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技術(shù)文章

γ輻射劑量率測(cè)量

2006/10/31 13:17:00

  探測(cè)γ輻射的儀器很多,有利用氣體探測(cè)器,如GM計(jì)數(shù)管做成的高壓電離室γ輻射儀。有利用閃爍探測(cè)器組成的γ輻射儀。這些儀器都是通過(guò)γ射線轉(zhuǎn)交給某確定體積的空氣內(nèi)或閃爍體內(nèi)次級(jí)電子的能量來(lái)測(cè)量的。而充氣電離室是測(cè)量最原始,也是最標(biāo)準(zhǔn)的裝置。
1.     充氣電離室
     它是由一個(gè)具有兩個(gè)電極的圓筒形的室,中心有一根金屬絲組成。在金屬絲上加有電壓V為正電極,而圓筒壁為負(fù)電極。把氣體封進(jìn)電離室。當(dāng)γ射線通過(guò)時(shí),射線與室壁和氣體原子相互作用,產(chǎn)生離子時(shí)對(duì)。陰極和陽(yáng)極之間的電場(chǎng)分別將正、負(fù)離子引向兩個(gè)電極,在陽(yáng)極上收集到電荷,引起外電路中電壓變化,產(chǎn)生電流流動(dòng)。在電路中,引入電流計(jì),就可得出電流計(jì)的讀數(shù),這樣,我們就可探測(cè)到輻射。
     為了測(cè)量劑量的大小,在理想的情況下,電離室的室壁材料應(yīng)該選用“空氣等效材料”。 “空氣等效材料”是指其有效原子序數(shù)近似等于空氣的有效原子序數(shù)(7.64),而且化學(xué)組分也與空氣相似,只是密度與空氣不同。在這種情況下,電離室給出的電流大小嚴(yán)格地與γ空氣吸收劑量率成正比,而與γ射線能量無(wú)關(guān)。這樣的氣體電離室在實(shí)際應(yīng)用中有一定的困難。
     在實(shí)際的劑量監(jiān)測(cè)工作中,大多用不銹鋼做電離室的室壁材料,室內(nèi)充以高壓氣體,謂之高壓電離室。由這些材料作電離室,對(duì)于光子能量在0.42兆電子伏范圍內(nèi)的γ射線,是能較好地滿足空氣等效的。室壁效應(yīng)帶來(lái)的誤差在10%左右。
2.     閃爍計(jì)數(shù)器
     閃爍計(jì)數(shù)器測(cè)輻射的方式是將輻射在閃爍體內(nèi)損失的能量轉(zhuǎn)換成光,再通過(guò)光電倍增管,把光復(fù)成放大了的電訊號(hào),而后為電子線路所記錄。
    
閃爍計(jì)數(shù)器可以用來(lái)測(cè)定照射量,也可用于測(cè)定組織中的吸收劑量。因此,閃爍物質(zhì)必須有盡可能好的空氣等效或組織等效。一般認(rèn)為有機(jī)閃爍體(例如蒽體)或塑料閃爍體是比較符合“空氣等效”或“組織等效”的。在γ射線很寬的能量范圍內(nèi)(0.23兆電子伏),蒽晶體給出的光產(chǎn)額,能準(zhǔn)確地正比于空氣中的照射量或組織中的吸收劑量。
    
由于天然貫穿輻射成分比較復(fù)雜,輻射水平又低。因此,測(cè)量?jī)x器應(yīng)有較高的靈敏度,對(duì)于地層γ輻射和宇宙射線致電離成分均應(yīng)具有較好的能量響應(yīng)特性,有較高的精度和良好的穩(wěn)定性,而且攜帶方便。因此,應(yīng)選擇體積小、重量輕、能滿足測(cè)量要求的儀器。
    
目前我國(guó)用得較多的γ輻射劑量率儀有高壓電離室、有機(jī)閃爍晶體和NaITl)晶體為探頭的劑量?jī)x,其中高壓電離室的能量響應(yīng)好,可作為標(biāo)準(zhǔn)儀器;有機(jī)閃爍晶體的能量響應(yīng)次之,一般對(duì)宇宙射線致電離成分的能量響應(yīng)在7080%;NaITl)晶體的能量響應(yīng)較差,對(duì)低能響應(yīng)高,而對(duì)高能(如宇宙射線致電離成分)響應(yīng)低,但用鉛或錫箔包裹晶體后,可獲得能量補(bǔ)償,得到較好的能量響應(yīng)特性。
    
儀器應(yīng)每年用226Ra標(biāo)準(zhǔn)源刻度,在測(cè)量時(shí)應(yīng)用校驗(yàn)源對(duì)儀器進(jìn)行校驗(yàn)。在地面測(cè)量環(huán)境本底時(shí),儀器探頭離地面的高度為1米;在室內(nèi)測(cè)量室內(nèi)γ輻射劑量率時(shí),在室內(nèi)的中心位置的高度為1米;在廢渣堆場(chǎng)或建材產(chǎn)品堆垛上測(cè)量時(shí),面積應(yīng)大于4m×4m,厚度大于150g/cm2,探頭的高度為0.5米;對(duì)于石材的測(cè)量,要根據(jù)具體情況,經(jīng)校正后進(jìn)行。
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