放射性测量的原理和方法92页PPT

荧光与闪烁原理
总结词
某些物质在射线作用下会发出荧光或闪烁光，可用于检测和 识别物质。
详细描述
某些物质在射线作用下会发出荧光或闪烁光，这是因为射线 能量激发了物质的电子，使其跃迁至较高能级，当电子返回 低能级时释放出光子。这种荧光或闪烁光可用于检测和识别 物质。
成像与重建原理
总结词
通过测量穿过被检测物体的射线，利用计算机技术重建物体的内部结构。
射线检测的主要方法及原理ppt课 件
目录
• 射线检测概述 • 射线检测的主要方法 • 射线检测的原理 • 射线检测的应用领域
01
射线检测概述
定义与特点
定义
射线检测是一种无损检测技术， 通过利用放射性物质发射的射线 对物体进行穿透，检测物体的内 部结构和缺陷。
特点
射线检测具有非破坏性、高精度 和高可靠性，能够检测各种材料 和复杂结构的内部缺陷和异常。
在焊接过程中，射线检测能够检测出 焊缝中的裂纹、气孔、夹杂等缺陷， 确保焊接质量。
复合材料检测
射线检测能够检测复合材料中的分层、 脱粘、孔洞等缺陷，确保复合材料的 质量和安全性。
石油和天然气管道检测
射线检测能够检测管道焊缝的内部缺 陷，确保管道的安全运行。
医学影像诊断
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03
X射线成像
利用X射线穿透人体组织， 在胶片或数字成像设备上 形成影像，用于诊断骨折、 肺部感染等。
γ射线检测
γ射线检测是利用放射性元素发出的γ 射线对物质进行穿透，通过测量穿透 后的γ射线强度来检测物质内部结构 的一种无损检测方法。
γ射线检测的优点是检测速度快、精 度高、对形状复杂的部件也能进行全 面检测。
γ射线检测具有较高的穿透能力和较 高的分辨率，能够检测出金属、陶瓷、 玻璃等材料中的气孔、裂纹、夹杂物 等缺陷。

• 化学合成标记：加成法；卤氚置换法 • 生物合成标记：生物活性物质（激素、蛋白质、
核苷酸等）的标记
• 同位素交换法：放射性碘、硫、磷的标记 • 单克隆抗体标记：特异免疫反应；诊断和治
疗癌症的新途径
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放射性标记化合物的质量控制
• 物理鉴定：
外观、性状；放射性活度、纯度；颗粒度
• 化学鉴定：
化学纯度、放化纯度、稳定性；载体；酸度
• 传统实验方法
– 整体实验 – 离体实验 – 传统实验方法的缺点
• 同位素示踪法
– 示踪量，不破坏体内生理过程的平衡 – 3H（T1/2=12.3 y), 14C(T1/2=5730 y), – 液体闪烁测量; 加速器质谱法（AMS）
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四 放射示踪法在医学上的应用
• 目前全世界80%的同位素用于医学 • 核药物的分类
放射性示踪
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示踪
• 示踪剂(TRACER):
一种带有特殊标记的物质，当它加入到被 研究对象中后，人们可根据其运动和变化 来洞悉原来不易或不能辨认的被研究对象 的运动和变化规律
• 显象剂（IMAGING AGENT）
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放射性示踪
• 定义：将可探测的放射性核素添入化学、
生物或物理系统中，标记研究材料，以便 追踪发生的过程、运行状况或研究物质结 构等的科学手段。
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一 放射性示踪剂的特性 • 化学性质完全相同
同位素化学性质相同，可正确反映研究对象 在物理、化学和生物过程中的性质和行为
• 核素的放射特性不改变物质的物理和
化学性质
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133Xe-地下管道检漏
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放射性示踪剂的选择—根据实验目的和要求
• 放射性半衰期
• 辐射类型和能量

1932年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心 跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感 到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他决 定用云室的方法探测射线的速度和质量。
他先测出射线的速度不到光速的十分之 一，排除了是γ射线的可能，又用弹性 碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的 质量与质子质量差不多。他还根据自旋 确定不带电的粒子不可能是由质子和电 子组合而成，只能是另一种新的独立粒 子，他称之为中子。就这样，仅用了十 天时间，成功地证实了这种中性射线就 是中子流。他当之无愧地成为“中子之 父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。
类第一次打开了原子核的大门。
为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁 场，测出了它的质量和电量，确认与氢核 相同：带有一个单位的正电量，质量是电 子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质 子．质子的符号是 H 或 P
在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹 了解整个人工转变的过程．英国物理学家 布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多 万条α粒子径迹中，发现了８条产生分叉的 记录．
C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体， 以消除化纤、纺织品上的静电
D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良 种，也可以利用它杀菌、治病等
被不同剂量γ射线照射后的马铃薯8个月后的 情况，左上方的马铃薯没经过γ射线照射，右下 方的被γ射线照射的剂量最大，左下方保存最好的 马铃薯被γ射线照射的剂量适中。
如图是《北京青年报》2001年9月6日的一 则报道。
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
小结：
1、核反应基本上可分为两大类：
一是自然衰变（天然放射性衰变），
238 92
U
23940Th

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低本底α/β检测仪是一
低本底αβ检测仪 种测量低水平α、β放
射性强度的精密仪器。
可用于水、土壤、建材、
矿石、气溶胶、食品等
的总α、总β放射性测
量; 适用于辐射防护、
环境保护部门、医疗、
生物、农业、科研院所
和高等院校等进行的低
水平α/β放射性强度测
量。 LM-02 双路低本底
α/β检测仪为四路测量
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二、内照射
1.内照射伤害：放射性物质进入人体内部产生的照射伤害，如
进入人体的放射性元素氡及粉尘状放射微粒。
2.防护措施： 1）机械通风 2）空气净化 3）隔离放射源 4）加强个人防护 5）做好防尘工作
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针对家庭装修的建议
针对家庭装修的建议：
1.装修时合理搭配使用装饰材料，最好不要在房间里大 面积使用一种装饰材料
1.径迹蚀刻法
2.活性炭盒法
3.脉冲电离室法
4.静电收集法完整最新版课件
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3.21 活性炭盒法
（美国环保局将其作为仲裁测定氡浓度的方法） A.测量原理：
空气扩散进炭床内，其中的氡被活性炭吸收附，同时衰变， 新生的子体便沉积在活性炭内。用 γ 谱仪测量活性炭盒的氡 子体特征 γ 射线峰（或峰群）强度，并计算出氡浓度。
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3.1 核辐射的检测方法举例
氡（ Rn ）的测量
室内氡约20%来自建材。80%室外渗入
氡气无色无味，熔点: -71 ℃，沸点: -62 ℃，易被脂 肪、橡胶、硅胶、活性炭吸附，常温下氡及子体在空 气中能形成放射性气溶胶而污染空气

2．气泡室 (1)原理：气泡室的原理同云室的原理类似，
所不同的是气泡室里装的是液体，控制气泡室 内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体 的沸点。当气泡室内压强突然降低时，液体的 沸点变低，使液体过热，此时让射线粒子射入 室内，粒子周围就有气泡形成。用照相机拍摄 出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分 析粒子的性质。 (2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理 与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内 装的是液体。相同之处在于都可以形成射线粒 子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性 质。
④用射线照射植物，引起植物的变异，也可以 利用它杀菌、治病等。
(2)做示踪原子
把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方 式掺到其他物质中，然后用探测仪进行追踪， 这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位 素原子就是示踪原子。例如：
①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对 元素的需求。
②在工业上，检查输油管道上的漏油位置。
二、核反应及核反应方程 1．核反应的条件 用 α 粒子、质子、中子，甚至用 γ 光子轰击原子核使原子 核发生转变。 2．核反应的实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而 是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
3．原子核人工转变的三大发现 (1)1919 年卢瑟福发现质子的核反应： 174N＋42He―→187O＋11H (2)1932 年查德威克发现中子的核反应： 94Be＋42He―→162C＋10n (3)1934 年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子 的核反应：2173Al＋42He―→3105P＋10n；3105P―→3104Si＋01e
3．放射性同位素的主要应用
(1)利用它的射线
①利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂 眼、裂痕等，即利用γ射线进行探伤。

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低水平放射性测量中γ能谱的典型能 峰分布示意图
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比活度或活度浓度计算


如果已能确定在某一γ能谱中某核素特征峰 的全能峰面积，则可以计算在测量时刻样 品中该核素的活度浓度（或比活度）。 由于系统和样品测量容器本身对谱中某核 素的峰面积可能有贡献，因此计算放射性 活度浓度（或比活度）的净峰面积应为减 去空白样品容器贡献后的净峰面积。
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测量级联跃迁核素必须考虑符合相加损失，特别 在探测器的效率高的情况下。符合相加修正与测 量的几何条件、被测的核素特性及样品比活度有 关。用户应根据自己的能谱系统的具体情况研究 确定符合相加修正。 解决级联跃迁核素符合相加损失的最简单办法是 用与待测核素相同的核素在相同的容器内制作刻 度源进行效率刻度。这种情况下由符合相加引起 的损失份额对样品测量和刻度源测量是相同的。 但是，如果没有合适的标准源，则不得不用计算 进行校正。
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氚是纯β放射性核素，半衰期为12.33年， 氚衰变到氦-3的过程释放出最大能量为18.6 keV的β射线，β射线能量很低，用一般的探 测方法难以测量，而液闪计数法是测量氚 和低能β放射性核素最有效的方法。
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氚水样品制备

300 ml水样加入1g高锰酸钾，蒸馏，去除 水中不挥发的淬灭物质和不挥发的放射性 物质，并破坏有机物。加入水溶性闪烁液， 放入闪烁计数器中测量。要求所用的闪烁 液能溶解尽量多的水，而且对氚保持有高 的计数效率。当样品氚放射性浓度大于 2×104 Bq/m3时，可以使用直接测量法。 直接测量法是：一般将蒸馏好的水样7-8ml 加闪烁液11ml在20ml液闪样品瓶中，混匀 后避光24小时测量。
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颜色淬灭

在闪烁液内，红色物质和黄色物质对荧光 吸收严重，而蓝色物质吸收很小，闪烁液 中的颜色来自溶解于其中的样品物质，荧 光被这些溶解物质吸收，这种现象在液闪 测量中被称为颜色淬灭。

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3.放射性同位素的应用: (1)利用射线测 _厚__度__、放射治疗、_培__育__新__品__种__、延长保质 期等。 (2)作为示踪原子:利用同一种元素的化学性质与其放射性同位 素的化学性质_完__全__相__同__,可以用放射性同位素代替_非__放__射__性__ _的__同__位__素__制成各种化合物,这种化合物的化学性质不会发生变 化,但它却带有“放射性标记”,用放射性探测仪就可以探测出 来,有这种用途的_放__射__性__同__位__素__叫做“示踪原子”。
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③优缺点。 优点:G -M计数器非常_灵__敏_,使用方便。 缺点:只能用来_计__数__,不能区分_射__线__的种类。如果同时有_大__量__ 粒子,或两个粒子射来的时间:间隔小于_2_0_0_μ s,盖革—米勒计 数器也不能区分它们。
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二、放射性的应用与防护 1.核反应: (1)定义:_原__子__核__在其他粒子的_轰__击__下产生_新__原__子__核__的过程, 称为_核__反__应__。 (2)特点:在核反应中,_质__量__数__守恒、_电__荷__数__守恒。 (3)人工转变核反应方程:_17_4_N__24_H__e___187_O___11 _H______; _94 B__e__42_H_e___16_2 _C__10_n________。
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提示:(1)√。射线是看不见的,所以要通过射线粒子和其他物质 的作用来间接地观察。 (2)√。威耳逊云室是通过带电粒子对酒精蒸气的电离进而凝集 成雾滴来实现射线径迹的呈现的。 (3)×。气泡室内的液体的温度和压强要略低于沸点。 (4)×。盖革—米勒计数器灵敏但不能区分射线的种类。
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2.想一想: (1)云室和气泡室是应用射线的穿透能力还是电离能力研究射 线的径迹? 提示:研究过程需要显示粒子(射线)的轨迹,所以利用的不是射 线的穿透能力,而是应用射线的电离能力。 (2)衰变和原子核的人工转变有什么不同? 提示:衰变是放射性元素自发的现象,原子核的人工转变是能够 人工控制的核反应。其核反应方程的书写也有区别。

3介绍能量分辨率3二放射性样品测量的分类一掌握绝对测量和相对测量二了解定量测量定性测量和定位测量三了解测量测量和测量三介绍核射线探测仪器的结构及其探测原理核射线探测仪器是由射线探测和后续电子学单元两大部分构成
第二章
第一节
目的与要求：掌握放射测量的基本概念， 绝对测量、相对测量影响放射测量的因素， 了解本底的概念及来源，了解核射线探测仪 器的结构及探测原理。 1、 (1) (2) (3)
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四、 探测仪器可供选择的工作条件通常有 高压电源的高压值、放大器的放大倍数 和甄别器的阈值三个因素。选择此三个 因素的方法有坪曲线测定或品质测定。
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五、掌握影响样品放射性测量的常见因素 (一) (二) (三) (四) (五) (六) (七) (八)衰变方式
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第二节
液体闪烁测量
目的与要求：掌握液闪测量技术的基本 原理主要特点及样品测量方式。了解闪烁 液的组成，第一闪烁剂、第二闪烁剂，及 样品淬灭校正方法。 一、 二、 (一)液体闪烁过程 三、
核射线探测仪器是由射线探测和后续电 子学单元两大部分构成。 (一)了解射线探测器的基本结构及其探测原
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1 、固体闪烁探测器是由闪烁体、光导和光 电倍增管组成。 (1) (2) (3) 固体闪烁探测器原理是当射线作用于闪 烁体时，闪烁体吸收了射线的能量而引起 闪烁体中的 原子或分子激发，当受激的原子或分子 退激时，则发出荧光光子。 2、液体闪烁探测器
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(二)样品制备 样品预处理方法大致分消化法 和燃烧法两种。
1 、酸性消化法 酸性消化法最常用的是 HNO3 、甲酸 和过氯酸等。 2 、碱性消化法 常用的碱性消化法有无机碱和季铵 盐两类，无机碱主要用NaOH或KOH的水溶液或甲醇 溶液。 3、燃烧法