《核輻射測(cè)量上》PPT課件

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1、第二章核輻射測(cè)量射線的探測(cè)→核輻射探測(cè)器，三類：1.氣體電離探測(cè)器原理：射線→工作氣體→電離→電子→陽(yáng)極收集電荷如：GM管、電離室計(jì)數(shù)率電壓坪曲線死時(shí)間校正2.閃爍計(jì)數(shù)器射線→閃爍體（固閃、液閃）→產(chǎn)生熒光→轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)→放大→記錄3.半導(dǎo)體探測(cè)器訊號(hào)正比于射線強(qiáng)度鋰漂移型（Ge(Li)、Si(Li))能量分辨率高，能譜分析第一節(jié)固體閃爍計(jì)數(shù)器（一）探頭一、儀器工作原理γ→1.閃爍體吸收射線，將射線能轉(zhuǎn)化為光子①無(wú)機(jī)晶體NaI（Tl）→γ射線ZnS（Ag）→α射線CsI（Tl）→β射線②有機(jī)閃爍體（有機(jī)晶體、塑料閃爍體）→β射線優(yōu)點(diǎn)：可塑性，低本底，不潮解NaI（Tl）晶體

2、的工作原理碘的原子量高、易吸收γ射線（三個(gè)效應(yīng)）導(dǎo)帶滿帶禁帶能帶原理孤立能級(jí)293310＞420nm井型NaI（Tl）晶體（圖2-1），增加測(cè)量立體角，提高測(cè)量效率，125I≥70%理想閃爍體：①Z↑②發(fā)光效率↑③光譜匹配④τ短⑤自身透明2.光導(dǎo)作用：減少全反射，提高測(cè)量效率PMTiciPMTici一般是硅油n大→ic大→全反射↓→E↑ic：臨界角n：折射率3.光電倍增管（PMT）光→電子→放大（倍增）①光陰極→產(chǎn)生光電子要求：ⅰ光譜匹配ⅱ光電轉(zhuǎn)換效率↑②打拿極（次陰極）→電子倍增光電子在電場(chǎng)加速作用下，在打拿極打出更多電子，若每個(gè)打拿極倍增因子為4，12個(gè)打拿極總增益為：

3、412≈1.7×107③陽(yáng)極→收集電荷，經(jīng)RC電路產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，脈沖大小與電荷量相關(guān)工作條件選定：信噪比優(yōu)點(diǎn)：①E↑②τ短缺點(diǎn)：對(duì)高壓要求高（二）核電子儀器2.甄別器甄別閾只有大于甄別閾的脈沖才能通過(guò)甄別器，進(jìn)入計(jì)數(shù)電路。作用：降噪，降本底3.脈沖幅度分析器（單道）有上、下2個(gè)甄別器加一個(gè)反符合電路組成。二個(gè)甄別器閾值之差→道寬→計(jì)數(shù)窗（計(jì)數(shù)道）多道脈沖幅度分析器（256，4096道）1234上甄別器下甄別器脈沖1和2上甄別器反符合電路輸出脈沖4脈沖1,2和4下甄別器二、γ射線樣品測(cè)量（一）γ射線能量測(cè)量1.單能γ射線能量光電峰能量≈γ射線能量確定核素的特征（依據(jù)）△EE

4、0光電峰2.125I的γ能譜EC后核退激，Er=35.5keVK俘獲后及發(fā)射IC電子后X1：31keVX2：27.5keVK俘獲后X1X2e-γ與x光子時(shí)而單獨(dú)輻射，時(shí)而出現(xiàn)符合事件。故而出現(xiàn)2個(gè)光電峰：27.5~35.5keV58~66keV27.5~35.558~66單道譜儀：設(shè)定道寬，逐步改變下甄別位置，分別測(cè)定γ譜的不同部分，最后完成全譜。3.γ射線能譜測(cè)定多道譜儀：設(shè)定道寬，同時(shí)測(cè)定能譜各部分，得到能譜能量分辨率=?E/E0137Cs光電峰NaI(Tl)分辨率≈7%~10%Ge(Li)4096道→~1%（二）γ射線活度測(cè)量1.絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量---不借助

5、于中間手段直接測(cè)得樣品的活度值。Bq、dpm相對(duì)測(cè)量---測(cè)得樣品的脈沖計(jì)數(shù)率，如cpmcpm=dpm×E（測(cè)量效率）在相對(duì)測(cè)量中，借助于模擬源或標(biāo)準(zhǔn)源，測(cè)得測(cè)定效率E，然后間接測(cè)得樣品的活度值微分測(cè)量---只記錄脈沖幅度介于兩個(gè)甄別閾之間的脈沖2.積分測(cè)量與微分測(cè)量積分測(cè)量---將脈沖高度高于甄別閾的脈沖全部記錄下來(lái)②樣品測(cè)定（計(jì)數(shù)道，125I）微分測(cè)量一般用于：①能譜測(cè)定（三）工作條件的選擇1.工作電壓改變（逐漸升高）工作電壓，使信噪比最大（坪曲線）即為合適的電壓2.甄別閾和道寬的選擇計(jì)數(shù)道：含全部的光電峰。如125I原則同上1.幾何位置2.樣品體積3.射線能量4.儀器

6、分辨時(shí)間5.晶體尺寸（四）相對(duì)測(cè)量的影響因素第三節(jié)放射性測(cè)量的統(tǒng)計(jì)學(xué)一、放射性衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律λ是單個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)的衰變幾率，對(duì)于整個(gè)樣品而言（N個(gè)原子核），λN則是單位時(shí)間內(nèi)衰變的原子核數(shù)目，即活度A假定λ為10-5/s，平均每個(gè)原子核在1秒內(nèi)的衰變幾率為10-5，若樣品有106個(gè)原子核，則1秒內(nèi)平均有10個(gè)原子核衰變。以此類推，只要知道N和λ，即可精確的計(jì)算出放射性核素在任何時(shí)刻的衰變數(shù)（A），進(jìn)而算出n，然而事實(shí)并非如此。例如用同一個(gè)放射源在相同的測(cè)量條件下測(cè)量多次，得計(jì)數(shù)率n，每次的n值并不相同，與理論計(jì)算結(jié)果也不同，這是因?yàn)楸M管每個(gè)原子核具有相同的衰變幾率λ，

7、但哪個(gè)原子核先衰變，哪個(gè)后衰敗，卻無(wú)固定次序，純屬偶然事件，而大量的偶然事件則又服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。上述測(cè)量結(jié)果雖與理論值不同，卻服從一定的統(tǒng)計(jì)分布。這種分布在統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱作泊松分布，且重復(fù)測(cè)量多次時(shí)的均值與理論值相近。如果進(jìn)行無(wú)數(shù)次測(cè)量，則與理論值一致，如硬幣投擲2面出現(xiàn)的概率當(dāng)n較小時(shí)（n≤10），泊松分布成偏態(tài)，當(dāng)n較大時(shí)（n≥16），分布趨于正態(tài)即高斯分布（正態(tài)分布，呈鐘罩形），位于曲線最高處，左右對(duì)稱高斯分布是泊松分布的特例泊松分布高斯分布二、放射性測(cè)量的統(tǒng)計(jì)誤差計(jì)數(shù)N=nt根據(jù)泊松分布原理，N的方差，是多