核电子学 Nuclear Electronics

核探测技术与核电子学-核探测技术与核电子学1、核辐射探测的主要内容有哪些？2、辐射探测器3、常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？4、闪烁计数器由哪几个部分组成？5、核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？6、按不同的分类标准，闪烁体分为哪几类？7、对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？8、对于分辨率分别为8%和13%的NaI（Tl）晶体，哪个晶体的能量分辨能力高？9、用好的NaI（Tl）晶体和光电倍增管，能量分辨率可达多大？10、量分辨能力与射线能量有何关系？11、探测效率12、常用的闪烁体有哪些？13、为什么NaI（Tl）探测器具有很高的探测效率？14、与NaI（Tl）探测效率有关的因素有哪些？15、使用NaI闪烁体有哪些注意事项？16、NaI(Tl)中含有少量的铊，铊起什么作用？使用时要注意什么？17、当NaI（Tl）晶体用来探测低能量X射线时，对晶体的封装有何要求？为什么？18、ZnS（Ag）闪烁体有哪些优缺点？19、CsI（Tl）闪烁体有哪些优缺点？20、简述对液体闪烁体的了解？21、简述光电倍增管及微通道板的作用。

二者有何特点、区别？22、简述光电倍增管的工作原理。

23、闪烁计数器由哪几部分组成？24、在闪烁计数器中，什么是光导？当光电倍增管与闪烁体不能直接接触时，怎么办？25、测量α射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？26、测量β射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？27、测量γ射线采样哪种闪烁体？28、光电倍增管各倍增极上的电压可以通过分压电阻得到，对分压电阻有何要求？为什么？29、影响闪烁计数器稳定性的主要因素有哪些？30、何为闪烁计数器的“坪”曲线？31、为什么要利用闪烁计数器的“坪”曲线？32、使用闪烁计数器有哪些注意事项？33、气体探测器有哪几种？34、电离室有哪两种类型？分别解释之。

35、在电离室中，造成谱线展宽最基本的因素是什么？能量分辨力由什么决定？36、气体放大现象37、与电离室相比，正比计数器有哪些优点？38、正比计数器可根据不同的探测对象充气，如探测热中子、探测快中子、探测X射线分别充什么气体？39、G-M计数器探测射线具有哪些优、缺点？40、使用G-M计数管有哪些注意事项？41、半导体探测器与气体电离室有何主要区别？42、列举几种半导体探测器。

第40卷第2期 2020年3月核电子学与探测技术Nuclear Electronics Detection TechnologyVol. 40 No. 2Mar. 2020反应堆堆芯积存量算法比较陈海英，侯秦脉，马帅>，陈妍，郑洁(环境保护部核与辐射安全中心，北京100082)摘要：对压水反应堆分别采用反应堆平衡循环寿期末和燃耗包络两种计算方法计算堆芯积存量，对 比结果的差异。

结果表明：各种核素受计算方法的影响程度不同，S3m K r、135X e和l38C s等10余个核素受影响较大，燃耗包络法计算结果更为保守，其余核素受影响较小。

核素放射性活度随着反应堆运行时间的增长可分为核素活度逐渐增加、核素活度先增大后趋于稳定、核素活度逐渐减小和核素活度先增大后减小等不同的变化规律。

关键词：堆芯积存量；计算方法；燃耗；放射性核素；SCALE中图分类号：TL7 文献标志码： A 文章编号：0258 — 0934(2020)2 — 0293 — 05反应堆堆芯积存量是核电厂安全分析报告 的重要审评内容之一[1’2]。

作为核电厂放射性源项的源头，堆芯积存量的时效性和准确性直接影响反应堆屏蔽设计、反应堆一回路冷却剂 放射性活度计算、厂房等区域气载放射性活度计算以及事故源项与后果分析，因此开展堆芯 积存量计算分析研究是十分必要的[37]。

反应 堆堆芯积存量采用SCA LE6. 1程序包中的ORIGEN-S和 ORIGEN-ARP程序计算。

ORIGEN-S是点燃耗及放射性衰变程序，主要 用于计算放射性核素的积累、衰变及各种处理 过程后的核素组分变化，包含了 1700多种核 *收稿日期：2018-.08 -15基金项目：重大专项C A P1400安全审评关键技术研究（2013ZX06002001)。

作者简介：陈海英（1984—），女，山东潍坊人，高级工程师，从事辐射防护与环境保护研究。

*通讯作者：马帅，男，工程师，Em ail: mashuai @ chinansc. cn…素[8]。

第40卷第4期 2020年7月核电子学与探测技术Nuclear Electronics &Detection TechnologyVol. 40 No. 4Jul.2020核电厂新型放射性气体监测系统构建刘巍，陈祥磊，施礼，沈明明，徐卫峰，代传波，刘海峰(武汉第二船舶研究设计所，武汉430064)摘要：为加强核电厂大气环境中放射性气体的监测，构建了一套配置P灵敏闪烁体探测器的新型放射性气体监测系统。

该系统可对核电厂大气环境中的放射性气体活度浓度进行实时在线监测，可及时 发现放射性排出流含量超标的气体。

测试结果表明：该系统的测量结果的变异系数为2. 44%;测量结 果与标称值的偏差不大于5%;探测装置探测效率为7.64%。

关键词：卩灵敏闪烁体探测器；放射性气体；核电厂保护中图分类号：TL75 +1，TL99 文献标志码：A文章编号：0258 —0934(2020)4 —0585 —04核电厂反应堆堆芯的燃料元件在正常运行 或破损时都不可避免有少量放射性裂变产物从 燃料元件的裂缝中渗透到一回路冷却剂中。

当一回路发生泄漏时，这些放射性的裂变产物就会通过各种相关的工艺途径进人大气环境中形 成放射性气态分布，而这种放射性气体会对工作人员造成严重的辐射伤害，具有较大的危害性。

使用探测装置对核电厂内部大气环境中 的放射性气体活度浓度进行实时在线监测，可 及时发现放射性排出流含量超标的气体，以便 采取安全应对措施，对于保护核电厂工作人员及周围居民身体健康，保护核电厂周边环境和保证核电厂安全运行均具有重要意义。

本文阐述了一种基于空气取样的核电厂新 型放射性气体监测技术。

该监测系统采用(3灵 敏闪烁体探测器，其外部采用铅作为屏蔽材料，有效屏蔽了环境辐射的干扰，采用高性能耦合收稿日期：2018 —12—10作者简介：刘巍（1986 —），男，湖北武汉人，高级工程师，主要从事辐射防护及核技术应用研究。

光导和光电倍增管，并通过高精度滤波前置放大电路.能实时精确测量取样空间中的惰性气体活度浓度。

1．说明：核辐射探测器辐射探测器是将入射射线的信息(能量、强度、种类等)转换成电信号或其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。

是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观看和研究的传感器件﹑装置或材料。

2．核辐射探测的要紧内容有哪些？辐射探测的要紧内容有：记录入射粒子的数量(射线强度)，测定射线的种类，确信射线的能量等。

应用要求不同，探测的内容可能不同，利用的辐射探测器也可能不同。

3．常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类:①利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。

②利用射线通过物质产生荧光现象做成的探测器，例如，闪烁计数器。

③利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。

④利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。

⑤利用射线对某些物质的核反映、或彼此碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。

⑥利用其他原理做成的辐射探测器。

4．闪烁计数器由哪几个部份组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。

5．核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？入射射线强时，单位时刻内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情形即可测知射线的强度与能量。

6．对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？①闪烁体应该有较大的阻止本领，如此才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。

为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量γ射线是适合的。

②闪烁体应有较大的发光效率(也称转换效率)。

③闪烁体对自己发出的光应该是透明的，如此，闪烁体射出的光子能够大部份(或全数)穿过闪烁体,抵达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。

④闪烁体的发光时刻应该尽可能短。

闪烁体的发光时刻越短，它的时刻分辨能力也就越强，在必然时刻距离内，能够观测的现象也就更多，能够幸免信号的重叠。

第一章1.1 核电子学与一般电子学的不同在哪里？以核探测器输出信号的特点来说明。

在核辐射测量中，最基本的特点是它的统计特性、非周期性、非等值性，核电子学分析这种信号，经处理得到有用的信息。

1.4 当探测器输出等效电流源/0()t o i t I e τ-=时，求此电流脉冲在探测器输出回路上的输出波形并讨论R 0C 0<<τ的情况。

V 0(s) = I 0(s)·[R 0∥(1/sc)]= I 0[1/(s+1/τ)]·[R 0(1/sc 0)/( R 0+(1/sc 0)) =( I 0/ c 0)·{1/[(s+1/τ) (s+1/ R 0 c 0)]}∴当R 0 c 0<<τ时，τ－R 0 c 0≈τ∴1.5 如图，设，求输出电压V(t)。

1.6 表示系统的噪声性能有哪几种方法？各有什么意义？输入端的噪声电压是否就是等效噪声电压？为什么？ENV ENC ENN ENE η(FWHM)NE不是1.7 设探测器反向漏电流I D =10-8A ，后级电路频宽为1MHz,计算散粒噪声相应的方根值和相对于I D 的比值。

115.6610A -==⨯=35.6610DI -=⨯=1.8 试计算常温下（设T=300K ）5M Ω电阻上相应的均方根噪声电压值（同样设频宽为1MHz ），并与1MHz 能量在20pF 电容上的输出幅值作比较。

52.8810V -===⨯∵212E CV =∴0.126V V ==1.9求单个矩形脉冲f （t ）通过低通滤波器，RC=T ，RC=5T ，及RC=T/5，时的波形及频谱。

1.10 电路中，若输入电压信号V i （t ）=δ（t ），求输出电压信号V 0（t ），并画出波形图，其中A=1为隔离用。

t1.12 设一系统的噪声功率谱密度为2222()//i S a b c ωωω=++，当此噪声通过下图电路后，求A 点与B 点的噪声功率谱密度与噪声均方值。

电子行业核电子学及其进展1. 简介电子行业核电子学（Nuclear Electronics in the Electronics Industry）是指在电子行业中应用核电子学原理和技术的领域。

随着科技的发展和进步，核电子学在电子行业中得到了广泛的应用和重视。

本文将介绍电子行业核电子学的基本概念、应用领域以及最新的研究进展。

2. 基本概念核电子学是集成电路与核技术相结合的学科，其研究的核心是利用核技术方法和仪器来实现电子器件的性能优化和功能增强。

核电子学主要关注以下方面：2.1 放射性同位素应用通过放射性同位素的嵌入，可以实现电子器件的性能改善。

例如，采用放射性同位素注入法可以提高电子器件的灵敏度和稳定性。

2.2 核探测器和核传感器核探测器和核传感器是核电子学的重要组成部分。

它们可以用于测量和检测辐射，广泛应用于核能、医学影像、无损检测等领域，提高了相关技术的精度和可靠性。

2.3 核电子学器件核电子学器件是指利用核技术原理制造的电子器件，例如核电池、核电晶体管等。

这些器件具有较高的稳定性和抗干扰能力，广泛应用于高温、高辐射等恶劣环境下的电子系统。

3. 应用领域电子行业核电子学的应用领域非常广泛，以下是其中几个典型的应用领域：3.1 核电能源核电能源是核电子学的一个重要应用领域。

利用核技术的原理和方法，可以设计和制造高效、安全、稳定的核电站。

核电站不仅可以提供大量的清洁能源，还能为建设智能电网、推动可持续能源发展作出贡献。

3.2 智能医疗影像核电子学在医疗影像领域有着重要的应用。

核技术可以提供更高的图像分辨率和对比度，帮助医生更准确地进行诊断和治疗。

此外，核电子学还可以应用于放射治疗、核医学等领域。

3.3 环境监测核电子学在环境监测中担当着重要的角色。

利用核技术的方法和仪器，可以对土壤、水体、大气中的放射性物质进行快速准确的监测。

这对于预防和应对环境污染有着重要意义。

3.4 无损检测核电子学在无损检测领域也得到了广泛应用。

1、名词解释：核电子学：物理学、核科学与技术、电子科学与技术、计算机科学与技术等相结合而形成的一门交叉学科。

核辐射探测器：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器。

核仪器：是指用于核辐射产生或测量的一类仪器的统称。

能量-电荷转换系数：设辐射粒子在探测器中损失的能量为E，探测器产生的电子电荷数为N，则N/E称为探测器的能量-电荷转换系数θ。

θ=N/E能量线性：定义：是指探测器产生的离子对数平均值和所需消耗的粒子能量之间的线性程度。

探测器的稳定性：探测器中能量-电荷转换系数在环境温度T和电源电压V变化时的稳定性。

核电子学电路的稳定性：核电子学电路中能量-电荷转换系数在环境温度T和电源电压V变化时的稳定性。

信噪比：信号幅度与噪声均方根值之比冲击函数：系统函数：H(s)=Uo(s)/Ui(s)极点：系统函数中使分母为零的点零点：系统函数中使分子为零的点有源滤波器：将RC积分网络接在放大器的反馈回路里，就构成有源积分电路，或称为有源滤波器。

积分谱：改变阈电压U T，测量到相应的大于U T的脉冲数N(U T)，得到N(U T) - U T 分布曲线，得到的就是积分谱微分谱：从阈电压U Tn上的脉冲计数减去阈电压U Tn+1上的计数就可得到阈电压上间隔ΔU=U Tn-U Tn+1中的计数ΔN。

ΔN和U T的关系曲线，就是脉冲幅度分布曲线（微分谱）仪器谱：仪器实测得的能谱脉冲幅度分布谱：积分谱和微分谱道宽：Uw=Uu - U L > 0时间移动：输入脉冲的幅度和波形的变化引起定时电路输出脉冲定时时刻的移动时间晃动：系统的噪声和探测器信号的统计涨落引起的定时时刻的涨落时间漂移：元件老化、环境温度或电源电压变化（属于慢变化）引起的定时误差慢定时：μs量级的定时快定时：p s量级的定时（还有ns的说法）自然γ全谱：用仪器测得的，能量在及时keV-2.62MeV的自然γ仪器谱。

核电子学预备知识核电子学是研究射线与物质相互作用的学科，它的基础涉及到电磁场、原子物理和量子力学等多个领域。

在深入学习核电子学之前，掌握一些预备知识可以更好地理解和应用核电子学的理论和方法。

1. 经典力学和电磁学经典力学和电磁学是核电子学的基础，它们是研究物理系统最基本的两个学科。

经典力学通过牛顿运动定律和哈密顿原理等来描述物体的运动状态；电磁学则研究电荷和电场之间的相互作用，以及电磁波的传播和辐射。

这两个学科的结合，构成了电动力学。

2. 原子物理原子物理是研究原子结构和原子现象的学科，它对于核电子学来说非常重要，因为射线与物质之间的相互作用存在着原子级别的过程。

原子物理涉及的主要内容包括玻尔模型、量子力学、电离和激发等。

3. 量子力学量子力学是描述微观世界的学科，它预测了微观物体的行为，在解释射线与物质相互作用的过程中也起到了很大的作用。

在核电子学中，量子力学理论被用于描述原子结构、共振和散射等现象。

4. 相对论物理相对论物理也被应用于核电子学中。

相对论物理研究了质量与能量的关系、时间和空间的相对性等，并预测了很多具有实际应用的效应，其中包括伽玛射线的康普顿散射和电子正电子对的产生等。

5. 概率论与统计物理学概率论和统计物理学是核电子学中必不可少的工具。

概率论是研究随机事件和随机变量的学科，它被广泛应用于描述射线与物质相互作用的非确定性。

统计物理学则是研究大量物体的统计行为以及宏观物理量的统计规律，它在核电子学中被应用于研究射线与物质的平均相互作用效应。

6. 计算机科学计算机科学已经成为了核电子学中非常重要的领域。

计算机科学的快速发展和计算机计算能力的提高使得蒙特卡罗模拟和分子动力学等计算方法的使用变得更加普遍。

这些方法允许我们模拟射线与物质相互作用的微观过程和预测射线在物质中的输运效应等。

在学习核电子学过程中，掌握这些预备知识是非常必要的。

这些预备知识构成了核电子学理论体系的基础，并且为后续的理论和应用研究提供了丰富的背景和概念。