当前位置：文档之家 › 核辐射测量chapter3

核辐射测量chapter3

  • 格式：pdf
  • 大小：356.74 KB
  • 文档页数：59

下载文档原格式

  / 59

合集下载

核辐射探测1234章习题答案

核辐射探测1234章习题答案


1000 2 cm 2 atn V E 2 u 1.37 4.57 10 cm s P 1. 5 s V cm atm
漂移时间 t d u 2 4.57 10 2 4.37 ms 3.计算出如图所示电离室中在(a)、(b)、(c)三处产生的一对离子因漂移而产生的 I (t ) 、
ph 1.33 10 32 82 5 4.93 10 23 cm 2
E e 661.661 88.001 573.660 KeV
1
对 Fe ， Z 26 ， K 7.111KeV
ph 1.33 10 32 265 1.58 10 25 cm 2
2
对（a）： I (t )
eu 0 ； Q t 0 ； Q 0 。 d eu 1.6 10 19 10 3 I (t ) 0.8 10 16 A d 2 I (t ) 0

（ 0 t 2ms ）； （ t 2ms ）。 （ t 2 ms ）； （ t 2ms ）。
2.36
F 0.68 N0
式中 N 0 为入射粒子在灵敏体积内产生的离子对数
E 200 10 3 7.60 10 3 W 26.3 取法诺因子 F 0.3 F 0.68 0.3 0.68 2.36 2.36 2.68 10 2 2.68% N0 7.60 10 3 N 0
A

z2 p
R0 3.2 10 4 2 3.88 24.8m
z2 p mp Ep
2. 已知 1MeV 质子在某介质中的电离损失率为 A ，求相同能量的 粒子的电离损失率。 答： 所以 3. 试计算 答： 4. 计算 答：
第3章 核辐射测量单位及核辐射防护

第3章 核辐射测量单位及核辐射防护


较小的单位还有毫居(mCi)和微居(Ci)：
1Ci 103 mCi 106 Ci
Ci作为单位的缺点：会随测量的精度而改变，使用不方便。 1975年国际计量大会规定放射性活度的国际单位为Bq(贝 可勒尔—Becquerel)： Bq的定义：每秒发生1次核衰变。 1 Bq
1sec
1
• 实例：
例如137Cs，每发生100次衰变，发出的粒子数有： 最大能量为1.17MeV的 粒子5个； 最大能量为512keV的粒 子95个； 能量为662keV的粒子85 个； 能量约为662keV的内转 换电子10个； 还有特征X射线等。
7/2
137 55
0
30.17 y
Cs
11/2 661.66 2.55 m
1ppm eTh
0.77*10-10
0.3
2、液体或气体物质中放射性核素的含量单位
以体积含量表示，即单位体积中放射性物质的活度或质量：
克/升——g/L, mg/L
Bq/L, Bq/m3
1g/L = 1000mg/L
1 Bq/L = 1000Bq/m3
原用单位为：Ci/L，爱曼（ em ） 新老单位换算： 1em = 10-10Ci/L = 3.7 Bq/L = 3700Bq/m3 1 Bq/L＝0.27 em
适用对象：短寿和长寿核素。
由于放射性核素具有衰变特性，因此可以用单位时间内核素 衰变的次数来描述核素的衰变量。
1、放射性活度（ACTIVITY）定义：
在单位时间内发生衰变的原子核数目，称为放射性活度A(t)， 也称为衰变率，表征放射源的强弱。 放射性活度的精确定义——在给定时刻，处于特定能态的 一定量放射性核素在时间间隔dt内发生自发核衰变或跃迁的期 望值。
核辐射探测学完美版PPT

核辐射探测学完美版PPT

核内的质子与质子之间还存在服从库仑定律的静电斥 力，使核倾向于分裂。此外，核内核子间还存在万有引力、 以及对β衰变一类变化起作用的弱力。
核力 为 1； 电磁力 10-2 ； 万有引力 10-38
核力的力程(相互作用的距离)很短，在10-13 cm以内，
核力
2021.09
<
0.8fm
排斥；
1fm 显著 ；
• 汤彬葛良全方方等，核辐射测量原理，哈尔滨工程大学出版社，
2021
• G F Knoll. Radiation Detection and Measurement.1989
• C E Crouthamel, Appliied Gamma-Ray Spectrometry,1970
• Nuclear Geophysics
第一，轨道电子在外部壳层各轨道之间跳跃时所产生的光谱 称为光学光谱。例如，假设轨道电子原来位于N层，当它在N、 O、P、Q、……等外部壳层之间跳跃时，就发生光学光谱。这 种外部跳跃时的原子能量变化较小，发出的光频率较低，一般 在可见光区或其附近。地质工作中用来分析岩矿元素的光谱分 析，就是利用这一局部特性。
原子atom ： 原子核 nucleus、电子 electron 原子核带正电、电子带负电〔电荷是量子化的〕 原子是电中性的 原子的大小： 10-10 米 原子的太阳系模型 核能，结合能，核能级，基态，激发态，跃迁
2021.09
7
原子及原子核的根底知识
核力：
原子核由中子和质子组成。它们靠什么力将这些核子 约束在原子核内呢？目前公认是：原子核内核子间存在核力， 它是中子与中子、中子与质子、以及质子与质子的相互吸引 力，使核子紧密地聚集在一起(各核子间具有相同的核力)。
高中物理 第十九章 原子核 第三节 探测射线的方法自我小测 新人教版选修3-5(2021年最新整理)

高中物理 第十九章 原子核 第三节 探测射线的方法自我小测 新人教版选修3-5(2021年最新整理)

高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法自我小测新人教版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法自我小测新人教版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法自我小测新人教版选修3-5的全部内容。

探测射线的方法我夯基 我达标1。

研究放射性的本性时，可以让射线垂直射入磁场，根据射线在磁场中偏转情况来研究它所带的电荷、质量等性质.如图19—3—2所示，P 是放射线源,B 是垂直纸面向里的匀强磁场，a 、b 、c 分别是放射源放出的射在磁场中的三条射线，由它们偏转的情况可知（ ）图19-3—2A.a 是α射线，b 是β射线，c 是γ射线B.a 是γ射线，b 是α射线,c 是β射线 C 。

a 是α射线，b 是γ射线，c 是β射线 D 。

a 是α射线,b 是γ射线，c 是α射线2.最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展。

1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X A Z 经过6次α衰变后的产物是Fm 253100.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是（ ）A.124、259 B 。

124、265 C 。

112、265 D 。

112、2773.下面的说法正确的是（ ）①β射线粒子和电子是两种不同的粒子；②红外线的波长比X 射线的波长长;③α粒子不同于氦原子核;④γ射线的贯穿本领比粒子的强A.①② B 。

①③ C 。

②④ D.①④4。

光子的能量为hν，动量的大小为cvh ,如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出了一个γ光子，则衰变后的原子核（ ）A.仍然静止B.沿着与光子运动方向相同的方向运动 C 。

反应堆核辐射测量

反应堆核辐射测量


在核电站中对于需要连续进行取样和测量的地方 （例如安全壳排气系统和烟仓等），通常对放射 性气体、β和γ气溶胶以及碘进行连续采样监测。 VI.衣服、 VI.衣服、工具等物体表面污染的测量 衣服 通常采用的方法使用表面污染测量装置进行直接 测量或者对于那些本底水平高又难于进行直接测 量的地方可以用“擦拭法”进行间接测量。所谓 “擦拭法”就是用微孔滤纸揩擦污染物的表面， 并用放射性测量仪器测定附着在纸上的放射性， 在经过修正后则可推算出物体表面被放射性污染 的程度。
VIII.环境放射性测量 VIII.环境放射性测量 核电站进行环境放射性监测的目的是：根据核 电站运行所释放的废气、废水、废物量，估算对 周围居民和生物构成的辐照；验证放射性同位素 排放率，以周围环境中放射性同位素的浓度和所 致的剂量对照国家规定的标准，定期向当地机关 及卫生机构提供数据，主动接受审查。 1.核电站运行前的资料调查和本地测量 2.核电站运行期间的常规测量 3.事故后的环境放射性监测
反应堆核辐射测量
一．反应堆放射性的来源
放射性来源（裂变反应）: 初级辐射（核燃料在裂变时及裂变后的产物放出的 辐射） 次级辐射（由初级辐射与物质相互作用产生的辐射） 1.反应堆堆芯中子和γ射线源 中子源 : I.瞬发裂变中子 :在裂变中子中占99％,裂变瞬间 （约10-14S）发射的中子，其能量十几kev到 18kev II.缓发裂变中子:在裂变中子中占1％,裂变碎片衰变 过程中发射出来的中子，其能量<0.7Mev
放射性气体
裂变直接变成放射性气体 131I、135I、85Kr、133Xe、135 Xe
放射性气溶胶
反应堆一回路总会有一些泄漏，固体放射性物质以直径为0.001— 0.1μm的颗粒悬浮在空气中，形成放射性气溶胶
chapter3放射性测量单位及核辐射防护(2)

chapter3放射性测量单位及核辐射防护(2)


C
修复
双链断裂：
错误修复
细胞水平损伤
细胞死亡
间期死亡 增殖死亡 间期死亡 间期死亡
增殖死亡 间期死亡 增殖死亡
功能障碍 结构改变
增殖死亡
细胞水平损伤
细胞变异（modification)
变异
异常细胞 克隆
细胞转化
癌症
transformation
cancer
细胞凋亡(apoptosis)
变异细胞的程序性死亡（programmed death） 镜下表现：胞核浓缩、断裂 机理：P53基因 凋亡小体
癌症的多阶段发生学说 (multi-stage)
始动期(initiation): 原癌基因的激活; 抑癌基因的失活 淘汰机制:DNA修复, 免疫系统的识别监视消除 癌症是否出现和何时出现 促进期(promotion): 变异细胞 癌细胞
发展期(progression):癌细胞的恶性性质增加 癌症
人类辐射致癌的分析方法
天然辐射所致的年平均有效剂量 (UNSCEAR 2000 report)
照射成分 宇宙射线 宇生核素 地表放射性物质：外照射 地表放射性物质：内照射 （氡除外） 氡及其子体引起的内照射 Rn-222 的吸收 Rn-220 的吸收 Rn-222 的经口摄取 共计 年有效剂量(mSv) 普通本底地区 高本底地区 0.38 0.01 0.46 0.23 2.0 0.01 4.3 0.6
依据效应发生的时期 潜伏期（latent period):
从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间
早期效应（early effects） 受到照射后数周之内发生的效应 晚发效应（Late effects） 受到照射后数月以后发生的效应
反应堆核辐射测量

反应堆核辐射测量


在核电站中对于需要连续进行取样和测量的地方 （例如安全壳排气系统和烟仓等），通常对放射 性气体、β和γ气溶胶以及碘进行连续采样监测。 VI.衣服、 VI.衣服、工具等物体表面污染的测量 衣服 通常采用的方法使用表面污染测量装置进行直接 测量或者对于那些本底水平高又难于进行直接测 量的地方可以用“擦拭法”进行间接测量。所谓 “擦拭法”就是用微孔滤纸揩擦污染物的表面， 并用放射性测量仪器测定附着在纸上的放射性， 在经过修正后则可推算出物体表面被放射性污染 的程度。
0
Cd + n →114 Cd * →114 Cd + γ 10B＋n 7Li*＋α 7Li＋γ
113
2.一回路等系统中的放射性 2.一回路等系统中的放射性
16Nγ辐射源 16O(n，p)16N* 16N* 7.5Mev，6.1 Mev γ射线
利用监测16N的γ射线可以监测蒸汽发生器一回路侧的泄漏 13Nγ辐射源 16O（p，α）13N 13N是β＋发射体,
VIII.环境放射性测量 VIII.环境放射性测量 核电站进行环境放射性监测的目的是：根据核 电站运行所释放的废气、废水、废物量，估算对 周围居民和生物构成的辐照；验证放射性同位素 排放率，以周围环境中放射性同位素的浓度和所 致的剂量对照国家规定的标准，定期向当地机关 及卫生机构提供数据，主动接受审查。 1.核电站运行前的资料调查和本地测量 2.核电站运行期间的常规测量 3.事故后的环境放射性监测
137 53 137 53
II. 蒸汽发生器管子破漏的放射性监测 蒸汽发生器在正常运行期间，二回路侧通常是没有 人工放射源的，一旦蒸汽发生器的管子发生破损， 一回路冷却剂就会向二回路渗漏，使蒸汽带有放射 性，影响汽轮机及整个汽轮机装置的正常运行和检 修。 III.压力容器破损的监测 III.压力容器破损的监测 对一回路压力边界向安全壳内的泄漏，目前不仅依 靠KRT系统的安全壳空气辐射监测系统(包括安全壳 内气溶胶，惰性气体和 131I的测量系统)来进行，还 增设了堆本体及控制棒驱动机构泄漏监测系统，即 13N监测系统。
《核辐射测量方法》课件

《核辐射测量方法》课件

《核辐射测量方法》课件一、课件概述本课件旨在介绍核辐射的基本概念、测量方法及其应用。

通过本课件的学习，使学员掌握核辐射的性质、测量原理和常用的测量方法，为核辐射防护和核事故应急处理提供技术支持。

二、课件内容1. 核辐射的基本概念1.1 辐射1.2 核辐射1.3 辐射剂量2. 核辐射的性质2.1 辐射类型2.2 辐射能量2.3 辐射穿透性3. 核辐射测量原理3.1 辐射与物质的相互作用3.2 辐射探测原理3.3 辐射测量仪器4. 核辐射测量方法4.1 放射性核素测量4.1.1 活度测量4.1.2 核素识别4.2 射线辐射测量4.2.1 剂量率测量4.2.2 射线成像4.3 辐射环境监测4.3.1 环境辐射水平监测4.3.2 放射性废物监测5. 核辐射测量技术应用5.1 核能利用5.2 医学诊断与治疗5.3 地质勘探5.4 生物示踪6. 核辐射防护与应急处理6.1 辐射防护原则6.2 辐射防护措施6.3 核事故应急处理三、课件结构1. 课件首页：核辐射测量方法简介2. 章节页面：核辐射的基本概念、性质、测量原理、测量方法、应用、防护与应急处理3. 图片及动画：生动展示核辐射测量过程和防护措施4. 练习题：巩固所学知识四、课件制作要求1. 文字：清晰、简洁、易懂，符合学员阅读习惯2. 图片：选用高质量的图片，具有代表性，便于学员理解3. 动画：生动形象，展示核辐射测量过程和防护措施4. 练习题：具有针对性，帮助学员巩固所学知识五、课件使用建议1. 结合课程安排，合理安排课件内容的学习顺序2. 充分利用课件中的图片、动画等多媒体元素，提高学习兴趣3. 针对课件中的练习题，进行自我测试，巩固所学知识4. 如有疑问，及时与讲师或其他学员沟通交流，提高学习效果核辐射测量方法是核能利用、医学诊断与治疗、地质勘探等领域的重要技术手段。

通过本课件的学习，希望学员能够掌握核辐射的基本概念、性质、测量原理和应用，提高核辐射防护和应急处理能力。

核辐射测量方法ppt课件

核辐射测量方法ppt课件


2〕封装薄
0.09%
金属箔
0.143 5.456Mev
029.3204U43 28%
5.49Mev
72%
2.2 自发裂变 spontaneous fission
原那么上一切重核都能够自发地裂变成两个轻核碎 片。
超铀元素自发裂变几率高 动量守恒原理 两个碎片相向发射 能量由两碎片带走 伴随产生中子 、 γ射线
n p d t a β+ e+
Electrons or beta particle
µ meson ∏ Gamma ray neutrino Fission fragment
β- e-
µ ∏ γ v
Charge (relative)
0 1 1 1 2 1
Approximate rest mass 1 1 2 3 4 1/1840
或其他物质没有
➢
吸收
➢ c) 只需从源到丈量点的光子才有奉 献,忽略周围介质物
➢
质中的散射光子
典型同位素源的 δ 值
Cesium
3.3
Cobalt -57
0.9
Cobalt -60
13.2
Radium-226 8.25
Sadium-24 18.4
4 吸收剂量 Absorbed Dose
5
6
def: D= dE/dm
灯丝加热是丰富的电子源
电子从外表逸出时，起能量小于1ev 电压差 电子获得的能量
1V
1eV
1000V
10keV
2000V
20keV
大型电子加速器能加速到几 MeV
2 重带电粒子源 2.1 α衰变 Alpha decay
核辐射测量方法(删减版)

核辐射测量方法(删减版)

一、名词解释1.核素:具有特定质量数，原子序数和核能态，而且其平均寿命长的足以已被观察的一类原子2.碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量3.平均电离能：射线在气体中每形成一个离子对所消耗的的平均能量4.粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量5.能注量：在空间某一点处，射入以该点为中心的小球体内的所有的粒子能量总和除以该球的截面积6.比释动能：不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能总和7.吸收剂量：单位质量受照物质所吸收的平均辐射能量8.剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和9.同位素:具有相同的原子序数，但质量数不同，亦即中子数不同的一组核素10.放射性活度：指在给定时刻，处于特定能态的一定量的放射性核素在时间dt内发生自发核跃迁的期望值11.照射量：X=dq/dm，以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度12.剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值13.射气系数：描述某一时间间隔内，从矿物或者岩石中放出的射气量与同一时间所形成的射气总量之比14.同质异能素：具有相同质量数和相同原子序数而半衰期有明显差别的核素15.轨道电子俘获：指原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程16.平均寿命：放射性原子核平均生存的时间17.电离能量损耗率：带电粒子通过物质时，所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量18.衰变常数：原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率19.平衡含量铀：达到放射性平衡时的铀含量20.分辨时间: 两个相邻脉冲之间最短时间间隔21.康普顿边:发生康普顿散射时，当康普顿散射角为一百八十度时所形成的边22.康普顿坪：当康普顿散射角为零到一百八十度时所形成的平台23.累计效应:指y光子在介质中通过多次相互作用所引起的y光子能量吸收24.边缘效应: 次级电子产生靠近晶体边缘，他可能益处晶体以致部分动能损失在晶体外，所引起的脉冲幅度减小25.和峰效应: 两哥y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更大的脉冲，其对应能量为两个光子能量之和26.双逃逸峰：指两个湮没光子不再进行相互作用就从探测器逃出去27.响应函数: 探测器输出的脉冲幅度与入射γ射线能量之间的关系的数学表达式28.能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数29.探测效率：表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲1.峰总比:全能峰的脉冲数与全谱下的脉冲数之比30.峰康比:全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比31.峰总比：全能峰内的脉冲数与全谱下的脉冲数之比32.入射本征效率：指全谱下总脉冲数与射到晶体上的y光子数之比33.本征峰效率：全能峰内脉冲数与射到晶体上y光子数之比34.源探测效率:全谱下总计数率与放射源的y光子发射率之比35.源峰探测效率:全能峰内脉冲数与放射源y光子发射率之比36.光电吸收系数:光子发生光电效应吸收几率37.光电截面:一个入射光子单位面积上的一个靶原子发生光电效应的几率38.原子核基态原子核最低能量状态39.铀镭平衡常数 :矿石中铀镭平衡状态时质量比值三、简要回答下列问题1.β衰变放出的β粒子的能谱，为什么是连续谱。

核辐射测量教学课件PPT

核辐射测量教学课件PPT


沉积在堆芯的腐蚀活化产物的放射性很难直接测到。
若测得一回路冷却剂中腐蚀活化产物的放射性，同样可 求得在堆芯的表观停留时间。
冷却剂中活化核的数目变化率由下式确定：
dNc dt
N f KrS0
(
+)Nc
(4-30)
积分得：
Nc
NcKr S0
[1 e( )t
]
(4-31)
Nc为单位体积冷却剂中活化核的数目； Kr为活化核向冷却剂的释放率； S0为堆芯表面积； α为活化核在设备表面的沉积率；
➢ 测量还需要一段测量时间，对测量有较大贡献的是那 些半衰期比以上所说时间要长的、放射性比活度较大 的核素。
➢ 测量的β射线的能量范围为150keV-3MeV的总β放射性。
➢ 测量安全壳内空气中气溶胶总β放射性的目的是为了从 测量数据判断一回路压力边界有无泄漏和泄漏率的大 小。
➢ 常采用相对测量方法，即测量总β脉冲计数率的变化率， 求出取样点处放射性比活度，再进一步求出泄漏率。
➢ 20世纪80年代末，人们为了克服以上不足而研制出了 16N γ放射性连续监测系统，又称16N监测系统或16N监 测仪。
➢ 目前，这两种测量方法都被核电站采用，以用作综合 分析、判断。
1.基本原理 当压水堆动力装置的一回路冷却剂(H20)流经反应堆堆
芯时，16O因受到裂变中子的照射而发生如下核反应：
作用：处理测量单元的测量信号，产生易于理解的相 应于所测放射性监测结果的显示值，给出整个监测系统 运行状态信息，将显示值转换成模拟信号(直流电流)， 使能够远距离显示测量值和报警信号。
4.远程显示单元和接线盒（端子箱）
远程显示单元与信号处理单元中的显示电路完全相同 ，也是将处理过的信号以不同的单位显示出测量值。 只是它放置在需要随时观测测量结果的地方。

第3章-单位与防护2012


《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》国务院第449号令
3.2.2 标准源
（一）射线源
p.105
标准源
标准源 中子标准源 粉末标准源 （二）射气标准源
氡射气标准源
钍射气标准源 氡室
3.2.3 标准模型
p.108
国际原子能机构推荐的模型标准参数
我国标准模型
3.3
辐射防护标准
2008.12 核科学概论
第9章 辐射防护与辐射环境监测
36
职业照射剂量当量限值
[GB 18871-2002]
类 别 剂量当量限值 20 mSv 50mSv 150 mSv 500 mSv
全身
连续5年的年平均有效剂 量 任何一年中的有效剂量 眼晶体的年当量剂量
急性放射性损伤 远后效应
本底辐射
2008.12 核科学概论
第9章 辐射防护与辐射环境监测
33
正常本底地区天然辐射源致人体的年有效剂量
辐射来源 年有效剂量, mSv 0.38 0.01 0.48
宇宙射线
宇生核素 陆地外照射
陆地放射性核素内照射 (不包括氡)
氡及其子体 总 计
0.29
1.25 2.4
N：所有其它修正因素的乘积，ICRP定义:N=1
法定单位 : Ｄ 戈瑞（Gy） 曾用单位：Ｄ 拉德（rad） Ｈ 希沃特（Sv） Ｈ 雷姆 ( rem )
辐射防护常用单位
当量剂量（H）
p.112
辐射所致的有害效应的严重程度不仅取决于吸收剂量的大小， 而且与辐射种类、照射条件、生物反应有关。 剂量当量是：对人体某一器官或某一组织确定的、把人体所受 照射与辐射诱发的有害效应相联系的量。

D3《辐射测量与防护》实验指导书-32页文档资料

核工程与核技术专业实验三辐射测量与防护实验指导书重庆大学动力工程学院二○○八年十二月辐射测量与防护实验要求实验项目数：2个适应专业：核工程与核技术类课程总学时：32学时课程总学分：2学分实验总学时：2学时一、实验基础辐射测量与防护实验是在学生学习和掌握了“原子核物理”和“反应堆物理分析”等专业基础课程后开设的专业实验。

通过该实验旨在使学生了解和掌握辐射和防护的原理，并掌握相关的测量手段。

实验设有综合型、设计型实验和验证型实验。

二、实验类型综合型、设计型实验1、辐射谱线测量实验本实验要求学生自己选择不同的样品，自主拟订实验方案，选择实验方法，完成辐射谱线测量并分析测试结果。

2、辐射防护实验本实验要求学生自己设计实验方案，选择实验方法，人为地加入辐射防护措施，测量屏蔽后的辐射，分析防护原理。

三、实验要求：实验教学是整个教学过程的重要环节，和理论教学相辅相成。

重视实验教学，提高实验教学质量，锻炼和培养学生分析问题和解决问题的能力是实验教学的重要任务。

为规范实验教学，严格要求学生，实验课程要求如下：1、综合型、设计型实验要求学生在做实验一周以前，预习实验指导书，写出实验方案和实验实施步骤。

实验课时交实验指导教师审阅，合乎要求者方可准予实验；2、要求实验指导教师严格登记参加实验学生名单，在安排的实验课程表时间内不来者视为缺席，给予一次补做机会；3、凡未完成实验课程者不能取得该课程学分。

目录辐射测量与防护实验要求 (1)目录 (3)实验一辐射测量实验 (4)1. 实验目的 (4)2. 实验装置 (4)3. 实验原理和方法 (4)3.1 实验原理 (4)3.2 实验方法 (5)3.2.1 标准源效率刻度 (5)3.2.2 实验样品测量 (6)4. 实验步骤 (6)5. 实验数据处理 (7)实验二、辐射防护实验 (8)1. 实验目的 (8)2. 实验装置 (8)3. 实验原理和方法 (8)3.1 实验原理 (8)3.2 实验方法 (8)3.2.1 无屏蔽情况下样品α和β粒子活度测量 (8)3.2.2屏蔽情况下样品α和β粒子活度测量 (8)4. 实验步骤 (8)5. 实验数据处理 (9)附：BH1216 II型单路低本底αβ测量仪 (10)1 概述 (10)1.1 用途与特点 (10)1.2 系统组成 (10)1.3 主要技术性能 (11)1.4使用环境、工作方法、尺寸和重量 (11)2 工作原理 (12)2.1 仪器探测器工作原理 (12)2.2 仪器电路工作原理 (12)3 仪器操作方法 (13)3.1 α、β和本底的测量 (13)3.1.1α效率测量 (13)3.1.2 β工作源效率测量 (14)3.1.3 本底测量 (14)3.1.4 α、β交叉性能(串道比) (15)3.2水样品和标准源的制作 (15)3.2.1 原理 (15)3.2.2 主要仪器设备 (15)3.2.3 水样采集 (15)3.2.4 水样品处理 (16)3.2.5 α标准源、β标准源、水样品的准备 (16)3.2.6 测量 (16)4 测量软件使用说明 (17)4.1 操作程序描述 (17)4.2 程序功能 (18)4.2.1 α工作源效率测量 (18)4.2.2 β工作源效率测量 (19)4.2.3 本底测量 (20)4.2.4 α工作源效率稳定性测量 (20)4.2.5 β工作源效率稳定性测量 (21)4.2.6 α、β本底长期稳定性测量 (21)4.2.7 α标准源效率刻度 (22)4.2.8 β标准源效率刻度 (22)4.2.9 一般样品中总α，总β活度测量 (23)4.2.10 水样品中总α，总β活度测量 (23)4.2.11 生物样品中总α，总β活度测量 (25)1.2.12 气体样品中总α，总β活度浓度测量 (26)1.2.13 环境样品中总α，总β活度浓度测量 (28)4.3 几个要说明的问题 (29)1.3.1 最佳测量时间选择 (29)1.3.2 β源半衰期校正 (30)1.3.3 关于重新计算 (31)实验一辐射测量实验1. 实验目的学习α、β测量的原理和方法。

核辐射探测作业答案

<<核辐射探测作业答案>>第一章作业答案 α在铝中的射程3344223.2100.318 3.2100.31840.001572.7R E q αα--=⨯⨯=⨯⨯=4 1.824 1.8213.210()10 3.210()100.001119.39.3P P E R q --=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=3．从重带电粒子在物质中的射程和在物质中的平均速度公式，估算4MeV 的非相对论α粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是匀速的）所需的阻止时间（4MeV α粒子在硅中的射程为17.8㎝）。

解：依题意慢化是均减速的，有均减速运动公式：｛02012t v v ats v t at =-=- ｛002v t av a s==2st v = 依题已知：17.8s R cm α== 由2212E E m v v m αααααα=⇒= 可得：82.5610t s -=⨯这里 2727132271044 1.6610() 6.646510()44 1.60101.38910()m u kg kg E MeV Jv v m s ααα------==⨯⨯=⨯==⨯⨯==⨯4．10MeV 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，辐射损失率和电离损失率之比是多少？解：由22rad dE z Edx m⎛⎫∝ ⎪⎝⎭()()()()22228222222424221109.10953410 2.958110 1.674954310 1.672648510d d n p dradd e e e n p e erade z E dE m m m m dx dE z E m m m dx m --⨯⎛⎫ ⎪⨯+⎝⎭⇒=====⨯⎛⎫+⨯+⨯ ⎪⎝⎭()()22200.511821681.9022.0571********.511817.6e e rad e iondE E m c z dx dE m c dx ⎛⎫⎪++⨯⎝⎭≈===⨯⎛⎫⎪⎝⎭ 5．能量为13.7MeV 的α粒子射到铝箔上，试问铝箔的厚度多大时穿过铝箔的α粒子的能量等于7.0MeV? 解：13.7MeV 的α粒子在铝箔中的射程1R α，7.0MeV α粒子在铝箔中的射程2R α之差即为穿过铝箔的厚度d由432o 412123342233.210R 0.3183.210)3.21013.70.3187)2.77.3910o o o AlR R E d R R R R cm ααααααααρ----=⨯⨯==-=⨯-=⨯⨯-⨯=⨯和6．当电子在铝中的辐射损失是全部能量损失的1/4时，试估计电子的动能。

核辐射测量方法(成都理工大学)电子教案.docx

※〈第一•课：绪论〉课时：2学时教学目的与要求：了解与核辐射相关的基本概念、内涵，核辐射测量的发展史、放射性的发展史。

教学内容：核辐射测量的发展史；放射性的发展史；核辐射的定义与分类；天然核辐射的来源；原了与原了核结构（绪论、第一章第1节）教学方法与过程：1） 0・45分：发展史采用记年顺序讲解。

重点讲解对放射性、核辐射测量方法的建立、应用等产生重大影响、重要贡献的人和事。

2）45-70分：核辐射的来源与分类3）70-90分：通过图形讲解原子与原子核结构，及其基本概念。

参考书：放射性勘查方法（章哗等编，原子能岀版社），原子核物理（卢希庭编，原子能出版社），核技术勘查（吴慧山等编，原子能出版社）探＜第二课：核衰变与天然放射性衰变系列〉课时：2学时教学目的与要求：掌握核衰变有关的基木概念，核衰变的基木规律，天然放射性衰变系列。

教学内容：核衰变定义、主要衰变类型，铀、牡、钢铀放射性系列，钾一40衰变纲图。

教学方法与过程：区 0・5分：概括性地重复讲解上一次课的基本概念、理论与重要结论，并引出本堂课教学的主要内容。

矽5・45分：核衰变定义、a、B、Y衰变的物理实质。

区45-70分：铀放射性系列。

& 70-90分：饪、钢铀放射性系列。

采用板书方法演示核素的衰变纲图，铀、社系放射性系列衰变图。

作业题：画出铀系列衰变图。

B衰变的物理实质是什么？为什么B射线能量是连续谱？参考书：放射性勘查方法（章晔等编，原子能出版社），原子核物理（卢希庭编, 原子能出版社），核技术勘查（吴慧山等编，原子能出版社）探V第三课：天然放射性射线谱特征〉课时：2学时教学目的与要求：教学内容：不成系列核素的衰变，天然放射性a、B、Y射线谱及其特征。

核衰变的基本规律教学方法与过程：倉0・10分：概括性地重复讲解上一次课的基本概念、理论与重要结论，并引出木堂课教学的主要内容。

& 10-45分：不成系列核素的衰变。

逐45-75分：天然放射性a、B、Y射线谱及其特征。

辐射探测实验3-实验报告

用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源实验报告班级： 姓名： 学号：一. 实验目的1、了解闪烁谱仪的工作原理，学习调整闪烁谱仪的实验技术。

2、掌握测谱技术及分析简单γ能谱的方法。

3、掌握谱仪能量分辨率及能量线性的测量方法。

4、学习谱仪应用的实例——辨别未知源的方法。

二. 实验内容1、熟悉线性放大器与单道脉冲幅度分析器，以及计算机多道脉冲幅度分析器的使用，调整谱仪至正常工作状态。

2、选择合适实验条件，用单道测量137Cs 的γ能谱，确定单道系统的能量分辨率。

3、利用多道脉冲幅度分析器测量137Cs 源及60Co 源的全谱；刻度谱仪能量线性，确定能量分辨率、峰康比；对137Cs 的γ能谱进行谱形分析并与理论比较。

4、测量未知源的γ能谱，确定峰位的能量，进而辨别未知源。

5、 比较NaI 和BGO 两种不同闪烁体的性能。

三. 实验原理1、NaI(T1)单晶γ谱仪简介NaI(T1)单晶闪烁谱仪由一块NaI(T1)闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器(或多道分析器)定标器等电子学设备组成，示意图见图3-1。

γ射线入射闪烁体内，产生次级电子，使闪烁体内原子电离、激发后产生荧光。

这些光图3-1 Nal(T1)闪烁谱仪装置示意源信号被传输到光电倍增管的光阴极，经光阴极的光电转换和倍增极的电子倍增作用而转换成电脉冲信号，它的幅度正比于该次级电子能量，再由所连接的电子学设备接受放大、分析和记录。

NaI(T1)单晶γ谱仪测量γ射线的过程由图3-2示说明。

图3-2 γ射线和闪烁体交互作用至光电倍增管阳极形成电流脉冲的示意图这种谱仪对γ射线的探测效率高、分辨时间短、价格相对便宜。

可用来测量射线的通量密度，也可用来对辐射进行能量分析，在核物理研究及核技术应用的各领域中广泛使用。

2、单能γ谱的谱形分析方法谱仪测得的是脉冲数按幅度的分布，即脉冲幅度谱，简称脉冲谱，一般提到谱仪测得γ谱均系指此脉冲谱。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发生概率为：
p = p1 ⋅ p2
24
(E) 由遵守泊松分布的随机变量ξ1与伯努利型 随机变量ξ2串级而成的随机变量ξ 仍遵守泊松
分布。
设ξ1的平均值为m1,而ξ2的正结果发生概率 为p2，则ξ 的平均值为：
m = m1 ⋅ p2
25
3.2 核衰变数与探测器计数的涨落分布
3.2.1核衰变数的涨落
12
例子：
如果放射性原子核的个数N0非常大，
同时测量时间t比半衰期小的多，即在t内
可不考虑放射原子核总数 N0 的改变，则在
t内放射源衰变数就可用泊松分布作为其概
率函数。
所以对于原子核衰变，其数学期望为：
m = E = N0 (1 - e-λt ) = N0 λt
方差： σ 2 = D = N0 (1 - e-λt )e-λt = N0 λt
N0
每一个放射性核在t 时间内发生衰变是什么事件？
是伯努利事件 随机变量取1的正事件发生的概率 p = 1 − e−λt
取0的概率为 q = 1 − p = e −λt 26
则总的衰变数N就是上述伯努利事件重复N0 次，发生正结果的事件之和。
对于一个具有N0个放射性核的放射源，在t 时 间内发生核衰变数为N，是一个遵守二项式分布 的随机变量。
P{ξ = n}= m n e −m
n!
泊松分布随机变量的数学期望和方差
数学期望 方差
∞
E(ξ ) = ∑ n ⋅ P(n) = m
D(ξ
)
=
0 ∞
∑
[n
−
E
(ξ
2
)]
⋅
P
(n)
=
m
0
11
泊松分布随机变量的特点
(A)ξ的取值为全部正整数。
(B) E(ξ) = D(ξ) = m
(C)当m较小时其概率函数非对称，当m 较大时其概率函数趋于对称。 (D)相互独立的服从泊松分布的随机变量 之和，仍遵守泊松分布。
{ } P
ξ=n
=
Cn N0
pnqN0 -n
=
N0 !
pnq N0 −n
n!( N0 − n)!
可见，二项式分布的概率函数是由双参数 N0 和 p 决定的。
5
二项式分布随机变量的数学期望和方差:
N0
数学期望 m = E (ξ ) = ∑ n ⋅ PN0 ( n) = N0 p n=0
N0
2
方差 σ2 = D (ξ ) = ∑ ⎡⎣n - E (ξ )⎤⎦ ⋅ PN0 (n)
概率函数
( ) ( ) { } ( ) ( ) P ξ = N
= PN0 N
=
N0!
1 − e −λt N e −λt N0 −N
N! N0 − N !
( ) 数学期望值 m = E(N ) = N0 p = N0 1 − e−λt
方差
( ) ( ) σ2 = D N = mq = N0 1 − e −λt e −λt
就反映了t时间内射入探测器的粒子数，
也就代表了放射源在t时间内发射出的总
粒子数。
29
脉冲计数器的测量过程可以概括为三个基本 过程，其计数值为一个三级串级型随机变量。
源发射粒子数n1
射入探测器 粒子数n2
探测器输 出脉冲数n3
Ω
①、n1为t 时间内放射源发出的粒子数，服从
泊松分布
n1 = N 0λt
辐射测量中经常会遇到级联、倍增过 程的涨落问题，这些问题可以用串级型随 机变量的概念及运算规则来处理。
设对应于试验条件组A定义一个随机变
量ξ1，对应于另一试验条件组B定义另一 随机变量ξ2，且二者相互独立。按以下规 则定义一个新的随机变量ξ：
20
(A) 先按条件组A作一次试验，实现了随
机变量ξ1的一个可取值ξ1i；
N
E(ξ1 )⋅
E(ξ2 )⋅ ⋅E(ξ N −1 )
23
(D) 由两个伯努利型随机变量ξ1和ξ2串级而成的 随机变量 ξ 仍是伯努利型随机变量。即 ξ 仍是
只有两个可取值(0,1)的伯努利型随机变量。
若伯努利型随机变量 ξ1 的正结果发生概率 为 p1, ξ2 的正结果发生概率为 p2，则ξ 正结果
n=0
= N0 pq = E(ξ )⋅ (1 − p)
6
例子：具有N0个放射性原子核的放射源在t时
间内的衰变总数，服从二项式分布。
原子核衰变服从指数规律，即
N (t) = N0e−λt
那么在（0~t）时间内，发生衰变的 原子核数为：
ΔN (t ) = N 0 − N (t ) = N 0 (1 − e−λt )
设一随机试验条件组为：作 N 0次独立试验，每
次试验中要么发生 A事件，要么不发生，且 A
事件发生的概率为 p，不发生的概率为 1 − p。
定义随机变量 ξ 为按上述条件组试验后，A事件
总共发生的次数。 ξ 可取值为0，1，2，...N0，
ξ 是离散型随机变量。 4
二项式分布的概率函数：
在一组N0个独立试验中，事件A成功n次的 概率为：
均值为源发射的平均粒子数与几何因子及
探测器效率之积。
如果放射源发射粒子不是各向均匀的，上 述结论是否成立？
仍然成立，只要粒子落在Ω内的概率是不变
的——某一常数 fΩ
几何因子不再是
Ω
4π
，而是
fΩ
32
(2). 探测计数的统计误差
粒子计数——探测器输出脉冲数服从统计分布 规律，当计数的数学期望值
m较小时，服从泊松分布。 m较大时，服从高斯分布。
e dx m+ Zσ
−
(
x−m
2σ 2
)2
2π σ m−Zσ
令：
z=
x−m
σ
dz = 1 dx
σ
∫ ∫ { } P m − Zσ ≤ X ≤ m + Zσ = 1
+Z −z2
e 2 dz = 2
1
Z − z2
e 2 dz
2π −Z
2π 0
Φ(Z ) 可由高斯函数数值积分表查得。15
[m − Zσ , m + Zσ ] 表示置信区间为 Zσ 该置信区间的置信度为：2Φ(Z )
串级随机变量的第一级和第二级。 21
串级随机变量的主要特点：
(A) 期望值：E(ξ ) = E(ξ1 )⋅ E(ξ 2 )
(B) 方差：D(ξ ) = [E(ξ2 )]2 D(ξ1 ) + E(ξ1 )D(ξ2 )
(C)
相对方差：νξ2
=
D(ξ)
[E(ξ)]2
=ν
2
ξ1
+
1
E(ξ1
)ν
2
ξ2
假如第一级随机变量的数学期望很大，那 么就可以忽略第二级随机变量的相对方差对串
例如：
当Z＝1时，置信区间为 σ
该置信区间的置信度为 2Φ(1) = 68.3%
当Z＝2时，置信区间为 2σ
该置信区间的置信度为 2Φ(2) = 95.5%
16
3.1.2 随机变量的运算和组合 复杂随机变量往往可以分解为由若
干简单的随机变量运算、组合而成。
这样就可以由已知的简单随机变 量的分布函数与数字表征来求复杂随 机变量的分布函数和数字表征。
27
长寿命核素，其衰变概率 p = 1 − e −λt 很小
( ) N 0 1 − e −λt = N0λt 为有限量
在t 时间内总衰变数N遵守泊松分布
P{N }= m N e −m
N!
( ) 期望值 m = N0 1 − e −λt = N0λt
( ) 方差 σ2 = N0 1 − e −λt e −λt = N0λt
级随机变量的相对方差的贡献。
22
对N个相互独立的随机变量 ξ1,ξ2 ,"ξN 串
级而成的N级串级随机变量ξ，有：
E(ξ ) = E(ξ1 )⋅ E(ξ 2 )⋅ ⋅ ⋅ E(ξ N )
( ) ( ) ( ) ν
2
ξ
=
ν
2
ξ ,1
+
ν
2
ξ ,2
E
ξ1
+
ν
2
ξ,
3
E
ξ1
⋅ E ξ2
+⋅⋅⋅
+
ν
2
ξ,
30
②、n2为进入探测器表面，即进入立体角Ω的粒 子数。 n2仍为遵守泊松分布的随机变量：
n2
=
n1
⋅
p
=
Ω 4π
N0λt
③、n3为探测器输出脉冲数。遵守泊松分布。
平均值
n3
=
n2
⋅
ε
=
Ω 4π
⋅
ε⋅
N0λt
方差
σ2 n3
=
n3
=
Ω 4π
⋅
ε
⋅
N
0λt
n3实际上是一个三级的串级型随机变量。
31
放射源在t 时间内发射的粒子数n1 遵 守泊松分布，探测器相应的输出脉冲数n3 也遵守泊松分布，探测器输出脉冲数的平
放射性衰变是一种随机过程，放射性衰变规
律为:
N (t ) = N 0e −λt
在0~t 时间内，原来N0个放射性核中，发生
了衰变的核的平均数为 n = ΔN = N0 − N (t) = (N0 1 − e−λt )
当N0很大时，对一个核而言，一个核在0~t 时间内 发生衰变的概率为： p = ΔN = 1 − e −λt
+∞
数学期望 E(x) = ∫ x ⋅ f (x)dx = m