[物理]辐射防护监测.ppt

第八章 辐射防护监测 辐射防护监测的概念--是指为估算和控制公众及工作人员所受辐射剂量而进行的测量。 辐射防护的目的--是保证公众和工作人员生活在安全的环境中，监测是衡量这种条件的手段。 在放射源的安全使用、寻找丢失的放射源、确定放射源破损污染的程度和范围以及公众和工作人员所受辐射剂量的估算方面等，辐射监测具有不可替代的作用。 辐射防护监测的对象是人和环境两大部分，具体监测有四个领域： 个人剂量监测、工作场所监测、流出物监测和环境监测。 辐射防护监测的实施，包括监测方案的制定、现场采样和测量、实验室测量分析、数据处理、结果评价等。在监测方案中，应明确监测对象、监测点位、监测周期、监测仪器与方法及质量保证措施等。 辐射防护监测特别强调要有质量保证措施：监测人员要经过考核持证上岗，监测仪器要定期送计量部门检定，对监测的全过程要建立严格的质量控制体系。 根据不同的监测对象和项目选择不同的监测仪器，如测量瞬时剂量率的仪器有高气压电离室、G-M计数管和闪烁体剂量率仪；测量累积剂量的仪器有热释光剂量计；测量表面污染的有α、β表面沾污仪；中子射线用中子仪测定；用于γ核素含量分析的有NaI（Tl）γ谱仪、Ge（Li）γ谱仪或HPGe γ谱仪。 第一节 辐射探测器原理 人们根据射线与物质相互作用后产生上述的各种效应，制成了许多不同类型探测器。放射性测量常用的探测器有三类：气体电离探测器（利用射线在气体介质中产生的电离效应）、闪烁探测器（利用射线在闪烁物质中产生的发光效应）和半导体探测器（利用射线在半导体中产生的电子和空穴）。此外，还有其它类型的探测器，如固体径迹探测器、热释光探测器等。 一、气体电离探测器 电离室、正比计数器和G-M计数管统称为气体电离探测器，这三种气体电离探测器的工作特点虽不完全相同，但都具有一个共同点：射线使探测器内的工作气体发生电离，然后收集所产生的电荷，从而达到记录射线的目的。 二、闪烁探测器 闪烁探测器由闪烁体和光电倍增管组成。闪烁探测器具有分辨时间短、对γ射线的探测效率高和能测量射线的能量等优点，是目前应用最广的核辐射探测器。它是利用某些物质在射线作用下能发光的特性来探测射线的，这些物质称为闪烁体。射线在闪烁体中产生的荧光极弱，必须用光电倍增管来探测这些荧光，光电倍增管先把荧光转换成电脉冲，然后放大，其脉冲辐度正比于带电粒子或光子在晶体中沉积的能量。 闪烁探测器组成示意图 闪烁体按化学组成可分为两大类：无机闪烁体、有机闪烁体。 常用的无机闪烁体有下列三种：NaI（T1）晶体，CsI（T1）晶体，ZnS（Ag）闪烁体。有机闪烁体按其状态可以分为三类：有机晶体、塑料闪烁体、液体闪烁体。塑料闪烁体是一种含有有机闪烁物质的固溶体，目前应用相当广泛。它的主要特点是：发光衰减时间短，在ns级；透明度高，光传输性能好；耐辐照性能良好，性能稳定，机械强度高，耐潮湿，不需封装；制作简便，成本低廉，易于加工成各种形状和尺寸的闪烁体。已有各种规格的塑料闪烁体可用于β，γ射线的测量。 三、半导体探测器 半导体探测器是使用半导体材料的电离探测器。探测器中加有电场以便把电离产生的过剩载流子收集在电极上。在工作机制上，半导体探测器与气体探测器有不少相似之处，它们都是在外电场作用下利用载流子（在气体中是离子对，在半导体是电子一空穴对）在介质（气体或半导体）中作漂移运动而产生输出信号的，因此，可把半导体探测器看作一种固体电离室。 半导体探测器的突出优点是能量分辨能力很高，例如锗(锂)探测器对γ的能量分辨能力比闪烁探测器要高数十倍。此外，某些类型的半导体探测器（如金硅面垒型）还具有输出脉冲上升时间短，体积小，可制成适应不同测量要求的有效厚度等优点。因此，半导体探测器在各种类型射线的强度和能谱测量中的应用已日益广泛。 四、热释光探测器 热释光是绝缘体或半导体加热时从中发射的光，不能与加热到白炽化时的物质中自发发射的光相混淆。热释光是物质预先吸收了辐射能之后的热激发光。目前经典的固体能带理论认为当磷光体（晶体）受到电离辐射照射时，射线与晶体相互作用，产生电离和激发使得晶体价带中的电子获得足够的能量游离出来上升到导带，在价带中剩下空穴。 被电离激发的电子和空穴在亚稳态能级分别被晶格