核辐射测量原理复习知识要点

2021/4/6
5
—葛良全—
1.2 内转换电子 internal conversion
过程： β衰变 母核
母核：处于激发态
发射光子
能量是单能的
内转换
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—葛良全—
1.3 俄歇电子 Auger electron
原子壳层中的电子空位 特点：能量较小
特征x射线 俄歇电子
俄歇电子
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的0.511MeV的光子。 ③ 湮没辐射的时间极短。 ④ 0.511MeV的光子与原γ辐射在探测器中相叠加形成能
量较大的光电源。 ⑤ 一般β+源的封装材料都能阻止正电子。
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—葛良全—
3.3 伴随核反应产生的γ射线 follow nuclear reaction
例如：
24H+e49B→ e16C 2 +01n
µ ∏ γ v
Charge (relative)
0 1 1 1 2 1
Approximate rest mass 1 1 2 3 4 1/1840
-1
1/1840
±1
210/1840
±1
276/1840
20
95
—葛良全—
Rest mass 1.008982 1.007593 2.014187 3.01645 4.002777 0.000549 0.000549
22Na
1） 发生的时间 ns级以下
EC10%
2）单能
β+ 90%
3）β衰变的半衰期较长
excided nuclide state 4） 核的退激
γ1
transformation

气体探测器；
闪烁探测器；
半导体探测器。
1
辐射探测的基本过程：
➢ 辐射粒子射入探测器的灵敏体积；
➢ 入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器中沉积 能量；
➢ 探测器通过各种机制将沉积能量转换成某种形式的 输出信号。
辐射探测器学习要点（研究问题）：
➢探测器的工作机制；
➢探测器的输出回路与输出信号；
电子或离子 电子或离子 电子或离 粒子流密度 的扩散常数 子密度
与气体的性质、温度和压强有关
14
若电离粒子的速度遵守麦克斯韦分布，则 扩散常数 D 与电离粒子的杂乱运动的平均
速度 v 之间的关系为：
D 1 v
3
平均自由程
电子的平均自由程和乱运动的平均速 度都比离子的大，因此其扩散系数比离子 的大，因而电子的扩散效应比离子的严重。
35
同一点引入正负电荷：
qq11 a
V0
e e i(t)
qq22 b
q q1 q q2
q1 q2 e
当同时在同一位置引入一离子对，则在
外回路流经的电流：i(t)= i+(t)+ i –(t)
流过外回路的总电荷量：△q+ +△q- e =36
结论：
(1)只有当空间电荷在极板间移动时，在外回 路才有电流流过，此时i(t)= i+(t)+i –(t)，正、负
关。
37
引伸结论：
(1) 当入射粒子在探测器灵敏体积内产生
N个离子对，它们均在外加电场作用下 漂移，这时，产生的总电流信号是：
N
N
It
i
j
t
i
j
t
I
(t)

核辐射探测第一章 核辐射及其探测原理1.1核辐射基本特性辐射和X 辐射都是电磁辐射。

辐射是核跃迁或粒子湮灭过程中发出的电磁辐射。

X 辐射是核外电子从高能级跃迁过程中产生的电磁辐射。

1.2探测带电粒子的物理性质探测原理：利用带电粒子在物质中对物质原子产生的电离或激发效应或快速轻带电粒子穿过物质时的电磁辐射效应。

带电粒子与物质的作用方式：带电粒子与核外电子的非弹性碰撞——电离与激发；带电粒子与原子核的非弹性碰撞——轫致辐射（带电粒子的速度和运动方向改变产生的电磁辐射）或切连科夫辐射(特定条件下物质产生定向极化而随之发出的电磁辐射)；带电粒子与原子核的弹性碰撞——弹性散射。

带电粒子的能量损失方式：电离损失和辐射损失。

EZ dx dE ion 2)(∝- 辐射长度om x 是电子在物质中由于辐射损失而使其能量减少到原来能量的1/e 时的物质度。

电子的电离损失率和辐射损失率之比：800.1600)()()(22Z E c m z c m E dx dE dx dE ee C ion rad =+≈-- 当电子电离损失率与辐射损失率一样时Z c E 800= 带电粒子与物质作用后不再作为自由粒子而存在的现象叫吸收，其中带电粒子从进入物质到被吸收，沿入射方向所穿过的最大距离叫射程。

对正电子的探测一般是通过探测湮没γ光子间接进行的。

1.3 X 和γ射线的探测原理：利用他们在物质中的光电效应，康普顿散射，电子对产生等产生的次级电子引起物质的电离和激发探测。

光电效应：光子被原子吸收后发射轨道电子的现象。

内层电子（K ）容易些，低能高Z康普顿散射：γ光子与轨道电子相互作用使得γ光子只改变方向而不损失能量。

2c m h e≈ν 外层电子发生概率大。

中能中Z 电子对效应：γ光子与原子核发生电磁相互作用，γ光子消失而产生一个电子和一个正电子（电子对）的现象。

22c m hv e≥且要原子核参加。

高能高Z 1.4中子探测方法两步：1.中子和核的某种相互作用产生带电粒子或γ光子；2.利用这些带电粒子或γ光子的次级带电粒子引起的电离或激发进行探测。

3.核辐射检测的基本原理 根据粒子、射线与物质的相互作用原理，选择合适的辐
射源，使其射线与被测物质相互作用，由此产生的相应变化 由探测器检测出来，即可达到测量的目的。 如:β、X、γ射线穿过物质层后，由于物质的吸收作用，使射线的强度按
指数规律衰减，即：
I I0eh
式中 I、I0 —— 分别为出射和入射的辐射通量的强度； μ —— 吸收层的线性吸收系数； h —— 吸收层的厚度。
四、核辐射式物位计
在物位检测仪表中，一般都采用穿透能力强的γ射线， 其放射源采用Co60、Cs137等同位素。核辐射式物位计也是 基于物质对放射线的吸收特性设计的。
1.γ射线物位计的几种类型 γ射线物位计有许多种类型，如定点监视型、跟踪型、
度h 的关系为：
I I0emh
h 1 Ln I3.透射式γ射线测厚仪的应用----输煤量的测量
检测器安装位置示意图
为了使煤层保持一定形状以保证测量的准确性，输煤皮 带前方应安装一些刮板。测量用的三套放射源－核辐射探测 器输出的信号，经单片机的计算处理，可以求出煤层的截面 积，再测出传送皮带的速度，即可由单片机计算出煤的质量 流量并予以显示。如果把这个信号进行积分处理，还可以得 到总的耗煤量的信息。
147Pm 170Tm 192Ir 204Tl 210Po 288Pu 241Am
半衰期
5720 年 2.7 年 270 天 5.26 年 125 年 9.4 年 19.9 年 290 天 1.3 年 2.3 年 33.2 年 282 天
2.2 年 120 天 74.7 天 2.7 年 138 天 86 年 470 天
此关系式是设计穿透式厚度计和物位计的理论基础。
若引入质量吸收系数μm=μ/ρ（其中ρ为密度），则上 式可改写为：

核辐射物理与探测学复习注：本提纲中的问题覆盖范围并不完备，因此不能完全替代书本复习，仅作参考之用！一、关于载流子1) 无论是气体探测器，还是闪烁、半导体探测器，其探测射线的本质都是将射线沉积在探测器灵敏体积内的能量转换为载流子。

这三种探测器具有不同的载流子，分别是：气体（），闪烁体（），半导体（）；答：气体：电子－离子对；闪烁体：第一个打拿极收集到的光电子；半导体：电子－空穴对；2) 在这个转换过程中，每产生一个载流子都要消耗一定的能量，称之为（），对于三种探测器来说，这个能量是不同的，分别大概是多少？气体（），闪烁体（），半导体（）。

这个能量是大些好，还是小些好？为什么？答：平均电离能；30eV，300eV，3eV；这个能量越小越好，因为平均电离能越小，产生的载流子就越多，而载流子的数目服从法诺分布，载流子越多则其数目的相对涨落越小，这会导致更好的能量分辨率；3) 在这个转换过程中，射线沉积在探测器中的能量是一个（）变量，而载流子的数目是一个（）变量，载流子的数目是不确定的，它服从（）分布，该分布的因子越是大些好，还是小些好？为什么？答：连续型变量；离散型变量；法诺分布；法诺因子越小越好，小的法诺因子意味着小的统计涨落，导致好的能量分辨率；二、关于探测效率1) 对于不带电的粒子（如γ、中子），在探测器将射线沉积在其灵敏体积中的能量转换为载流子之前，还需要经历一个过程，如果没有该过程，则探测器无法感知射线。

以γ射线为例，这个过程都包含哪些反应（）？这个过程的产物是什么（）？对于1个1MeV 的入射γ射线，请随便给出一个可能的该产物能量（）？答：对于γ射线，这些反应包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应（如果γ射线的能量>1.022MeV）；这些反应的产物都是次级电子；对于1个1MeV的γ射线，次级电子的能量可以是几十keV～几百keV，也可以是接近1MeV；2) 这个过程发生将主要地决定探测器的探测效率，那么影响探测效率（本征）的因素都有哪些（）？在选择探测器的时候，为了得到高的探测效率（本征），应该做什么考虑（）？答：影响本征探测效率的因素有：探测器的原子序数、密度、体积、形状，以及γ射线的能量，甚至还包括射线射入探测器的位置、角度；在选择探测器时，为了得到高的本征探测效率，应该选择那些原子序数高、密度大的探测器，探测器的体积要大并且探测器的形状合理（例如正圆柱形）；3) 绝对探测效率和本征探测效率的区别是什么？答：绝对探测效率考虑的是对每一个源发射出的粒子，探测器测量到的计数值；本征探测效率考虑的是对每一个射入探测器的粒子，探测器测量到的计数值。

此关系式是设计穿透式厚度计和物位计的理论基础。
若引入质量吸收系数μm=μ/ρ（其中ρ为密度），则上 式可改写为：
I

I em h 0
当厚度h一定后，上式即成为核辐射式密度计的理论基础。
研究结果表明，当γ射线能量E小于0.3MeV时，质量吸
收系数将取决于吸收体的化学成份。成份复杂的物质对γ射
0.8
5.48,0.027
常用的放射性同位素及其基本参数
X 射线能量 （MeV） 5.9 6.4
12～21
2.核辐射探测器 常用的核辐射探测器有：电离室、正比计数器、盖革-弥
勒计数器和半导体探测器等。 电离室
正比计数器
三、透射式γ射线测厚仪
1.工作原理 由于物质的吸收作用，使得射入核辐射探测器
的射线强度降低，射到探测器的透射射线强度I和物质厚
度h 的关系为：
I I0emh
h 1 Ln I0
m I
2. γ射线测厚仪的结构
3.透射式γ射线测厚仪的应用----输煤量的测量
检测器安装位置示意图
为了使煤层保持一定形状以保证测量的准确性，输煤皮 带前方应安装一些刮板。测量用的三套放射源－核辐射探测 器输出的信号，经单片机的计算处理，可以求出煤层的截面 积，再测出传送皮带的速度，即可由单片机计算出煤的质量 流量并予以显示。如果把这个信号进行积分处理，还可以得 到总的耗煤量的信息。
N N0et
式中 N0 —— 原有的物质原子数； N —— 物质在 t 时尚未衰变的原子数； λ—— 物质的衰变常数。
放射性元素从N0个原子衰变至N0/2个原子所经历的时 间，称为半衰期。不同放射性元素的半衰期T是不同的。
原子系数在83以下的每一种元素都有一个或几个稳定 的同位素，原子序数在83以上的同位素则只有放射性同位 素。放射性同位素又分天然的和人工的两种。目前知道的 可以利用的放射性同位素有二百多种，这些放射性同位素 是用原子能反应堆和回旋加速器等办法制造出来的。

第一章 辐射源1、谈谈你所感兴趣的一种辐射源。

答题要点（略）。

第二章 射线与物质的相互作用8、10MeV 的氘核与10MeV 的电子穿过铅时，它们的辐射损失率之比是多少？20MeV 的电子穿过铅时，辐射损失和电离损失之比是多少？解：已知辐射能量损失率理论表达式为：对于氘核而言，m d =1875.6139MeV ；对于电子而言，m e =0.511MeV ，则10MeV 的氘核与10MeV 的电子穿过铅时，它们的辐射损失率之比为：222222822227.4210d e d e d e e dZ Z Z m Z NE Z NE m m Z m -=≈⨯Ee=20MeV 时，在相对论区，辐射损失和电离损失之比有如下表达式：()()800r e ZE dE dx dE dx -=-则 20MeV 的电子穿过铅时，辐射损失和电离损失之比为：2082 2.05800⨯≈ 11、某一能量的γ射线在铅中的线性吸收系数是0.6cm -1，它的质量吸收系数和原子的吸收截面是多少？这γ射线的能量是多少？按防护要求，源放在容器中，要用多少厚度的铅容器才能使容器外的γ强度减为源强的1/1000？ 解：已知μ=0.6cm -1，ρ=11.34g/cm 3，则由μm=μ/ρ得质量吸收系数μm=0.6/11.34cm 2/g=0.0529 cm 2/g由 得原子的吸收截面: 232322070.0529 6.02101.8191018.19m A A N cm bγσμ-⎛⎫==⨯ ⎪⨯⎝⎭≈⨯= 查γ射线与物质相互作用截面和元素的质量衰减系数表可知，在μm=0.0517cm 2/g 时相对应的γ射线的能量为1.5 MeV ，μm=0.0703 cm 2/g 时，222NZ m E z dx dE S radrad ∝⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A m N Aγμμσρ==相对应的γ射线的能量为1.0 MeV ,如果以y 轴表示能量，x 轴表示质量吸收系数，则相对应的两个点（x1,y1）、（x2,y2）分别为（0.0517，1.5）、（0.0703，1.0）：利用插值与多项式逼近中的拉格朗日逼近：21121221x x x x y y y x x x x --=+--可得μm =0.0529 cm 2/g 时所对应的能量：0.05290.07030.05290.05171.5 1.00.05170.07030.07030.0517174121.5 1.01861861.50.935 1.00.0651.4030.065 1.468y MeV--=⨯+⨯--=⨯+⨯=⨯+⨯=+=(这里用的是两点式逼近，同学们有兴趣的话可以查表多找几个点用多项式逼近计算)由 得01()1000I t I =时铅容器的质量厚度t m 为： ()()()000332111000ln ln 11ln 10ln 100.052933 2.3ln 100.05290.0529130.435/m m m m I I t I I g cm μμμ--⎛⎫⎛⎫ ⎪=-=- ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭=-=-⨯==≈ 或由 得： ()000111000ln ln 33ln 10 2.311.50.60.6I I t I I cm μμ⎛⎫⎛⎫ ⎪== ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭==⨯=第三章 放射性测量中的统计涨落3、本底计数率是500±20min -1,样品计数率是750±25min -1,求净计数率及误差。

重带电粒子与单个电子的碰撞情况：
电子受到的库仑力：
fx
m0 , e
ze(e) ze 2 f r2 r2
r
f fy
b
该作用过程的时间为：
v
~
M, ze
0
x
在 t 时间内，带电粒子传给电子的动量 P 为：
P f t
整个作用过程中，传给电子的总动量为：
P f dt
在x方向，电子获得的动量为：
第二章
射线与物质的相互作用
Radiation Interactions with Matter
2.1 带电粒子与靶物质原子的碰撞 2.1.1 什么是射线？ 射线，指的是如X射线、射线、射 线、射线等，本质都是辐射粒子。
射线与物质相互作用是辐射探测的基 础，也是认识微观世界的基本手段。
本课程讨论对象为致电离辐射，辐射 能量大于10eV。即可使探测介质的原 子发生电离的能量。
2.2 重带电粒子与物质的相互作用
Interaction of Heavy Charged Particles
2.2.1重带电粒子与物质相互作用的特点
重带电粒子均为带正电荷的离子；
重带电粒子主要通过电离损失而损失 能量，同时使介质原子电离或激发；
重带电粒子在介质中的运动径迹近似 为直线。
11
α 射线与β射线电离效应比较
-
ln
1
-
v2 c2
-
v2 c2
-
C Z
入射粒子电荷数 入射粒子速度 m0为电子静止质量
靶物质平均等效电离电位 靶物质原子的原子序数 靶物质单位体积的原子数
(3)
Bethe
公式的讨论
Sion
dE dx

第一章 辐射源1、实验室常用辐射源有哪几类？按产生机制每一类又可细分为哪几种？带电粒子源快电子源： β衰变 内转换 俄歇电子 重带电粒子源： α衰变 自发裂变非带电粒子源电子辐射源：伴随衰变的辐射、湮没辐射、伴随核反应的射线、轫致辐射、特征X 射线 中子源：自发裂变、放射性同位素（α，n ）源、光致中子源、加速的带电粒子引起的反应 2、选择辐射源时，常需要考虑的几个因素是什么？ 答：能量，活度，半衰期。

3、252Cf 可做哪些辐射源？答：重带点粒子源（α衰变和自发裂变均可）、中子源。

第二章 射线与物质的相互作用电离损失：入射带电粒子与核外电子发生库仑相互作用，以使靶物质原子电离或激发的方式而损失其能量作用机制：入射带电粒子与靶原子的核外电子间的非弹性碰撞。

辐射损失：入射带电粒子与原子核发生库仑相互作用，以辐射光子的方式损失其能量。

作用机制：入射带电粒子与靶原子核间的非弹性碰撞。

能量歧离：单能粒子穿过一定厚度的物质后，将不再是单能的，而发生了能量的离散；这种能量损失的统计分布，称为能量歧离。

引起能量歧离的本质是：能量损失的随机性。

射程：带电粒子沿入射方向所行径的最大距离。

路程：入射粒子在物质中行径的实际轨迹长度。

入射粒子的射程：入射粒子在物质中运动时，不断损失能量，待能量耗尽就停留在物质中，它沿原来入射方向所穿过的最大距离，称为入射粒子在该物质中的射程。

重带电粒子与物质相互作用的特点： 1、主要为电离能量损失2、单位路径上有多次作用——单位路径上会产生许多离子对3、每次碰撞损失能量少4、运动径迹近似为直线5、在所有材料中的射程均很短 电离损失： 辐射损失：快电子与物质相互作用的特点： 1、电离能量损失和辐射能量损失2、单位路径上较少相互作用——单位路径上产生较少的离子对3、每次碰撞损失能量大4、路径不是直线，散射大⎛⎫ ⎪⎝⎭242ion 0dE 4πz e -=NZB dx m v ()()⋅≅rad ion dE/dx E ZdE/dx 800222NZ m E z dx dE rad∝⎪⎭⎫ ⎝⎛-21m S rad ∝E S rad ∝2NZ S rad∝带电粒子在靶物质中的慢化：(a) 电离损失－带电粒子与靶物质原子中核外电子的非弹性碰撞过程。

28
怎样区分 Rn-222; Rn-220 ?
29
2.放射性平衡
与1克铀平衡时镭是多少？ λ N N Ra = U U λ Ra 226 Ra = × N Ra 23 6 . 023 × 10 λ N 226 = × U U 6 . 023 × 10 23 λ Ra
4 . 91 × 10 226 = × 23 6 . 023 × 10 1 . 37 × 10 − 11 = 3 . 4 × 10 − 7 克
20
1.基本规律
在 t 到 t + dt 的时间间隔内，原子的衰变数 dN 与存在的原子总数 N 成正比。
− dN = λ Ndt dN = −λN dt
N
∫
N
0
dN N
t
= −
∫
0
λ dt
0
ln N = ln N N = N
0e −λt
− λt
21
1.衰变常数
每个原子在单位时间内衰变的几率， 量纲 t-1(秒-1、日-1、年-1）
基态 ↓γ 0.059MeV,99.7% ↘ β 0.31MeV ↓γ 1.17MeV 60 ↓γ 1.33MeV 28 Ni 基态
13
铀系
uranium series
U - 238
钍系
thorium
series
Th- 232
锕铀系
actinium uranium series U- 235
镎系
neptunium series
8
２. β衰变 137
β 衰变；
−
Cs →137 Ba + β − 55 56
137 55
Cs
30 年 0.51 MeV ↘ 92 % ↓γ 0.661 MeV ↓ 基态 β

第一章 辐射源
1
2、典型辐射源
Am-241，Cs-137，Co-60，Cf-252.
第二章 射线与物质的相互作用
2、重点与难点
重带电粒子与物质相互作用的特点和规律，快电子与物质相互作用的特点和规律，伽马射线与物质相互作用的特点和规律，物质对伽马射线的吸收，中子与物质相互作用的四种方式。

第三章 核辐射测量的统计误差和数据处理
1、基本内容
基本概念 核衰变与核辐射测量的统计分布 核辐射测量中的统计误差与数据检验
2、重点与难点
知道核衰变与核辐射测量的统计分布类型，掌握核辐射测量中的统计误差计算以及知道其常规数据检验方法。

第四章 核辐射探测器
1、基本内容
2、重点与难点
三大探测器的工作原理与特性。

第五～八章 核辐射测量方法
1
2、重点与难点
能够根据给出的设备及辅助工具正确测量各种射线活度测量及能量。

核辐射探测器。

欢迎阅读名词解释：1. 光电效应：光子被原子吸收后发射轨道电子的现象。

2. 康普顿效应：γ光子与轨道电子相互作用使得γ光子只改变方向而不损失能量。

3. 电子对产生效应：当r 光子能量大于1.02Mev 时，r 光子经过与之相互作用的原子核附件时，与原子核发生电磁相互作用，r 光子消失而产生一个电子和一个正电子。

4. 电子吸附效应：电子在运动过程中与气体分子碰撞时可能被分子俘获，形成负离子，这种现象称为电子吸附效应。

5. 复合：电子和正离子相遇或者负离子和正离子相遇能复合成中性原子或中性分子。

6. 漂移：电子和正离子在电场的作用下分别向正、负电极方向运动，这种定向运动叫做漂移运动。

7. 平均电离能：带电离子在气体中产生一对离子所需的平均能量称为平均电离能。

8. 轫致辐射：快速电子通过物质时，原子核电磁场使电子动量改变并发射出电磁辐射而损失能量，这种电磁辐射就是轫致辐射。

9. 截面：单位面积单位时间粒子与靶核发生相互作用的概率。

10. 活化：原子核吸收中子后，变成同一种元素的另一种核素，这种现象叫做活化。

11. 真符合计数：时间上有关的事件产生的脉冲引起的符合计数称为真符合计数。

12. 偶然符合计数：在时间上没有必然联系的事件产生的脉冲引起的符合计数称为偶然符合计数。

13. 衰变常数：表示某种放射性核素的一个核在单位时间内进行衰变的概率。

14. 碘逃逸峰：当r 射线在NaI(Tl)晶体表面发生光电效应时，碘的KaX 射线很容易逃逸出晶体，形成一个碘逃逸峰。

（28.61KeV ）15. 本征效率：探测器记录到的射线数与入射到探测器灵敏体积内的γ光子数的比。

16. 辐射损失率：电子在物质中通过单位长度路径，由于轫致辐射而损失的能量为辐射损失率。

17. 电离损失率：入射粒子因原子的激发和电离在单位路径上引起的能量损失。

18. 能量分辨率：探测器微分脉冲幅度分布谱中的特征峰半高宽与峰值所对应的脉冲幅度之比：0355.2E Fw V V =∆=η 探测效率：光子数源发射的记录到的脉冲数源γε= 光子数积内的入射到探测器灵敏区体记录到的脉冲数本征γε= 19. 仪器谱： 20. 能谱：记录粒子能量和单位能量间隔内计数的谱。

核辐射测量原理复习知识要点1. 辐射单位：核辐射的单位有剂量当量（简称剂量）、剂量率和活度。

剂量是衡量辐射对人体或物体的能量沉积的量度，单位为戈瑞（Gray，Gy），也可以用辐（Rad）来表示。

剂量率是单位时间内所接受的辐射剂量，单位为戈瑞每小时（Gy/h）或辐每小时（Rad/h）。

活度是指放射性核素单位时间内发生核变的次数，单位为贝可勒尔（Bq）或居里（Ci）。

2.伽玛射线测量原理：伽玛射线具有高能量、高穿透力和无电荷的特点，它们的测量可以通过闪烁体、场效应管、固态探测器等方法进行。

闪烁体通过吸收伽玛射线后产生光子，可以利用光电倍增管放大光信号进行测量。

场效应管是一种半导体器件，其导电性能受到入射辐射的影响，可以通过测量电流变化来获得伽玛射线的剂量。

固态探测器利用半导体材料的能带结构和电导特性，可以直接将入射辐射转化为电信号进行测量。

3.α粒子测量原理：α粒子具有较大的电离能力和强大的破坏能力，但其穿透能力较差。

α粒子的测量可以采用闪烁体、气体探测器或固态探测器。

闪烁体通过吸收α粒子后产生光子，并通过光电倍增管放大光信号进行测量。

气体探测器利用气体经α粒子电离后导电性能的变化来测量α粒子的剂量，其中，流动计数管和泄漏计数管是常用的气体探测器。

固态探测器利用α粒子与半导体材料之间的相互作用，通过测量电流变化或电荷收集来获得α粒子的剂量。

4.β粒子测量原理：β粒子具有较高的能量和较好的穿透能力，但其电离能力较弱。

β粒子的测量可以采用闪烁体、气体探测器或固态探测器。

闪烁体通过吸收β粒子后产生光子，并通过光电倍增管放大光信号进行测量。

气体探测器利用气体经β粒子电离后导电性能的变化来测量β粒子的剂量，其中，流动计数管和泄漏计数管是常用的气体探测器。

固态探测器利用β粒子与半导体材料之间的相互作用，通过测量电流变化或电荷收集来获得β粒子的剂量。

5.辐射防护：核辐射对人体有害，如不正确处理可能引起辐射病或致癌。

必背--核电站辐射测量技术核电站辐射测量技术一、如何理解符合法测量放射源活度？将不同探测器记录到的两个或者两个以上相关的核事件，利用一个电子仪器形成一个脉冲计数的方法。

同一时刻发生的相关事件形成的脉冲符合称为瞬时符合，有一定延迟的称为延迟符合，排斥同一时刻或时间关联的脉冲符合为反符合或者延迟反符合。

符合法测量精度较高。

二、如何理解计量仪表的校准？剂量仪表的校准是确定被校准仪表对一系列的已知辐射值的标准源响应或读数。

对于不直接利用其测量数据来估算工作人员吸收剂量的测量仪器，其校准项目应包括仪器的灵敏度、标准偏差、系统误差等；对于直接利用其测量数据来估算工作人员吸收剂量的测量仪器，校准项目还应增加能量响应和角响应等仪器校准前，必须检查仪器表面是否存在放射性沾污等。

校准周期因仪表的安装状态和校准项目的不同而有不同的规定。

仪器在首次投入核电站的运行之前，必须进行校准。

在进行了与探测器灵敏部件相关的维修或调整，也必须进行校准。

当仪器读数与参考读数之差大于参考读数的20%时也必须校准。

校准方法有三种：简易校准法，标准源校准法和标准辐射场校准法。

三、燃料元件破损监测的方法主要有哪些？①一回路冷却剂γ放射性的连续监测②一回路冷却剂放射性的采样测量③辐照后燃料元件包壳破损的啜漏检测四、安全壳内氮13测量原理？堆芯裂变中子与水中氢核发生(n,p)弹性散射产生反冲质子，大于一定能量(Ep ＝5.56Mev)的反冲质子与水中的16O 发生核反应产生13N ：13N 为β+粒子发射体，其半衰期为9.96min 。

β+粒子与物质相互作用发生正电子湮灭效应，发射两个方向相反能量均为0.511MeV γ光子，测量安全壳内取样空气中0.511MeV γ射线放射性计数，就可以得到取样气体中13N 核密度，再确定一回路冷却剂的泄漏率传输系数，就可以求得承压边界测点处的冷却剂泄漏率。

五、热释光探测器原理是什么？许多非导体物质受到电离辐射的作用，间接产生电子—空穴对，其中部分电子（空穴）被物质中的陷阱所俘获，只有在受热激发时才能以可见光或者紫外线释放出来，释放出来的光强正比于最初吸收的电离辐射。

剂量当量：是用适当的修正因数对吸收剂量进行修正，使得修正后的吸收剂量更好地和辐射所引起的有害效应联系起来。

定义为在组织内所关心的一点上的吸收剂量D 、品质因数Q 、修正因子的三项乘积。

这组辐射物理量适用于度量在各种介质中的各种射线。

吸收剂量与照射量的关系：空气辐射场的X 或γ射线，可通过下式将照射量X 换算为吸收剂量D ：其中：g 表示发生韧致辐射而逃逸出去的能量（未发生电离产生离子对）；W 为平均电离能；e 为电子电量。

2、简要说明放射性物质的常用重量单位及其适用对象，常用的活度单位及其适用对象，常用的含量单位有哪些？放射性物质的重量（常将重量和质量称呼一致）单位常用的有克、千克，适用长寿核素；常用的活度单位有Bq 、Ci ，适用长寿和短寿核素。

固体物质中放射性核素的含量单位有：克/克、克/100克（%）、克/吨（g/t ）、ppm ；液体或气体物质中放射性核素的含量单位有：g/L, mg/L ，Bg/L,Bg/m3。

3、说明放射性活度与射线强度的区别。

放射性活度：指单位时间内发生衰变的原子核数目。

射线强度：放射源在单位时间内放出某种射线的个数。

4、放射性核素的活度经过多少个半衰期以后，可以减少至原来的15%、7%、0.1%？根据： ，依次类推。

5、采用两种方法计算距一个活度为1居里的60Co 放射源一米远处的伽玛射线照射量率（注： 60CO 每次衰变放出能量为1.17MeV 和1.33MeV 的光子各一个，在空气中的质量吸收系数为2.66×10-3m2/Kg ）。

解法一（查表法）：查表知解法二（物理法）：6、简述外照射防护的基本原则和基本方法，以及内照射防护的最根本方法。

外照射防护基本原则：尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受照射N Q D H ⋅⋅=W e g D W e g dm dE dm dQ X ⋅-=⋅-==)1()1(2/12ln T =λtT t e A e A t A 2/121ln)0()0()(==-λ2/121ln 3.0ln )0()0(15.02/1T t e A A t T =⇒=118-2111218102109.25)1(10503.2107.31------∙⋅⋅⨯≈⋅⋅⋅⋅⨯⨯⨯⨯=Γ⨯=s kg C m s Bq kg m C Bq R A X 24R E An πψγγ= 118-19123261102109.2585.3310602.11066.2)1(1415926.3410)33.117.1(107.314------∙⋅⋅⨯≈⨯⨯⋅⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=s kg C eV kg m m eV s We R E An W e X a en aen Ｃρμπρμψγγ不超过国家规定的剂量限值。

表示。另外还有居里，居里（以
表示）是放射性活度的非国际制单位，现已废除，
。 第三章
1、自然界中的三大放射性系列 铀（
）系列、钍（
）系列和锕铀（
）系列 2、三大放射性系列原子序数遵循的规律 铀（
）系列4n+2、钍（
）系列4n+3和锕铀（
）系列4n 3、三大放射性系列中的一些放射性核素 在三个系列中部各有一个气态核素，铀系的射气是
光电效应的物理过程为：电磁辐射光量子与物质作用时，可能将全部能 量传递给原子，然后光量子消失。能量在原子中分配，与原子核结合能 较大的壳层电子获得能量的几率较大。只要电子获得能量足以克服原子 核的束缚，将以光电子的形式发射，而原子将获得一定的反冲能，以满 足能量和动量守恒。当
电子壳层发射光电子后，将在
，钍系的射气为
，锕系的射气为
。三个系列的射气衰变子体为钋的同位素（ 、 等），它们几乎全部放出 射线而成为铅的同位素（ 、 等），再经 衰变成为铋的同位素（ 、 等），这些铋同位素衰变时释放出能注量率大的 射线，所以铋同位素是天然放射性系列中主要的 辐射体。各系列衰变的最后产物是铅的稳定同位素，对应于铀 系为 ，锕系为 ，钍系为 。 4、铀系里面主要的β辐射体 铀系有四个主要 辐射体： 、
粒子时，可伴随放出
射线. ② 衰变：放射性核素的原子核自发地放出
粒子而变成另一个核素的原子核的过程称为
衰变。衰变式如下：
特点：（1）
粒子的能量是连续分布的，形成一连续谱； （2）有一个确定的最大能量值
； （3）在能量约为
处，曲线有一极大值，即在该处
粒子的能注量率最大； （4）
衰变后形成的子核常处于激发态， 原子核由激发态回到基态时放出

第一章辐射与物质的相互作用与物质相互作用:1.带电粒子与靶原子核的核外电子非弹性碰撞(电离,激发)2.带电粒子与靶原子核的非弹性碰撞(辐射损失)3.带电粒子与靶原子核弹性碰撞(核阻止)4.带电粒子与核外电子弹性碰撞电离损失能量:入射带电粒子与核外电子发生非弹性碰撞使靶物质原子电离或激发而损失的能量(电离:核外层电子客服束缚成为自由电子,原子成为正离子激发:使核外电子由低能级跃迁到高能级而使原子处于激发状态)辐射损失能量:入射带电粒子与原子核发生非弹性碰撞以辐射光子损失能量轫致辐射:入射带电粒子与原子核之间的库仑力作用使带电粒子的速度和方向改变,并伴随发射电磁辐射阻止本领:单位路径上的能量损失S=-dE/dx=S ion+S rad重:S=S ion=(1/4πε0)2(4πz2e4/m0v)2NBBethe公式结论:1.电离能了损失率和入射带电粒子速度有关,质量无关2.和电荷数平方z2正比3.S ion随粒子E/n变化曲线:a段:入射粒子能量E较低时, S ion与z2成正比,曲线上升b段(0.03MeV-3000MeV):相对论项作用不显著, S ion与E成反比,曲线下降c段:能量较高时,相对论修正项起作用, S ion与B成正比,曲线上升4.高Z 和ρ物质阻止本领高布拉格曲线:随穿透距离增大而上升,接近径迹末端,由于拾取电荷而下降。

同样能量的入射带电粒子经过一定距离后,各个粒子损失的能量不会完全相同,是随机性的,发生了能量离散,即能量歧离. 射程歧离:单能离子的射程也是涨落的为何峰值上升?因为部分粒子已经停止运动,相当于通道变窄,剩余粒子能量集中,导致峰值上升.沿x方向,能量降低,离散程度变大,峰值降低.射程R带电粒子沿入射方向所行径的最大距离路程:实际轨迹长度解释各种粒子的轨迹:重带电粒子质量大,其与物质原子的轨道电子相互作用基本不会导致运动方向有偏差,径迹几乎是直线:由于次级电离,曲线会有分叉:质子和α粒子粗细差别:能量提高,径迹变细.电子的径迹不是直线,散射大. 射程R正比于m/z21.v同两种粒子同物质R1/R2=m1/m2*（z2/z1）22.v同一种粒子两物质R a/R b=√A a/√A b *(ρb/ρa)α粒子空气射程R0=0.318Eα1.5R=3.2*10-4√A/ρ*R air比电离:带电粒子在穿透单位距离介质时产生的离子对的平均数δ射线:带电粒子在穿透介质时产生的电子-离子对中的具有足够能量可以进一步电离的电子电子S rad/S ion=EZ/800快电子S rad正比于z2E/m2*NZ2屏蔽电子材料:当要吸收、屏蔽β射线时,不宜选用重材料:当要获得强的X射线时,选用重材料做靶.电子反散射及效应:电子由原入射方向的反方向反射回来,从入射表面射出.对于放射源,反散射可以提高产额:对于探测器,会产生测量偏差. When反散射严重:对于同种材料,入射电子能量越低反散射越严重:对同样能量的入射电子,原子序数越高的材料,反散射越严重光电效应:光子把全部能量转移给某个束缚电子,使其发射出去而光子本身消失的过程.是光子和整个原子的作用结果,主要集中在内层电子,还会有俄歇电子或特征X射线.(为何不与自由电子-因为入射光子有部分能量传递给原子,使其发生反冲,否则能量不守恒)采用高Z材料可提高探测效率,有效阻挡γ射线:γ光子能量越高,光电效应截面σph 越小. 入射光子能量低时,光电子趋于垂直方向发射:入射光子能量高时,光电子趋于向前发射.康普顿效应:γ射线和核外电子非弹性碰撞,入射光子一部分能量传递给电子,使之脱离原子成为反冲电子,光子受到散射,运动方向和速度改变,成为散射光子. 散射角θ=180时即入射光子和电子对心碰撞,散射光子沿入射光子反方向射出,反冲电子沿入射方向射出-反散射.能量高的入射光子有强烈的向前散射趋势,低的向前向后散射概率相当.康普顿坪:单能入射光子所产生反冲电子的能量为连续分布,在能量较低处反冲电子数随能量变化小,呈平台状:康普顿边缘:在最大能量处,电子数目最多,呈尖锐的边界.峰值Ee=hν-200keV电子对效应:当入射光子能量较高,从原子核旁边经过时,在库伦场作用下转换成一个正电子和一个负电子.电子对效应出现条件:hν>2m0c2=1.022MeV 电子和正电子沿入射光子方向的前向角度发射,能力越高,角度越前倾. 湮没辐射:正电子湮没放出光子的过程.实验上观测到511kev的湮没辐射为正电子的产生标志单双逃逸峰:发生电子对效应后,正电子湮没放出的两个511keV的γ光子可能会射出探测器,使得γ射线在探测器中沉积的能量减小.低能高Z光电,中能低Z康普顿,高能高Z电子对.线形衰减系数μ=σγN 质量衰减系数μm=μ/ρ质量厚度x m=ρx平均自由程: 表示光子每经过一次相互作用之前,在物质中所穿行的平均厚度λ=1/μ 宽束N=N0Be-μd窄束I(x)=I0e-μx半减弱厚度:射线在物质中强度减弱一半时的厚度D1/2= λ ln2第二章气体探测器信息载流子:气体(电子离子对w=30eV,F=0.2-0.5)闪烁体(第一打拿极收集到的光电子w=300ev,F=1)半导体(电子空穴对w=3ev,F=0.1 )平均电离能:带电粒子在气体中产生一对离子对所平均消耗的能量电子和离子相对运动速度:电子漂移速度为离子1000倍,约106cm/s雪崩:电子在气体中碰撞电离的过程. 条件:足够强的电场和电离产生的自由电子非自持放电:雪崩只发生一次自持放电:通过光子作用和二次电子发射,雪崩持续发展R0C0<<1/n脉冲(电子T-<<R0C0n<<T+、离子R0C0n>>T+)、R0C0>>1/n累计(电流、脉冲束)1.仅当正离子漂移时外回路才有离子电流i+(t)2.正离子从初始位置漂移到负极过程,流过外回路电荷量不是离子自身的电荷量e,而是在正极感应电荷量q1 电子电流i-(t)同理本征电流i(t)=i+(t)+i-(t) q1+q2=e电离室构成:高压极,收集极,保护极和负载电阻工作气体:充满电离室内部的工作介质,应选用电子吸附系数小的气体.圆柱型电子脉冲原理:利用圆柱形电场的特点来减少Q-对入射粒子位置的依赖关系,达到利用”电子脉冲”来测量能量的目的.能量分辨率η=ΔE/E*100%=Δh/h*100%=2.36ΔE能谱半高宽FWHM=ηE=2.36=2.36σ探测效率:入射到脉冲探测器灵敏体积内辐射粒子被记录下的百分比总输出电荷量Q=N*e=E/W*e脉冲电离室饱和特性曲线:饱和区斜率成因:灵敏体积增加,对复合的抑制,对扩散的抑制饱和电压V1-对应90%饱和区的脉冲幅度放电电压V2工作电压V=V1+(V2-V1)/3 坪特性曲线:描绘电离室计数率和工作电压关系成因:甄别阈不同电压小于V1时在符合区,但不是每个粒子都能形成一个电子离子对.仅少数可达到计数阈值h,V0上升至饱和电压后电子离子对N基本不变分辨时间(死时间):能分辨开两个相继入射粒子间的最小时间间隔时滞:入射粒子的入射时刻和输出脉冲产生的时间差累计电离室工作状态要求输出信号的相对均方涨落V I2≈1/nT<<1 V V2≈1/2R0C0n<<1 饱和特性曲线斜率:灵敏体积增大,复合的抑制,漏电流灵敏度η=输出电流或电压值/射粒子流强度(采用多级平行电极系统可提高) why曲线后部分离:部分电子离子对复合,未达到饱和电压,引起输出电流信号偏小正比计数器是一种非自持放电的气体探测器,利用碰撞电荷讲入射粒子直接产生的电离效应进行放大,使得正比计数器的输出信号幅度比脉冲电离室显著增大输出电荷信号主要由正离子漂移贡献r处场强E(r)=V0/rlnb/a V T=ET*alnb/a 只有V0>V T才工作于正比工作区,否则电离室区气体放大倍数A=n(a)/n(r0)A仅于V0V T有关,与入射粒子位置无关气体放大过程(电子雪崩)当电子到打距极丝一定距离r0后,通过碰撞电离过程电子数目不断增加电子与气体分子碰撞过程中碰撞电离,碰撞激发(气体退激发射子外光子,阴极打出次级电子,次级电子碰撞电离) 光子反馈:次级电子在电场加速下发生碰撞电离A t=A/1-γA 光子反馈很快;加入少量多原子分子气体M可以强烈吸收气体分子退激发出的紫外光子变成M*,后来又分解为小分子(超前离解) 气体放大过程中正离子作用:1.停止电子倍增2.再次触发电子倍增(离子反馈)输出信号:1.电流脉冲形状一定,与入射粒子位置无关,电压脉冲为定前沿脉冲2.响应时间快3.R0C0>>T+时,获得最大输出脉冲幅度ANe/C0分辨时间/死时间τD与脉冲宽度正比,τD内产生的脉冲不会被记录造成计数损失,死时间可扩展. m=n/1-nτD m真实n测量时滞:初始电子由产生处漂移到阳极时间时间分辨本领:正比计数器对时间测量的精度正比计数器坪特性曲线斜率:由于负电性气体、末端与管壁效应等,有部分幅度较小的脉冲随工作电压升高而越来越多地被记录下来GM放电过程:1.初始电离和碰撞电离:电子加速发生碰撞电离形成电子潮-雪崩 2.放电传播(光子反馈):Ar*放出紫外光子打到阴极上打出次级电子 3.正离子鞘向阴极漂移,形成离子电流4.离子反馈:正离子在阴极表面电荷中和缺点GM死时间长,仅计数A t=A/1-γA自持放电:阴极新产生电子向阳极漂移引起新的雪崩,从而在外回路形成第二个脉冲,周而复始.-实现自熄:改变工作高压,增加猝熄气体-有机(阻断光子,离子反馈;工作机制:1.电子加速发生碰撞电离形成电子潮-雪崩过程 2.Ar*放出紫外光子被有机气体分子吸收3. 正离子鞘向阴极漂移实现电荷交换4.有机气体离子在阴极电荷中和),卤素(工作机制:1.电离过程靠Ne的亚稳态原子的中介作用形成电子潮2.Ne*退激发出光子在阴极打出电子,或被Br2吸收打出新点子3.正离子鞘Br+向阴极漂移4.Br+在阴极表面与电子中和超前解离)GM管和正比计数器区别:GM输出信号幅度和能量无关,只能计数,死时间非扩展型死时间校正:m=n(mτD+1)GM坪特性曲线坪斜成因:随工作电压增高,正离子鞘电荷量增加,负电性气体电子释放增加,灵敏体积增大,尖端放电增加死时间t d:电子再次在阳极附近雪崩的时间复原时间t e:从死时间到正离子被阴极收集,输出脉冲恢复正常的时间分辨时间t f:从0到第二个脉冲超过甄别阈的时间GM计数管离子对收集数N与工作电压关系图:1.复合区(电压上升,复合减少,曲线上升)2.饱和区(电荷全被收集)3.正比区N=N0M(碰撞电离产生气体放大,总电荷量正比于原电荷量)4.有限正比区N>>N0(M过大,过渡区)5.盖格区(随电压升高形成自持放电,总电离电荷与原电离无关,几条曲线重合)第三章闪烁体探测器优点:1.探测效率高,可测量不带电粒子,对于中子和γ光子可测得能谱2.时间特性好,可实现ns的时间分辨工作过程：射线沉积能量,电离产生荧光,荧光转换为光电子,光电子倍增,信号流经外回路闪烁体探测器组成:闪烁体,光电倍增管,高压电源,低压电源,分压器和前置放大器分类:无机闪烁体(无机盐晶体,玻璃体,纯晶体),有机闪烁体(有机晶体,有机液体闪烁体,塑料闪烁体)气体闪烁体(氩、氙)无机闪烁体发光机制:入射带电粒子可以产生电子空穴对,也可以产生激子(相互转化) 有机闪烁体发光机制:由分子自身激发和跃迁产生激发和发光气体闪烁体发光机制:入射粒子径迹周围部分气体被激发,返回基态时发射出光子产生电子空穴对需要三倍禁带宽度能量光能产额Y ph=n ph/E=4.3*104/MeV 闪烁效率C ph=E ph/E=13%闪烁光子传输和收集通道:反射层,光学耦合剂,光导反射层:把光子反射到窗:镜面反射和漫反射耦合剂(折射系数较大的透明介质,周围介质折射系数n1,闪烁体n0,全反射的临界角θc=sin-1n1/n0):排除空气,减少由全反射造成的闪烁光子损失光导:具有一定形状的光学透明固体材料,连接闪烁体和光电倍增管,有效地把光传输到光电转换器件上:具有较高折射系数,与闪烁体和光电转换器光学接触好. 光电倍增管PMT:把光信号转换为电信号并放大;由入射窗,光阴极,聚焦电极,电子倍增极(打拿极,次级电子产额δ=发射的次级电子数/入射的初级电子数),阳极和密封玻璃外壳组成.光谱效应:光阴极受到光照射后发射光电子的几率为波长的函数量子效率Q k(λ)=发射电子数/入射光子数光阴极的光照灵敏度S k=i k/F S a=i a/F S a=g c*M*S k第一打拿极的电子收集系数g c=第一打拿极收集到的光电子数/光阴极发出的光电子数PMT的电流放大倍数M=阳极收集到的电子数/第一打拿极收集到的电子数飞行时间(渡越时间)te:一个光电子从光阴极到达阳极的平均时间渡越时间离散Δte为te的分布函数的半宽度闪光照射到光阴极时,阳极输出信号可能不同-原因:1.光阴极的灵敏度在不同位置不同2.光阴极不同位置产生的光电子被第一打拿极收集的效率不同解决:1.改进光阴极均匀性 2.改进光电子收集均匀性 3.利用光导把光电子分散在整个光阴极输出信号:闪烁体发出闪烁光子数n ph=Y ph E 第一打拿极收集到光电子数n e=n ph T 阳极收集到电子数n A=n e M 输出电荷量Q=n A e=Y ph TMe电压脉冲型工作状态R0C0>>τ优:脉冲幅度大缺:脉冲前沿后沿慢电流脉冲型工作状态R0C0<<τ优: 脉冲前沿后沿快缺:脉冲幅度小小尺寸闪烁体:仅吸收次级电子的能量,大尺寸闪烁体:吸收全部次级电子、次级电磁辐射能量中尺寸闪烁体:吸收次级电子能量,可能吸收次级电磁辐射能量;康普顿边沿与全能峰之间连续部分-多次康普顿散射造成-康普顿效应产生的散射光子又发生康普顿效应;单逃逸峰-正电子湮没辐射时产生的两个511keV的湮没光子一个逃逸而另一个被吸收,双逃逸峰-两个光子都逃逸;全能峰-对应γ射线能量的单一能峰第四章半导体探测器本征半导体:理想的纯净半导体,价带填满电子,导带无电子禁带宽度硅300K-1.115ev 0K-1.165ev锗300K-0.665ev 0K-0.746ev 电子空穴密度硅n=p=2*1010/cm3锗n=p=2.4*1013/cm3半导体探测器分类:均匀型,PN结型,PIN结型,高纯锗HPG,化合物半导体,雪崩半导体,位置灵敏半导体半导体探测器的优点:1.非常好的位置分辨率 2.很高的能量分辨率3.很宽的线形范围4.非常快的响应时间Si:适合带电粒子测量,射程短Ge:纯度高,可以做成较大的探测器:可用于γ能谱测量掺有施主杂质的半导体中多数载流子是电子,叫做N型半导体:掺有受主杂质的半导体中多数载流子是空穴,叫P型半导体补偿效应:当p>n,N型转换为P型半导体p=n时完全补偿平均电离能特点:1.近似与入射粒子种类和能量无关,根据电子空穴对可推入射粒子能量 2.入射粒子电离产生的电子与空穴数目相等 3.半导体平均电离能约3eV,远小于气体平均电离能30eV 陷落和复合使载流子减少半导体探测器材料特性:长载流子寿命(保证载流子可被收集),高电阻率(漏电流小,结电容小)PN型半导体:适合测量α粒子这类短射程粒子,不适合测量穿透力强的射线势垒高度V0=eN d W2/2ε宽度W=(2εV0/eN d)1/2=(2εV0ρnμn)1/2PIN半导体:温度升高,Li+漂移变快;Li+形成PN结,Li+与受主杂质中和,实现自动补偿形成I区(完全补偿区,耗尽层,灵敏体积),形成PIN结why半导体PN结可作为灵敏区？1.在PN结区可移动的载流子基本被耗尽,只留下电离了的正负电中心,具有高电阻率 2.PN结上加一定负偏压,耗尽区扩展,可达全耗尽,死层极薄,外加电压几乎全部加到PN结上,形成高电场 3.漏电流小,具有高信噪比高纯锗:一面通过蒸发扩散或加速器离子注入施主杂质形成N区,并形成PN结,另一面蒸金属形成P+作为入射窗,两端引出电极第五章辐射探测中的统计学f(t)=me-mt t=1/m σt2=1/m2第六章核辐射测量方法符合事件:两个或以上在时间上相关的事件真符合:用符合电路选择同时事件反符合:用反符合电路来消除同时事件,当一个测量道没有输入信号时,另一道的信号才能从符合装置输出符合道计数率nc=Aεβεγ偶然符合:在偶然情况下同时达到符合电路的非关联事件引起的符合(偶然计数n rc=2τs n1n2) 电子学分辨时间τe=FWHM/2符合计数n c=n co+n rc 真偶符合比R=n co/n rc=1/2τs A电压工作状态脉冲幅度⎺h=Ne/C0 E=Κ1⎺h+K2=Gx+E0 G0增益E0零截α能量分辨率FWHMs=2.36√FEαW0探测器选择α:金硅面垒半导体探测器、屏栅电离室、带窗正比计数器β:半导体探测器、磁谱仪γ:单晶γ谱仪全能峰E f=Eγ单Es= Eγ-511keV双E d= Eγ-1022keVy(i)=y(I p)exp[-(i-I p)2/2σ2] η=FWHM/I p FWHM=2.36σ峰康比p=全能峰的峰值/康普顿平台的峰值半导体峰总比f p/T=特征峰面积/谱总面积第七章中子探测反应堆周期T:反应堆内中子密度变化e倍所需时间平均每代时间τ:上一代中子的产生到被吸收后又产生新一代中子的平均时间K=堆内一代裂变中子总数/堆内上一代裂变中子总数T=τ/K-1反应堆功率测量系统功能:为反应堆提供工况控制信息(控制方面),为反应堆的安全保护系统提供安全保护信号(安全方面)中子测量方法:核反冲法,核反应法,核裂变法,活化法中子能谱测量方法：核反应法,核反冲法,飞行时间法中子探测器原理:通过中子与核相互作用产生可被探测的次级粒子并记录这些刺激粒子探测过程:1.中子和辐射体发生相互作用产生带电粒子或感生放射性2.在某种探测仪表记录这些带电粒子或放射性中子探测器种类:1.气体探测器(BF3正比计数管,涂硼正比计数管,长计数管,平行板电离室,圆柱形电离室,γ补偿电离室,长中子电离室)2.固体探测器(硫化锌快中子屏,硫化锌慢中子屏,含锂闪烁体,有机闪烁体)堆芯外仪表:核仪表系统(2个源量程测量通道2个中间量程测量通道4个功率量程测量通道),提供信号,提供控制信号,监测功能堆芯内仪表:堆芯裂变电离室,涂硼室,γ温度计.自给能探测器堆芯中子注量率测量系统:驱动装置,组选择器,路选择器,中子探头。