發(fā)電廠把地球上的潛在能源增加 800 倍，所以防止鈾、釷資源的流失是一項(xiàng)艱巨的任務(wù) ，這給我們繼續(xù)研制和開發(fā)中的通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。 釷 232 的衰變性質(zhì) 參考 附錄。 不過，如果把釷 232 放進(jìn)包著核反應(yīng)堆的外殼里，釷 232 原子就會(huì)吸收慢中子，并且盡管它不發(fā)生裂變，最后卻會(huì)變成鈾 233 原子。 釷 232 天然存在的釷完全是由釷 232 組成的。利用這種辦法，就可以使地球上的全部鈾 —— 而不僅僅是稀有的鈾 235—— 都變成潛在的燃料來源。 能夠用這種方式產(chǎn)生新燃料去代替用掉的燃料的反應(yīng)堆就是增殖反應(yīng)堆。這些中子不可能迫使鈾238 發(fā)生裂變，但卻會(huì)使鈾 238 發(fā)生另外的變化，最后就會(huì)產(chǎn)生钚 239。但是，假定把鈾 235 同鈾 238 分離開來（這是一個(gè)相當(dāng)艱巨的任務(wù)），并且用鈾 235 來建造一個(gè)原子核反應(yīng)堆，這時(shí)，構(gòu)成反應(yīng)堆燃料的那些鈾 235 原子就會(huì)發(fā)生裂變，并向四面八方發(fā)射出無數(shù)慢中子。那些分裂成兩半的鈾 238 會(huì)產(chǎn)生一些慢中子，而慢中子不足以引起進(jìn)一步的裂變。鈾 238 是最常見的一種 鈾，但它卻不是實(shí)用的核燃料。 鉀 40 的 衰變性質(zhì)及 同位素 參考 附錄和 表 21。 鉀在一般巖石和礦物中是很常見的元素，在地殼中含量豐富。但是在 放射性檢測(cè) 中，由于天然放射性的隨機(jī)變化導(dǎo)致對(duì)通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)效果產(chǎn)生一定的影響，故而針對(duì)這些方面展開了一系列的研究和分析以盡最大的可能將它們的影響減小，甚至徹底將其過濾掉。宇宙射線是一種從宇宙空間射到地球上的高能粒子流，它由質(zhì)子、粒子等組成。環(huán)境水中天然放射性核素的濃度與多種因素有關(guān)。此外，粘附于地表顆粒土壤上的放射性核素，在風(fēng)力的作用下，可轉(zhuǎn)變成塵?；驓馊苣z，進(jìn)而轉(zhuǎn)入到大氣圈并進(jìn)一步遷移到植物或動(dòng)物體內(nèi)。土壤的地理位置、地質(zhì)來源、水文條件、氣候以及農(nóng)業(yè)歷史等都是影響土壤中天然放射性核素含量的重要因素。 土壤主要由巖石的 侵 蝕和風(fēng)化作用 而產(chǎn)生的，可見，其中的放射性是從巖石轉(zhuǎn)移而來的。 天然放射性核素，即地球誕生時(shí)就存在的放射性核素，如鈾 — 23釷 — 23鐳 — 226 等 ，它們 主要 是 從鈾衰變鏈或釷衰變鏈中產(chǎn)生的阿爾法粒子放射物。 “天然”具有放射性的物質(zhì)稱作“天然放射性物質(zhì)（ NORM）”。原子序數(shù)在 83（鉍）或以上的元 素都具有放射性，但某些原子序數(shù)小于 83 的元素（如锝）也具有放射性。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2. 系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象簡(jiǎn)介及所要考慮的受影響因素合集 11 2. 系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象 簡(jiǎn)介及 所要考慮的受影響因素合集 放射性是指元素從不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地放出射線（ 如 α射線、 β 射線、 γ 射線等）衰變形成穩(wěn)定的元素而停止放射（衰變產(chǎn)物），這種現(xiàn)象稱為放射性。 第五，這是最 為 關(guān)鍵的一點(diǎn)了：可以 高效廉價(jià)地制成大體積，其制作成本較其它探測(cè)器低，且便攜易于操作。 第三：具有極高的探測(cè)效率和探測(cè)靈敏度。 節(jié)內(nèi)容 介紹了探測(cè)器在 探測(cè)晶體 方面 選用 了 塑料閃爍體， 它 是當(dāng)今重點(diǎn)發(fā)展和研究的對(duì)象，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)： 第一：性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、耐震動(dòng)、抗沖擊、耐潮濕、耐輻照性能好等，可應(yīng)用于高照射量的輻射場(chǎng)。 由 節(jié)內(nèi)容可以知道：由于放射性輻射隨照射距離而衰減，對(duì)于不同的參考測(cè)量點(diǎn)，活度響應(yīng)值隨照射距離的變化而變化；對(duì)于不同的 γ 放射性核素，由于其 γ 光子的能量不同，導(dǎo)致射線在空氣中的吸收衰減也不同，并且探測(cè)器的響應(yīng)也有差異，因而活度響應(yīng)的測(cè)量結(jié)果也不同。 對(duì)比分析 經(jīng)前面舉出的幾個(gè)例子來看，放射性的檢測(cè)會(huì)受到多方面因素的干擾，這樣會(huì)對(duì)放射性檢測(cè)帶來很多的困難 。 該裝置利用單片機(jī)進(jìn)行控制 ,整個(gè)檢測(cè)過程完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。 為了估計(jì)誤報(bào)率 ,進(jìn)行了 4 220 min 的本底測(cè)量 ,每 記錄一次本底計(jì)數(shù) ,共連續(xù)記錄約 1 266 000 次本底。 kg 1kg 1在選定的放大倍數(shù)下 ,源凈計(jì)數(shù)與本底平方根的比值隨能量窗的變化示于圖 16， 由此可選擇合適能量窗的范圍。 考慮到報(bào)警閾值 (見式 11)， 因此 ， 選擇放大倍數(shù)和能量窗的原則是根據(jù)源的凈計(jì)數(shù)與本底平方根比值的大小 ， 此值愈大愈好。 檢測(cè)方法：在進(jìn)行檢測(cè)時(shí) ,根據(jù)所測(cè) 的本底預(yù)先設(shè)置報(bào)警閾值 ,當(dāng)探測(cè)器的計(jì)數(shù)超過閾值時(shí)便發(fā)出報(bào)警 ,認(rèn)為在檢測(cè)區(qū)內(nèi)有核材料存在。通過單道分析器后的信號(hào)再被轉(zhuǎn)換成邏輯脈沖 ， 然后被記錄 ， 其計(jì)數(shù)率與東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1. 通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng) 9 γ射線的強(qiáng)度直接相關(guān) 。γ射線進(jìn)入塑料閃爍體中 ， 會(huì)使其原子激發(fā) ， 受激原子在退激過程中發(fā)光 。 本工作研制一套以塑料閃爍體作為探測(cè)器的人員出入口檢測(cè)裝置 ， 主要由閃爍體、光的收集部件和光電轉(zhuǎn)換器件組成