文档介绍：放射性粒子探测仪
福岛核电站
世上所有物质都是由细小的原子组成。而辐射主要由原子释放出来,因此要认识辐射,首先要了解原子的结构和特性。宇宙充满辐射。自古以来,地球上的生命便暴露于自然环境的辐射中。辐射包括不同能量的电磁波(例如光线、无线电波及X射线等)、超声波,以及由放射性物质因衰变放出的粒子(例如α粒子及β粒子等)。
辐射大致可以分为非电离辐射及电离辐射两类。一般来说,非电离辐射(例如光线及无线电波)的能量较低,不足以改变物质的化学性质。相反,电离辐射(例如α粒子及β粒子)有足够的能量使原子中的电子游离而生成带电离子。这个电离过程通常会引致生物组织生成化学变化,因而对生物构成伤害。一般所指可引起伤害的辐射,就是电离辐射。
辐射是无声、无色、无臭、无味,大部份无法凭触觉感觉其存在。不过,人们可以利用仪器探测和量度它们。
电离辐射与放射性元素的应用给人类社会带来了巨大的利益,与此同时其危害也逐渐显现出来。一些从事早期研究,应用X射线的物理学家和医生,以及发现和研究某些放射性元素的科学家,由于当时对辐射可能带来的危害还没有充分的认识,加上各方面条件的限制,因而付出了不少的代价甚至生命。发现镭的居里夫人,在长期研究工作中,骨髓遭到过量照射,因而患上再生障碍性贫血病而付出了宝贵的生命。在30年代初期,X射线和放射性核素曾应用于治疗某些疾病。由于病人累积过高剂量,曾诱发白血病和肝癌、骨癌等恶性肿瘤。其后种种因辐射而诱发的疾病相继发现,引起了人们对辐射危害的关注。
辐射的知识
1896年贝克勒尔在研究轴矿的荧光现象时发现轴盐矿发射出类似X射线的穿透性辐射。两年之后,法国物理学家居里夫人从轴矿中相继发现的另外两个能发射射线的新元素-钋和镭。居里夫人称这种能自发释出射线的性质为放射性。
辐射分为两类。一类是电离辐射,这是指α(阿尔法)、β(贝塔)、γ(伽马)、X和中子等射线。这些射线能够直接或间接地使物质电离(即原子或分子获得或失去电子而成为离子)。电离辐射按粒子带电情况又可分为带电粒子辐射(如α、β、粒子)和不带电粒子辐射(如中子、X和γ射线)。另一类是非电离辐射,如可见光、紫外线、声辐射、热辐射和低能电磁辐射。
α、β、γ、中子和X射线有些什么特点?
α粒子:是高速运动的带正电的氦原子核。它的质量大、电荷多,电离本领大。但穿透能力差,在空气中的射程只有1~2厘米,通常用一张纸就可以挡住。
β射线:是高速运动的电子流。它带付电荷,质量很小,贯穿本领比α粒子强,电离能力比α粒子弱。β射线在空气中的射程因其能量不同而异,一般为几米。一通常用一般的金属板或有一定厚度的有机玻璃版、塑料版就可以较好地阻挡β射线对人的照射。
γ射线:是波长很短的高能电磁波。它不带电,不具有直接电离的功能,但可以通过和物质的相互作用间接引起电离效应。γ射线具有很强的穿透能力,在空气中的射程通常为几百米。要想有效地阻挡γ射线,一般需要采用厚的混凝土墙或重金属(如铁、铅)板块。
中子射线:是由中性粒子组成的粒子流。不带电,穿透能力强。它像γ射线一样可通过和物质的相互作用产生的次级粒子间接地使物质电离。通常将中子按其能量由低到高分为热中子()、慢中子、中能中子、快中子、高能中子(大于10兆电子伏)。日常使用的中子源(如镅-铍中子源和钋-铍中子源)或某些加速器存在中子防护问题。
X射线:在各种放射线中,人们通常解最多的就是X射线。它和γ射线一样,是一种高能电磁辐射,有较强的穿透能力,且只有通过与物质相互作用,才能使物质间接地产生电离效应。它与γ射线的不同之处是能量较低,通常是高速电子轰击的金属靶产生的,不是由放射性核素自发衰变释放出的。一般需要采用重金属板块来屏蔽X射线。但对低能量的软X射线(如来自电视机和计算机的低能量软X射线),电视机或计算机的显示屏就能很好地对它加以屏蔽。
什么是放射性活度、半衰期、辐射剂量?
(1)放射性活度的单位是贝可勒尔,简称贝可,符号为Bq。1贝可就是1秒钟发生1个衰变。早期使用的活度单位为居里(Ci),1Ci=37亿Bq。
(2)放射性半衰期是放射性核素因放射性衰变而使其活度降低到原来的一半所经过的时间。一般来说,天然放射性核素的半衰期较长,而多数人工放射性核素的半衰期都较短。
(3)最常用的辐射剂量有3个:吸收剂量、当量剂量和有效剂量。
吸收剂量:是指单位质量的组织或器官吸收的辐射能量大小。吸收剂量的单位为戈瑞(Gy),1Gy相当于辐射授予每千克质量组织或器官的能量为1焦耳。早期使用的吸收剂量单位为拉德(rad为),1Gy=100rad。
吸收剂量是用来量度电离辐射与物质相互作用时,单位质量物质吸收辐射能量多少的一个物理量。在正常情况下,吸收剂量愈大,危害亦愈大。吸收剂量适用于任何类型