自由空气电离室原理及空气减弱修正实验
1 电离室
气体探测器是利用收集辐射在气体中产生的电离电荷来探测辐射的探测器。因此，探测器也就是离子的收集器。它通常是由高压电极和收集电极组成，常见的是两个同轴的圆柱形电极，两个电极由绝缘体隔开并密封于容器内。电极间充气体并外加一定的电压。辐射使电极间的气体电离，生成的电子和正离子在电场作用下漂移，最后收集到电极上。电子和正离子生成后，由于静电感应，电极上将感生电荷，并且随它们的漂移而变化。于是，在输出回路中形成电离电流，电流的强度决定于被收集的离子对数。
气体探测器包括了电离室、正比计数器和G-M计数管，其中因为电离室具有很好的能量响应被广泛应用到X射线的测量中，尤其是在辐射场半值层的测量。
电离室有两种类型。一种是记录单个辐射粒子的脉冲电离室，主要用于测量重带电粒子的能量和强度。按输出回路的参量，脉冲电离室又可区分为离子脉冲电离室和电子脉冲电离室。另一种是记录大量辐射粒子平均效应的电流电离室和累计效应的累计电离室，主要用于测量X，γ，β和中子的强度或通量、剂量或剂量率。它是剂量监测和反应堆控制的主要传感元件。脉冲电离室所能记录的带电粒子数目不能过大，否则脉冲将重叠，甚至无法分辨。因此，在大量入射粒子的情况下，只能由平均电离电流或累积的总电荷来测定射线的强度，即半值层测量选用电流电离室和累计电离室。
脉冲电离室”与“电流电离室”仅是电离室的两种工作状态，由入射粒子流的强度及输出回路的时间常数决定。电离室结构并无本质差别。
电流电离室的应用比脉冲电离室更为广泛，特别是充入高压工作气体的累计电离室，灵敏度高、性能稳定可靠、工作寿命长。由于其具有十分良好的承受恶劣工作环境影响的能力，所以，在工业上可应用于核辐射密度计、厚度计、料位计、水分计、核子秤等。电流电离室还可应用于剂量测量、反应堆监测等方面。
电离室的典型结构有平板型和圆柱型。均包括：
高压极(K)：正高压或负高压；
三大类探测器比较（闪烁体、半导体、电离室）
（闪烁体）碘化钠探头：他的激活剂是(TI)，对γ射线，当能量大于150keV时响应
是线性的；对质子和电子，线性响应范围很宽，光输出和能量的关系接近通过原点
的直线，仅在能量低于几百keV（对电子）和（1~2）MeV（对质子）时才偏离直
线；对α粒子，能量大于4~5MeV后近似线性，但其直线部分延长不过原点。因此
测量α粒子（或其他重粒子）时，比须进行能量校准。NaI(TI)烁体的主要优点是密
度大，原子序数高，因而对γ射线探测效率高。另外它的发光效率高，因而能量分
辨率也较好。它的缺点是容易潮解，因此使用必须密封。
碘化铯探头：CsI(TI)碘化铯是另一种碱金属卤化物，作为闪烁体材料常用铊或纳作
激活剂。铊的能量线性与碘化钠的接近，能量分辨率比碘化钠的差一些。碘化铯的
密度和平均原子序数比碘化钠更大，因此对γ射线的探测效率也更高。与碘化钠相
比，碘化铯的机械强度大，易于加工成薄片或做成极薄的蒸发薄膜。此外，它不易
潮解，也不易氧化。但若暴露在水或高湿度环境中它也会变质。碘化铯的主要缺点
是光输出比较低，原材料价格较贵。
锗酸铋探头：与碘化钠（TI）同体积时，探测效率比碘化钠的高的多。对0.511MeV
γ光子，与NaI(TI)、CsF、和Ge半导体、塑料闪烁体相比，锗酸铋(BGO)有最大的
效率和最好的信噪比。BGO主要用于探测低能x射线、高能γ射线以及高能电子。
在低能区（<<0.5MeV）的能量分辨率比碘化钠的差，例如对于0.511MeV的γ射线，
BGO的时间分辨为1.9ns，而碘化钠NaI(TI)的的为0.75ns。BGO的主要缺点是折射
率较高，尺寸大的BGO难以将光输出去。价格高。
硫化锌：ZnS（Ag）它对α粒子的发光效率高，而对γ射线和电子不灵敏，很适合
在强β、γ本底下探测重带点粒子如α、核裂片等，探测效率可达100%。laBr3是新型卤化物闪烁体，其基本性能已经全面超越了传统的碘化钠闪烁体，谱仪
《原子核物理》课程教学大纲
课程性质： 专业基础课
教学对象： 核工程与核技术辐射化工专业本科学生
学时学分： 54学时 3学分
编写单位： 核工程与技术学院
编 写 人： 杜纪富
审 定 人：
编写时间： 2011年5月
一、课程说明
1、课程简介
本课程是原子物理学课程的姊妹篇，它以阐述原子及原子核的结构、特性为中心。主要内容包括核结构模型、原子核的放射性、α衰变、β衰变、γ衰变、核反应及核能和放射性的应用等。
2、课程教学目标
本课程是近代物理学中的一个重要领域。通过该门课程的学习，使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、原子核反应、射线与物质的相互作用、离子加速器、原子能的利用、核技术及应用、粒子物理的一些简单理论，为学生将来继续学习核工程与核技术的课程奠定理论基础和实验技术能力。
3、预修课程与后续课程
大学物理、量子力学、原子物理学
4、教学手段及教学方法建议
原子核物理学是现代物理学的重要内容，作为应用物理专业的学生，原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。
本课程以讲授为主，然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。
5、考核方式
平时成绩占30%（考勤、课堂表现和作业），闭卷考试成绩占70%。
6、指定教材 杨福家等著， 原子核物理（第一版）复旦大学出版社，1993
7、教学参考书
[1] 卢希庭主编，原子核物理， 原子能出版社，2000年
[2] 王炎森、史福庭，原子核物理学， 原子能出版社， 1998年
8、教学环节及学时安排
表1 课程学时分配表
9、教学大纲修订说明
二、教学内容
第一章 原子核物理（8学时）
教学目标
1、了解原子核物理的研究对象及其发展历史
2、理解原子核是由核子（中子和质子）组成的，原子核半径的两种含义。
可燃有毒气体探测器的分类
1、按检测方式分类
可燃有毒气体探测器按照检测方式可分为：扩散式、吸入式、点式、开路式、便携式。
1）扩散式。扩散式探测器是将探头置于装置环境中，用于检测限定范围内的气体泄漏。
2）吸入式。吸入式探测器主要用于工艺阀井、地坑及排污沟等容易积聚可燃有毒气体的场所；也可用于扩散式气体探测器安装及维护不方便，同一被检测工艺设备泄漏点较多、有轻微泄漏但毒性较大、易对人员造成伤害的场合。通常采用取样管线将泄漏点区域气体引至探测器检测，相对于扩散式探测器由于增加了机械吸入装置，有更强的定向、定点能力，但覆盖面积较小。
3）点式。点式气体探测器在生产装置中也经常使用，但只能检测一定半径球体范围内的气体体积分数。
4）开路式。对于特定场合可以选用开路式气体探测器，用于测量一定距离内气体的体积分数。常用的开路式气体探测器为红外式，利用红外辐射波段特性，即气体只对应吸收某种波段处的红外光能量。由于发射的光源是恒定的，当气体扩散至探测器范围内时，特定波段红外光的光通量会被气体吸收而减弱，且吸收的强度与气体的体积分数成正比。开路式气体探测器发射端与接收端之间应无遮挡，并且要注意发射端和接收端要对准。
5）便携式。便携式探测器是对现场固定式气体探测器的补充，可用于检测多种气体，且将来可与现场固定式气体探测器实现无线通信。
2、按检测原理分类 按照检测原理气体探测器可以分为催化燃烧气体探测器，红外气体探测器，电化学气体探测器，半导体气体探测器，光致电离（PID）气体探测器等。
1）催化燃烧气体探测器主要用于烃类可燃气体检测，但需注意如果气体中含有硫、磷、硅、铅、卤素化合物等介质时，应选用抗毒性催化燃烧探测器；氢气的检测应选用氢气专用催化燃烧探测器。
2）红外气体探测器可适用于缺氧或高腐蚀的场所。
3）电化学或半导体型气体探测器适用于硫化氢、氯气、氨气、丙烯腈、一氧化碳等的检测。
4）光致电离气体探测器适用于苯、溴和碘、硫化氢、氨、氮氧化物、砷化氢、磷化氢等半导体气体的检测。
