大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)第九章

1、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè) 第九章第九章 空氣中放射性污染監(jiān)測(cè)空氣中放射性污染監(jiān)測(cè) 在環(huán)境空氣中，由于自然原因或人為原因，存在在環(huán)境空氣中，由于自然原因或人為原因，存在 著放射性輻射。隨著原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，放射性著放射性輻射。隨著原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，放射性 廢物排放量不斷增加，廢物排放量不斷增加，核爆炸試驗(yàn)和核事故核爆炸試驗(yàn)和核事故時(shí)有發(fā)時(shí)有發(fā) 生，生，放射性物質(zhì)放射性物質(zhì)在國(guó)防、醫(yī)學(xué)、科研和民用等領(lǐng)域在國(guó)防、醫(yī)學(xué)、科研和民用等領(lǐng)域的的 應(yīng)用應(yīng)用不斷擴(kuò)大，有可能使不斷擴(kuò)大，有可能使大氣中放射性水平超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)大氣中放射性水平超過(guò)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的劑量限值，導(dǎo)致放射性污染，危害人體和生規(guī)定的劑量限值，導(dǎo)致放射性污

2、染，危害人體和生 物。物。 第一節(jié)第一節(jié) 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 一、放射性一、放射性 一）放射性衰變的類型一）放射性衰變的類型 1.1.衰變衰變 衰變是衰變是不穩(wěn)定重核不穩(wěn)定重核（一般原子序數(shù)大于（一般原子序數(shù)大于8282）自）自 發(fā)放出發(fā)放出4He4He核（核（粒子）粒子）的過(guò)程。如的過(guò)程。如226Ra226Ra的的衰變可衰變可 寫(xiě)成：寫(xiě)成： 226Ra222Rn + 4He 粒子的質(zhì)量大，速度小粒子的質(zhì)量大，速度小，照射物質(zhì)時(shí)易使其原，照射物質(zhì)時(shí)易使其原 子、分子發(fā)生電離或激發(fā)，但穿透能力小，子、分子發(fā)生電離或激發(fā)，但穿透能力小，只能穿過(guò)只能穿過(guò) 皮膚的角質(zhì)層。皮膚的角質(zhì)層。 2.2.衰變衰變

3、 衰變是放射性核素衰變是放射性核素放射放射粒子（即快速電子）粒子（即快速電子） 的過(guò)程的過(guò)程，它是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子發(fā)生互變的結(jié)果。，它是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子發(fā)生互變的結(jié)果。 衰變可分為衰變可分為負(fù)負(fù)衰變、衰變、正正衰變和衰變和電子俘獲電子俘獲三種類三種類 型。型。 （1 1）-衰變衰變 - -衰變是核素中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子并衰變是核素中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子并放出一個(gè)放出一個(gè) -粒子和中微子粒子和中微子的過(guò)程。的過(guò)程。-粒子粒子實(shí)際上是帶一個(gè)單實(shí)際上是帶一個(gè)單 位位負(fù)電荷的電子負(fù)電荷的電子。 射線的射線的電子速度比電子速度比射線高射線高1010倍以上倍以上，其穿透，其穿透 能力較強(qiáng)，在空氣中能力較強(qiáng)，

4、在空氣中能穿透幾米至幾十米能穿透幾米至幾十米才被吸收。才被吸收。 與物質(zhì)作用時(shí)可使其原子電離，也與物質(zhì)作用時(shí)可使其原子電離，也能灼傷皮膚能灼傷皮膚。 （2 2）+衰變衰變 核素中質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶硬⒑怂刂匈|(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶硬l(fā)射正電子和中微子發(fā)射正電子和中微子的的 過(guò)程。過(guò)程。 （3 3）電子俘獲）電子俘獲 不穩(wěn)定的不穩(wěn)定的原子核俘獲一個(gè)核外電子原子核俘獲一個(gè)核外電子，使核中的質(zhì)，使核中的質(zhì) 子轉(zhuǎn)變成中子并子轉(zhuǎn)變成中子并放出一個(gè)中微子放出一個(gè)中微子的過(guò)程。的過(guò)程。 3.3.衰變衰變 射線是射線是原子核從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)或者原子核從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)或者 基態(tài)時(shí)所放射的電磁輻射基態(tài)時(shí)所放射的電

5、磁輻射。這種躍遷對(duì)原子核的原子。這種躍遷對(duì)原子核的原子 序數(shù)和原子質(zhì)量數(shù)都沒(méi)影響，故稱為同質(zhì)異能躍遷。序數(shù)和原子質(zhì)量數(shù)都沒(méi)影響，故稱為同質(zhì)異能躍遷。 某些某些不穩(wěn)定的不穩(wěn)定的核素經(jīng)過(guò)核素經(jīng)過(guò)或或衰變后衰變后仍處于高能狀態(tài)仍處于高能狀態(tài) ，很快（約，很快（約10-1310-13秒）秒）再發(fā)射出再發(fā)射出射線射線而達(dá)穩(wěn)定態(tài)。而達(dá)穩(wěn)定態(tài)。 射線是一種射線是一種波長(zhǎng)波長(zhǎng)很短的電磁波（約為很短的電磁波（約為0.0070.007 0.1nm0.1nm），故），故穿透能力極強(qiáng)穿透能力極強(qiáng)，它與物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生光電，它與物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生光電 效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)生成效應(yīng)等。效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)生成效應(yīng)等。

6、二）放射性活度和半衰期二）放射性活度和半衰期 1.1.放射性活度（強(qiáng)度）放射性活度（強(qiáng)度） 放射性活度系指放射性活度系指單位時(shí)間單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目核衰變的數(shù)目。 可表示為：可表示為： 式中：式中：A A放射性活度，放射性活度，s-1s-1。活度單位的專門名稱為?；疃葐挝坏膶ｉT名稱為 貝可，用符號(hào)貝可，用符號(hào)BqBq表示。表示。1Bq=1s-11Bq=1s-1。 N N某時(shí)刻的核素?cái)?shù)；某時(shí)刻的核素?cái)?shù)； t t時(shí)間，時(shí)間，s s； 衰變常數(shù)衰變常數(shù)，表示放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)的，表示放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)的 衰變幾率。衰變幾率。 2.2.半衰期半衰期 當(dāng)放射性核素因衰變而減少到原來(lái)的

7、一半時(shí)所需當(dāng)放射性核素因衰變而減少到原來(lái)的一半時(shí)所需 的時(shí)間稱為的時(shí)間稱為半衰期（半衰期（T T1/21/2）。衰變常數(shù)（）。衰變常數(shù)（）與半衰與半衰 期有下列關(guān)系：期有下列關(guān)系： 三）核反應(yīng)三）核反應(yīng) 所謂核反應(yīng)，是指用所謂核反應(yīng)，是指用快速粒子打擊靶核快速粒子打擊靶核而而產(chǎn)生新產(chǎn)生新 核核（核產(chǎn)物）（核產(chǎn)物）和另一粒子和另一粒子的過(guò)程。的過(guò)程。 二、照射量和劑量二、照射量和劑量 照射量和劑量都是照射量和劑量都是表征放射性粒子與物質(zhì)作用后表征放射性粒子與物質(zhì)作用后 產(chǎn)生的效應(yīng)及其量度產(chǎn)生的效應(yīng)及其量度的術(shù)語(yǔ)。的術(shù)語(yǔ)。 一）照射量一）照射量 照射量被定義為：照射量被定義為： 式中：式中：d d

8、Q Q或或x x射線射線在空氣中在空氣中完全被阻止完全被阻止時(shí)，引起時(shí)，引起質(zhì)質(zhì) 量為量為d dm m的某一體積單元的的某一體積單元的空氣電離空氣電離所所產(chǎn)生的帶電產(chǎn)生的帶電 粒子粒子（正的或負(fù)的）的總電量值，（正的或負(fù)的）的總電量值，C C； 二）吸收劑量二）吸收劑量 它用于表示在電離輻射與物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)它用于表示在電離輻射與物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)單單 位質(zhì)量的物質(zhì)吸收電離輻射能量大小位質(zhì)量的物質(zhì)吸收電離輻射能量大小的物理量。的物理量。 三）劑量當(dāng)量三）劑量當(dāng)量 劑量當(dāng)量定義為，在劑量當(dāng)量定義為，在生物機(jī)體生物機(jī)體組織內(nèi)所考慮的組織內(nèi)所考慮的一個(gè)一個(gè) 體積單元上吸收劑量、品質(zhì)因數(shù)和所用修正因

9、數(shù)的乘體積單元上吸收劑量、品質(zhì)因數(shù)和所用修正因數(shù)的乘 積積，即：，即： H = DQN 式中：式中：D吸收劑量，吸收劑量，Gy； Q品質(zhì)因數(shù)，其值決定于導(dǎo)致電離粒子的初品質(zhì)因數(shù)，其值決定于導(dǎo)致電離粒子的初 始動(dòng)能、種類及照射類型等；始動(dòng)能、種類及照射類型等； N所有其他修正因數(shù)的乘積。所有其他修正因數(shù)的乘積。 應(yīng)用應(yīng)用劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量來(lái)描述來(lái)描述人體人體所受各種電離輻射的所受各種電離輻射的危危 害程度害程度，可以表達(dá)不同種類的射線在不同能量及不同，可以表達(dá)不同種類的射線在不同能量及不同 照射條件下所引起生物效應(yīng)的差異。照射條件下所引起生物效應(yīng)的差異。 第二節(jié)第二節(jié) 大氣環(huán)境中的放射性大氣環(huán)境中

10、的放射性 一、大氣中放射性的來(lái)源及分布一、大氣中放射性的來(lái)源及分布 一）天然放射性的來(lái)源一）天然放射性的來(lái)源 1.1.宇宙射線及其產(chǎn)生的放射性核素宇宙射線及其產(chǎn)生的放射性核素 宇宙射線是一種從宇宙射線是一種從宇宙空間射到地面來(lái)的射線宇宙空間射到地面來(lái)的射線， 由由初級(jí)初級(jí)宇宙射線和宇宙射線和次級(jí)次級(jí)宇宙射線組成宇宙射線組成。 初級(jí)宇宙射線：初級(jí)宇宙射線：指從宇宙空間射到地球指從宇宙空間射到地球大氣層的大氣層的 高能輻射高能輻射。主要成分為。主要成分為質(zhì)子質(zhì)子（83838989) )、粒子粒子 (10(101515) )，以及原子序數(shù)，以及原子序數(shù)3 3的的輕核和高能電子輕核和高能電子(1(1

11、2 2) )。這種射線能量很高，可達(dá)。這種射線能量很高，可達(dá)1020MeV1020MeV以上。以上。 次級(jí)宇宙射線：次級(jí)宇宙射線：初級(jí)初級(jí)寧宙射線進(jìn)入大氣層后寧宙射線進(jìn)入大氣層后與空與空 氣氣中的中的原子核原子核相互相互碰撞碰撞，引起核反應(yīng)引起核反應(yīng)并產(chǎn)生一系列其并產(chǎn)生一系列其 他粒子，通過(guò)這些粒子自身轉(zhuǎn)變或進(jìn)一步與周圍物質(zhì)他粒子，通過(guò)這些粒子自身轉(zhuǎn)變或進(jìn)一步與周圍物質(zhì) 發(fā)生作用。發(fā)生作用。由介子由介子( (約約7070) )、核子和電子核子和電子( (約約3030) )組組 成。次級(jí)宇宙射線成。次級(jí)宇宙射線能量比初級(jí)能量比初級(jí)宇宙射線宇宙射線低低。 由由宇宙射線宇宙射線與與大氣層中的核素發(fā)生

12、反應(yīng)大氣層中的核素發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的放產(chǎn)生的放 射性核素有多種，其中射性核素有多種，其中具有代表性的具有代表性的有有14N(14N(n n，T T)12C)12C 反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)生的3H3H( (T T) )，14N(14N(n n，P P) 14C) 14C反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)生的14C14C。 2.2.天然系列放射性核素天然系列放射性核素 多數(shù)多數(shù)天然放射性核素在天然放射性核素在地球形成時(shí)期地球形成時(shí)期就存在于地就存在于地 殼中，經(jīng)過(guò)地球漫長(zhǎng)的演化，母體與子體之間已達(dá)到殼中，經(jīng)過(guò)地球漫長(zhǎng)的演化，母體與子體之間已達(dá)到 放射性平衡，從而建立了放射性核素系列。該系列有放射性平衡，從而建立了放射性核素系

13、列。該系列有 三個(gè)，三個(gè)，即鈾系，即鈾系，其母體其母體238U238U；錒系錒系，其母體是，其母體是235U235U； 釷系釷系，其母體是，其母體是232Th232Th。這些母體具有極長(zhǎng)的半衰期；。這些母體具有極長(zhǎng)的半衰期； 每一系列中部含有放射性氣體每一系列中部含有放射性氣體RnRn核素。核素。 二）人為放射性污染的來(lái)源二）人為放射性污染的來(lái)源 引起大氣環(huán)境放射性污染的主要來(lái)源是引起大氣環(huán)境放射性污染的主要來(lái)源是生產(chǎn)和應(yīng)生產(chǎn)和應(yīng) 用用放射性物質(zhì)的放射性物質(zhì)的單位單位所排出的所排出的放射性廢氣放射性廢氣，以及，以及核武核武 器爆炸、核事故器爆炸、核事故等產(chǎn)生的放射性物質(zhì)。等產(chǎn)生的放射性物質(zhì)。

14、1.1.核試驗(yàn)及航天事故核試驗(yàn)及航天事故 包括包括大氣層大氣層核試驗(yàn)、核試驗(yàn)、地下地下核試驗(yàn)核試驗(yàn)冒頂冒頂事故，以及事故，以及 外層空間外層空間核動(dòng)力航天器核動(dòng)力航天器事故等。其事故等。其核裂變產(chǎn)物核裂變產(chǎn)物包括包括200200 多種放射性核素多種放射性核素，如，如90Sr90Sr、137Cs137Cs、131I131I、239Pu239Pu等。等。 核爆炸核爆炸，尤其是發(fā)生在大氣層中的核爆炸，會(huì)形，尤其是發(fā)生在大氣層中的核爆炸，會(huì)形 成成百萬(wàn)度的高溫百萬(wàn)度的高溫火球，使其中的火球，使其中的裂變碎片裂變碎片及卷進(jìn)火球及卷進(jìn)火球 的的塵埃等變?yōu)檎羝麎m埃等變?yōu)檎羝?，溫度逐漸降低，便，溫度逐漸降低，

15、便凝結(jié)成微粒凝結(jié)成微?；蚧?附著附著在其他塵粒上而形成在其他塵粒上而形成放射性氣溶膠放射性氣溶膠。粒徑粒徑2525m m 的氣溶膠粒子，可長(zhǎng)期飄浮在大氣中，稱為放射性塵的氣溶膠粒子，可長(zhǎng)期飄浮在大氣中，稱為放射性塵 埃。放射性塵埃埃。放射性塵埃在大氣平流層在大氣平流層的的滯留滯留時(shí)間為時(shí)間為0.30.33 3 年。對(duì)流層中年。對(duì)流層中的氣溶膠粒子沉降時(shí)間為的氣溶膠粒子沉降時(shí)間為幾天到幾個(gè)幾天到幾個(gè) 月。月。 2.2.核工業(yè)核工業(yè) 原子能反應(yīng)堆、核電站等設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中要排原子能反應(yīng)堆、核電站等設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中要排 放含核裂變產(chǎn)物的放含核裂變產(chǎn)物的“三廢三廢”，特別是在發(fā)生事故時(shí)，特別是在發(fā)生事

16、故時(shí)， 將會(huì)有大量放射性物質(zhì)泄漏到環(huán)境中去，造成嚴(yán)重的將會(huì)有大量放射性物質(zhì)泄漏到環(huán)境中去，造成嚴(yán)重的 污染事故。如前蘇聯(lián)污染事故。如前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站切爾諾貝利核電站事故等。事故等。 3.3.放射性礦產(chǎn)的開(kāi)采和冶煉放射性礦產(chǎn)的開(kāi)采和冶煉 在在鈾、稀土金屬鈾、稀土金屬等礦產(chǎn)開(kāi)采、提煉過(guò)程中，其排等礦產(chǎn)開(kāi)采、提煉過(guò)程中，其排 放的放的“三廢三廢”中含有鈾、釷、氡等放射性核素將對(duì)中含有鈾、釷、氡等放射性核素將對(duì) 局部地區(qū)的大氣造成污染。局部地區(qū)的大氣造成污染。 三）放射性核素的分布三）放射性核素的分布 大多數(shù)大多數(shù)放射性核素均放射性核素均可出現(xiàn)可出現(xiàn)在大氣中但在大氣中但主要是主要是 氡的同位素氡

17、的同位素，特別是，特別是222Rn222Rn。氡是鐳的衰變產(chǎn)物，能從。氡是鐳的衰變產(chǎn)物，能從 含鐳的巖石、土壤、水體和建筑材料中含鐳的巖石、土壤、水體和建筑材料中逸散到大氣逸散到大氣。 其衰變產(chǎn)物是金屬元素，極易附著于氣溶膠顆粒上。其衰變產(chǎn)物是金屬元素，極易附著于氣溶膠顆粒上。 二、放射性污染的危害二、放射性污染的危害 一）放射性物質(zhì)進(jìn)入人體的途徑一）放射性物質(zhì)進(jìn)入人體的途徑 放射性物質(zhì)可通過(guò)放射性物質(zhì)可通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚或粘膜呼吸道、消化道、皮膚或粘膜 等三種途徑等三種途徑進(jìn)入人體。進(jìn)入人體。 二）放射性的危害二）放射性的危害 、射線照射人體后，常引起肌體射線照射人體后，常引起肌體細(xì)胞

18、分細(xì)胞分 子、原子電離子、原子電離，使組織的某些大分子結(jié)構(gòu)被破壞，如，使組織的某些大分子結(jié)構(gòu)被破壞，如 使使蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)及及核糖核酸或脫氧核糖核酸分子鏈斷裂核糖核酸或脫氧核糖核酸分子鏈斷裂等而等而 造成組織破壞。造成組織破壞。 輻射損傷還會(huì)產(chǎn)生輻射損傷還會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)期效應(yīng)、驅(qū)體效應(yīng)和遺傳效遠(yuǎn)期效應(yīng)、驅(qū)體效應(yīng)和遺傳效 應(yīng)。應(yīng)。 遠(yuǎn)期效應(yīng)：遠(yuǎn)期效應(yīng)：指急性指急性照射后若干時(shí)間照射后若干時(shí)間或較低劑量照或較低劑量照 射后數(shù)月或數(shù)年射后數(shù)月或數(shù)年才發(fā)生病變才發(fā)生病變。 驅(qū)體效應(yīng)：驅(qū)體效應(yīng)：導(dǎo)致受照射者導(dǎo)致受照射者發(fā)生白血病、白內(nèi)障、發(fā)生白血病、白內(nèi)障、 癌癥及壽命縮短等損傷癌癥及壽命縮短等損傷效應(yīng)。效應(yīng)。

19、 遺傳效應(yīng)遺傳效應(yīng)：在：在下一代或幾代后才顯示損傷下一代或幾代后才顯示損傷效應(yīng)。效應(yīng)。 三、放射性輻射的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)三、放射性輻射的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 一）空氣中放射性輻射的限制值一）空氣中放射性輻射的限制值 放射性核素在放射性放射性核素在放射性工作場(chǎng)所以外地區(qū)空氣中工作場(chǎng)所以外地區(qū)空氣中的的 限限 制濃度，按表制濃度，按表9-29-2的的最大容許濃度乘以最大容許濃度乘以表表9-39-3所列的所列的比比 值值 進(jìn)行控制。進(jìn)行控制。 二）放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)二）放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 第三節(jié)第三節(jié) 大氣放射性監(jiān)測(cè)大氣放射性監(jiān)測(cè) 一、放射性檢測(cè)儀器一、放射性檢測(cè)儀器 最常用最常用的檢測(cè)器有三類，即的檢測(cè)器有三類，即電

20、離型電離型檢測(cè)器、檢測(cè)器、閃爍閃爍 檢測(cè)器和檢測(cè)器和半導(dǎo)體檢測(cè)器。半導(dǎo)體檢測(cè)器。 一）電離型檢測(cè)器一）電離型檢測(cè)器 電離型檢測(cè)器是電離型檢測(cè)器是利用射線通過(guò)氣體利用射線通過(guò)氣體介質(zhì)時(shí)，使氣體介質(zhì)時(shí)，使氣體 發(fā)生電離發(fā)生電離的原理制成的探測(cè)器。有的原理制成的探測(cè)器。有電流電離室、正比計(jì)電流電離室、正比計(jì) 數(shù)管和蓋革計(jì)數(shù)管三種數(shù)管和蓋革計(jì)數(shù)管三種。電流電離室適用于測(cè)量強(qiáng)放射。電流電離室適用于測(cè)量強(qiáng)放射 性；正比計(jì)數(shù)管和蓋革計(jì)數(shù)管則適于測(cè)量弱放射性。性；正比計(jì)數(shù)管和蓋革計(jì)數(shù)管則適于測(cè)量弱放射性。 1.1.電流電離室電流電離室 電流電離室的工作原理電流電離室的工作原理是，是，A A、B B是兩塊平行的

21、是兩塊平行的金金 屬屬 板板，加于兩板間的電壓為，加于兩板間的電壓為V VABAB（可變），室內(nèi)充空氣或（可變），室內(nèi)充空氣或 其他氣體。當(dāng)有其他氣體。當(dāng)有射線射線進(jìn)入電離室時(shí)，則氣體進(jìn)入電離室時(shí)，則氣體電離電離產(chǎn)生的產(chǎn)生的 正離子和電子正離子和電子在外加電場(chǎng)作用下，分別在外加電場(chǎng)作用下，分別向異極移動(dòng)向異極移動(dòng)，電，電 阻阻R R上即有電流通過(guò)。開(kāi)始時(shí)，隨電壓增大電流不斷上上即有電流通過(guò)。開(kāi)始時(shí)，隨電壓增大電流不斷上 升，待電離產(chǎn)生的離子全部被收集后，相應(yīng)的電流達(dá)到升，待電離產(chǎn)生的離子全部被收集后，相應(yīng)的電流達(dá)到 飽和值，如進(jìn)一步有限地增加電壓，則電流不再增加，飽和值，如進(jìn)一步有限地增加電壓

22、，則電流不再增加， 達(dá)到達(dá)到飽和電流飽和電流時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓稱為時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓稱為飽和電壓飽和電壓，飽和電壓范，飽和電壓范 圍（圍（BCBC段）稱為電流電離室的工作區(qū)。段）稱為電流電離室的工作區(qū)。 2.2.正比計(jì)數(shù)管正比計(jì)數(shù)管 這種檢測(cè)器在這種檢測(cè)器在電流電流- -電壓電壓關(guān)系曲線中的正比區(qū)（關(guān)系曲線中的正比區(qū)（CDCD 段）段）工作。工作。在此段，電離電流突破飽和值，隨電壓增加在此段，電離電流突破飽和值，隨電壓增加 繼續(xù)增大。這是由于在這樣的工作電壓下，能使繼續(xù)增大。這是由于在這樣的工作電壓下，能使初級(jí)電初級(jí)電 離離產(chǎn)生的電子在收集極附近高度加速，并在前進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的電子在收集極附近高度加速，并在

23、前進(jìn)過(guò)程中 圖圖9-2 9-2 電離室原理示意圖電離室原理示意圖 圖圖9-3 9-3 、粒子電離作用與外加電壓關(guān)系曲線粒子電離作用與外加電壓關(guān)系曲線 與氣體碰撞，使之發(fā)生與氣體碰撞，使之發(fā)生次級(jí)電離次級(jí)電離，而次級(jí)電子又可能再，而次級(jí)電子又可能再 與氣體碰撞發(fā)生與氣體碰撞發(fā)生三級(jí)電離三級(jí)電離，如此形成，如此形成“電子雪崩電子雪崩”，使，使 電流放大倍數(shù)達(dá)電流放大倍數(shù)達(dá)104104左右。由于左右。由于輸出脈沖大小正比于入輸出脈沖大小正比于入 射粒子的初始電離能射粒子的初始電離能，故定名為正比計(jì)數(shù)管。，故定名為正比計(jì)數(shù)管。 3.3.蓋革（蓋革（GMGM）計(jì)數(shù)管）計(jì)數(shù)管 在一密閉在一密閉玻璃管玻璃管

24、中間固定一中間固定一條細(xì)絲條細(xì)絲作為作為陽(yáng)極陽(yáng)極，管，管 內(nèi)內(nèi) 壁涂一層導(dǎo)電物質(zhì)壁涂一層導(dǎo)電物質(zhì)或另放進(jìn)一或另放進(jìn)一金屬圓筒金屬圓筒作為作為陰極陰極，內(nèi)充內(nèi)充 約約1/51/5大氣壓的大氣壓的惰性惰性氣體和少量氣體和少量猝滅氣體猝滅氣體（如乙醇、二（如乙醇、二 乙醚、溴等）。猝滅氣體的作用是防止計(jì)數(shù)管在一次放乙醚、溴等）。猝滅氣體的作用是防止計(jì)數(shù)管在一次放 電后發(fā)生連續(xù)放電。電后發(fā)生連續(xù)放電。 圖圖9-49-4 蓋革計(jì)數(shù)管蓋革計(jì)數(shù)管 二）閃爍檢測(cè)器二）閃爍檢測(cè)器 當(dāng)射線照在閃爍體上時(shí)，便發(fā)射出當(dāng)射線照在閃爍體上時(shí)，便發(fā)射出熒光光子熒光光子，利，利 用用 光導(dǎo)和反光材料等將大部分光子收集在光導(dǎo)和

25、反光材料等將大部分光子收集在光電倍增管光電倍增管的光的光 陰極上。光子在陰極上打出陰極上。光子在陰極上打出光電子光電子，經(jīng)過(guò)倍增放大后在，經(jīng)過(guò)倍增放大后在 陽(yáng)極上產(chǎn)生陽(yáng)極上產(chǎn)生電壓脈沖電壓脈沖。 1.1.閃爍體；閃爍體；2.2.光電倍增管；光電倍增管；8.8.光導(dǎo)材料；光導(dǎo)材料；9.9.暗盒；暗盒； 圖圖9-5 9-5 閃爍檢測(cè)器測(cè)量裝置閃爍檢測(cè)器測(cè)量裝置 三）半導(dǎo)體檢測(cè)器三）半導(dǎo)體檢測(cè)器 當(dāng)放射性粒子射入這種元件后，產(chǎn)生當(dāng)放射性粒子射入這種元件后，產(chǎn)生電子電子- -空穴對(duì)空穴對(duì) ，電子和空穴受，電子和空穴受外加電場(chǎng)外加電場(chǎng)的作用，分別向的作用，分別向兩極運(yùn)動(dòng)兩極運(yùn)動(dòng)，并，并 被電極所收集，從

26、而產(chǎn)生被電極所收集，從而產(chǎn)生脈沖電流脈沖電流，再經(jīng)放大后，由多，再經(jīng)放大后，由多 道分析器或計(jì)數(shù)器記錄。道分析器或計(jì)數(shù)器記錄。 圖圖9-6 9-6 半導(dǎo)體檢測(cè)器工作原理半導(dǎo)體檢測(cè)器工作原理 二、監(jiān)測(cè)對(duì)象與內(nèi)容二、監(jiān)測(cè)對(duì)象與內(nèi)容 1.1.監(jiān)測(cè)對(duì)象監(jiān)測(cè)對(duì)象 按照監(jiān)測(cè)對(duì)象可分為：按照監(jiān)測(cè)對(duì)象可分為： 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)：即對(duì)放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應(yīng)用單位：即對(duì)放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應(yīng)用單位內(nèi)內(nèi) 部部 工作區(qū)域所作的監(jiān)測(cè)；工作區(qū)域所作的監(jiān)測(cè)； 個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)：即對(duì)放射性專業(yè)工作人員或公：即對(duì)放射性專業(yè)工作人員或公 眾眾 作內(nèi)照射和外照射的劑量監(jiān)測(cè)；作內(nèi)照射和外照射的劑量監(jiān)測(cè)； 環(huán)境監(jiān)測(cè)環(huán)境監(jiān)測(cè)：即對(duì)放射性

27、生產(chǎn)和應(yīng)用單位：即對(duì)放射性生產(chǎn)和應(yīng)用單位外部外部空空 氣氣 環(huán)境所作的監(jiān)測(cè)。環(huán)境所作的監(jiān)測(cè)。 根據(jù)主要測(cè)定的核素可劃分為：根據(jù)主要測(cè)定的核素可劃分為： 放射性核素放射性核素：即：即239Pu239Pu、226Ra226Ra、224Ra224Ra、 222Rn222Rn、210Po210Po、222Th222Th、234U234U和和235U235U； 放射性核素放射性核素：即：即3H3H、90Sr90Sr、89Sr89Sr、134Cs134Cs、 137Cs137Cs、131I131I和和60Co60Co。 2.2.監(jiān)測(cè)內(nèi)容監(jiān)測(cè)內(nèi)容 放射源強(qiáng)度、半衰期、射線種類及能量；放射源強(qiáng)度、半衰期、射線

28、種類及能量； 大氣環(huán)境中放射性物質(zhì)含量、放射性強(qiáng)度、空大氣環(huán)境中放射性物質(zhì)含量、放射性強(qiáng)度、空 間照射量或電離輻射劑量。間照射量或電離輻射劑量。 三、放射性監(jiān)測(cè)方法三、放射性監(jiān)測(cè)方法 對(duì)大氣環(huán)境樣品進(jìn)行對(duì)大氣環(huán)境樣品進(jìn)行放射性測(cè)量和對(duì)非放射性環(huán)放射性測(cè)量和對(duì)非放射性環(huán) 境樣品監(jiān)測(cè)過(guò)程一樣境樣品監(jiān)測(cè)過(guò)程一樣，也是經(jīng)過(guò)樣品采集、樣品預(yù)處理，也是經(jīng)過(guò)樣品采集、樣品預(yù)處理 和選擇適宜方法、儀器測(cè)定三個(gè)過(guò)程。和選擇適宜方法、儀器測(cè)定三個(gè)過(guò)程。 一）樣品采集一）樣品采集 1.1.放射性沉降物的采集放射性沉降物的采集 沉降物沉降物包括干沉降物和濕沉降物包括干沉降物和濕沉降物，主要來(lái)源于大，主要來(lái)源于大 氣層

29、核爆炸所產(chǎn)生的放射性塵埃，小部分來(lái)源于人工放氣層核爆炸所產(chǎn)生的放射性塵埃，小部分來(lái)源于人工放 射性微粒。射性微粒。 （1 1）干沉降物的采集）干沉降物的采集 對(duì)于放射性干沉降物樣品可用對(duì)于放射性干沉降物樣品可用水盤法、粘紙法、水盤法、粘紙法、 高高 罐法等方法采集罐法等方法采集。 水盤法水盤法：用：用不銹鋼不銹鋼或或聚乙烯塑料聚乙烯塑料制制圓形水盤圓形水盤采集采集 沉沉 降物，盤內(nèi)裝有降物，盤內(nèi)裝有適量稀酸適量稀酸，沉降物過(guò)少的地區(qū)再酌加數(shù)，沉降物過(guò)少的地區(qū)再酌加數(shù) 毫克硝酸鍶或氯化鍶載體。將水盤置于毫克硝酸鍶或氯化鍶載體。將水盤置于采樣點(diǎn)暴露采樣點(diǎn)暴露24h24h， 應(yīng)始終保持盤底有水。應(yīng)始

30、終保持盤底有水。 粘紙法粘紙法：系用涂一層：系用涂一層粘性油粘性油（松香加蓖麻油松香加蓖麻油等）的等）的 濾紙貼在圓形盤底濾紙貼在圓形盤底部部（涂油面向外），放在采樣點(diǎn)暴露（涂油面向外），放在采樣點(diǎn)暴露 24h24h。 高罐法：高罐法：系用一系用一不銹鋼或聚乙烯圓柱形罐不銹鋼或聚乙烯圓柱形罐暴露于空暴露于空 氣中采集沉降物。氣中采集沉降物。 （2 2）濕沉降物的采集）濕沉降物的采集 濕沉降物系指濕沉降物系指隨雨（雪）降落的沉降物隨雨（雪）降落的沉降物。其采集方。其采集方 法除法除上述方法外上述方法外，常用一種能同時(shí)對(duì)雨水中核素進(jìn)行濃，常用一種能同時(shí)對(duì)雨水中核素進(jìn)行濃 集集的的采樣器采樣器。欲收

31、集。欲收集核素核素被離子交換樹(shù)脂被離子交換樹(shù)脂吸附濃集吸附濃集后，后， 再進(jìn)行再進(jìn)行洗脫洗脫，收集洗脫液進(jìn)一步作放射性核素分離。，收集洗脫液進(jìn)一步作放射性核素分離。 也可以將樹(shù)脂從柱中取出，經(jīng)烘干、灰化。也可以將樹(shù)脂從柱中取出，經(jīng)烘干、灰化。 1.1.漏斗蓋；漏斗蓋；2.2.漏斗；漏斗；3.3.離子交換柱；離子交換柱；4.4.濾紙漿；濾紙漿； 5.5.陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；6.6.陰離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂 圖圖9-7 9-7 離子交換樹(shù)脂濕沉降物采集器離子交換樹(shù)脂濕沉降物采集器 2.2.放射性氣溶膠的采集放射性氣溶膠的采集 這種樣品的采集常用這種樣品的采集常用濾料阻留濾料阻留采樣

32、法，其原理與采樣法，其原理與 大大 氣中顆粒物的采集相同。氣中顆粒物的采集相同。 對(duì)于被對(duì)于被3H3H污染污染的空氣，因其在空氣中主要存在形的空氣，因其在空氣中主要存在形 態(tài)態(tài) 是是HTOHTO，所以除吸附法外，還常用，所以除吸附法外，還常用冷阱法收集冷阱法收集空氣中的空氣中的 水蒸氣水蒸氣作為試樣。作為試樣。 二）樣品預(yù)處理二）樣品預(yù)處理 對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理的目的是將對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理的目的是將樣品處理成適于測(cè)樣品處理成適于測(cè) 量的狀態(tài)量的狀態(tài)，將樣品的欲測(cè)，將樣品的欲測(cè)核素轉(zhuǎn)變成適于測(cè)量的形態(tài)核素轉(zhuǎn)變成適于測(cè)量的形態(tài)并并 進(jìn)行進(jìn)行富集富集，以及，以及去除干擾核素去除干擾核素。 1.1.衰變法衰

33、變法 采樣后，將其放置一段時(shí)間采樣后，將其放置一段時(shí)間，讓樣品中一些短壽，讓樣品中一些短壽 命命 的的非欲測(cè)核素衰變除去非欲測(cè)核素衰變除去，然后再進(jìn)行放射性測(cè)量，然后再進(jìn)行放射性測(cè)量。 2.2.共沉淀法共沉淀法 加入加入毫克數(shù)量級(jí)與欲分離放射性毫克數(shù)量級(jí)與欲分離放射性核素性質(zhì)相近的核素性質(zhì)相近的 非非 放射性元素載體放射性元素載體，則由于二者之間發(fā)生，則由于二者之間發(fā)生同晶共沉淀同晶共沉淀或或吸吸 附共沉淀附共沉淀作用，載體將放射性核素載帶下來(lái)，達(dá)到分離作用，載體將放射性核素載帶下來(lái)，達(dá)到分離 和富集的目的。例如，和富集的目的。例如，用用59Co59Co作載體共沉淀作載體共沉淀60Co60Co

34、，則，則 發(fā)發(fā) 生同晶共沉淀。生同晶共沉淀。 3.3.灰化法灰化法 對(duì)于大氣對(duì)于大氣顆粒物顆粒物樣品，可在瓷坩堝內(nèi)于樣品，可在瓷坩堝內(nèi)于500500馬弗馬弗 爐中灰化，冷卻后爐中灰化，冷卻后稱重稱重，再轉(zhuǎn)入，再轉(zhuǎn)入測(cè)量盤測(cè)量盤中測(cè)其放射性。中測(cè)其放射性。 4.4.電化學(xué)法電化學(xué)法 該方法是通過(guò)該方法是通過(guò)電解電解將放射性將放射性核素核素沉積在沉積在陰極陰極上，或上，或 以以氧化物氧化物形式沉積在形式沉積在陽(yáng)極上陽(yáng)極上。如。如Ag+Ag+、Bi2+Bi2+、Pb2+Pb2+等可以等可以 金屬形式沉積在陰極；金屬形式沉積在陰極；Pb2+Pb2+、Co2+Co2+可以氧化物的形式沉可以氧化物的形式沉

35、 積在陽(yáng)極。積在陽(yáng)極。 5.5.其他預(yù)處理方法其他預(yù)處理方法 蒸餾法、有機(jī)溶劑溶解法、溶劑萃取法、離子交換蒸餾法、有機(jī)溶劑溶解法、溶劑萃取法、離子交換 法法的原理和操作與的原理和操作與非放射非放射物質(zhì)沒(méi)有本質(zhì)差別。物質(zhì)沒(méi)有本質(zhì)差別。 三）大氣中放射性監(jiān)測(cè)三）大氣中放射性監(jiān)測(cè) 1.1.氡的測(cè)定氡的測(cè)定 222Rn222Rn是是226Ra226Ra的衰變產(chǎn)物的衰變產(chǎn)物，為一種放射性惰性氣，為一種放射性惰性氣 體。體。它與空氣作用時(shí)，能使之電離，因而它與空氣作用時(shí)，能使之電離，因而可用電離型探可用電離型探 測(cè)器測(cè)器通過(guò)測(cè)量電離電流測(cè)定其濃度；也可用通過(guò)測(cè)量電離電流測(cè)定其濃度；也可用閃爍探測(cè)器閃爍探測(cè)器 記錄由氡衰變時(shí)所釋放出的記錄由氡衰變時(shí)