γ辐射剂量率测量.doc

γ辐射剂量率测量 探测γ辐射的仪器很多，有利用气体探测器，如G—M计数管做成的高压电离室γ辐射仪。有利用闪烁探测器组成的γ辐射仪。这些仪器都是通过γ射线转交给某确定体积的空气内或闪烁体内次级电子的能量来测量的。而充气电离室是测量最原始，也是最标准的装置。 1.???? 充气电离室 ???? 它是由一个具有两个电极的圆筒形的室，中心有一根金属丝组成。在金属丝上加有电压V为正电极，而圆筒壁为负电极。把气体封进电离室。当γ射线通过时，射线与室壁和气体原子相互作用，产生离子时对。阴极和阳极之间的电场分别将正、负离子引向两个电极，在阳极上收集到电荷，引起外电路中电压变化，产生电流流动。在电路中，引入电流计，就可得出电流计的读数，这样，我们就可探测到辐射。 ???? 为了测量剂量的大小，在理想的情况下，电离室的室壁材料应该选用“空气等效材料”。 “空气等效材料”是指其有效原子序数近似等于空气的有效原子序数（7.64），而且化学组分也与空气相似，只是密度与空气不同。在这种情况下，电离室给出的电流大小严格地与γ空气吸收剂量率成正比，而与γ射线能量无关。这样的气体电离室在实际应用中有一定的困难。 ???? 在实际的剂量监测工作中，大多用不锈钢做电离室的室壁材料，室内充以高压气体，谓之高压电离室。由这些材料作电离室，对于光子能量在0.4～2兆电子伏范围内的γ射线，是能较好地满足空气等效的。室壁效应带来的误差在10%左右。 2.???? 闪烁计数器 ???? 闪烁计数器测辐射的方式是将辐射在闪烁体内损失的能量转换成光，再通过光电倍增管，把光复成放大了的电讯号，而后为电子线路所记录。???? 闪烁计数器可以用来测定照射量，也可用于测定组织中的吸收剂量。因此，闪烁物质必须有尽可能好的空气等效或组织等效。一般认为有机闪烁体（例如蒽体）或塑料闪烁体是比较符合“空气等效”或“组织等效”的。在γ射线很宽的能量范围内（0.2～3兆电子伏），蒽晶体给出的光产额，能准确地正比于空气中的照射量或组织中的吸收剂量。???? 由于天然贯穿辐射成分比较复杂，辐射水平又低。因此，测量仪器应有较高的灵敏度，对于地层γ辐射和宇宙射线致电离成分均应具有较好的能量响应特性，有较高的精度和良好的稳定性，而且携带方便。因此，应选择体积小、重量轻、能满足测量要求的仪器。???? 目前我国用得较多的γ辐射剂量率仪有高压电离室、有机闪烁晶体和NaI（Tl）晶体为探头的剂量仪，其中高压电离室的能量响应好，可作为标准仪器；有机闪烁晶体的能量响应次之，一般对宇宙射线致电离成分的能量响应在70～80%；NaI（Tl）晶体的能量响应较差，对低能响应高，而对高能（如宇宙射线致电离成分）响应低，但用铅或锡箔包裹晶体后，可获得能量补偿，得到较好的能量响应特性。???? 仪器应每年用226Ra标准源刻度，在测量时应用校验源对仪器进行校验。在地面测量环境本底时，仪器探头离地面的高度为1米；在室内测量室内γ辐射剂量率时，在室内的中心位置的高度为1米；在废渣堆场或建材产品堆垛上测量时，面积应大于4m×4m，厚度大于150g/cm2，探头的高度为0.5米；对于石材的测量，要根据具体情况，经校正后进行。 γ射线的产生及其杀伤机理 γ射线是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长＜0．001纳米。在原子核反应中，当原子核发生α、β衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的，这种射线就是γ射线。 ?? γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。 强大的威力 ??? 一般来说，核爆炸（比如原子弹、氢弹的爆炸）的杀伤力量由四个因素构成：冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由强γ射线和中子流组成。由此可见，核爆炸本身就是一个γ射线光源。通过结构的巧妙设计，可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素，使爆炸的能量主要以γ射线的形式释放，并尽可能地延长γ射线的作用时间（可以为普通核爆炸的三倍），这种核弹就是γ射线弹。 ??? 与其他核武器相比，γ射线的威力主要表现在以下两个方面：一是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短，频率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到γ射线的辐射剂量达到200－600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏，白血球严重地减少，内出血、头发脱落，在两个月内死亡的概率为0－80％；当辐射剂量为600－1000雷