核工程與核技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)性能分析

1、東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)性能分析英文題 capability analysis of channel radiationdetection systems學(xué)生姓名 專 業(yè) 核工程與核技術(shù)班 級(jí) 指導(dǎo)教師 二零一一年六月摘 要通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)能對(duì)過(guò)往人員、車輛、貨物等進(jìn)行放射性檢測(cè)，確保放射源不被任意擴(kuò)散污染人類的生存環(huán)境，通過(guò)分析通道式檢測(cè)系統(tǒng)，來(lái)研究其對(duì)放射性的甄別判斷能力，并對(duì)該系統(tǒng)做出相應(yīng)的整理和規(guī)劃，提煉了多方面科技文獻(xiàn)資料的精華，總結(jié)并向大家做出全面的講解說(shuō)明。通過(guò)本文來(lái)介紹通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用實(shí)踐對(duì)比

2、分析、甄別判斷放射性能力的研究以及該系統(tǒng)可能遇到的難題。它們和普通探測(cè)器的結(jié)構(gòu)和工作原理相類似，都是搜索和探測(cè)對(duì)象并解析出它的能譜，從而判斷出輻射源的存在，并分析得到輻射源的元素成分是怎樣的，而天然放射性中主要存在的幾種元素為鈾、釷和鉀，這是需要探測(cè)檢驗(yàn)的重點(diǎn)對(duì)象，它們的價(jià)值、它們的影響力不言而喻，我們需要做的就是嚴(yán)防它們的任意擴(kuò)散。該系統(tǒng)的研究在多方面取得重大突破和進(jìn)展，包括載體外殼的屏蔽效應(yīng)、系統(tǒng)的活度響應(yīng)、探測(cè)的能力和靈敏程度等等，此外我們還要把目光放得更加高遠(yuǎn)，因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)放射性的檢測(cè)仍然還是面臨著一些難題需要進(jìn)一步分析解決。關(guān)鍵詞：通道式； 放射性檢測(cè)系統(tǒng)； 天然放射性； 屏蔽效應(yīng)；

3、活度響應(yīng)； 探測(cè)能力abstractradiation detection system can directly detect the radiation from the past personnel, vehicles, and goods, etc, to ensure that the uncontrolled radioactive sources which are threatening the survival of the human race are not spread out. this article will study the ability of judgin

4、g the radiation through the analysis of the channel detection system, and make the corresponding consolidation and plan from refining the essence of scientific and technological literature. it will give you a summary and comprehensive explanations and instructions. now i will introduce the channel r

5、adiation detection systems structure, working principle, comparative analysis of application and practice, abilitys study of judging the radiation and difficult problems that may encounter. their structure and working principle are similar to the general detectors. they should search and detect the

6、objects, and then parse out their spectrum to determine the presence of radiation sources and to analyze what the elemental composition is like in the radiation resources. natural radioactivity is mainly made of some elements, such as uranium, thorium and potassium. they are the important target tha

7、t must be detected and tested. their values and influences are self-evident. what should we do is to prevent their uncontrolled spread. this system has majored breakthroughs and made progresses in many areas, including the shielding effect from carriers shell, the activity response of the system , d

8、etection ability and the sensitivity level and so on. in addition we must look beyond, because the detection ability of radioactivity of this system is still faced with some difficult cases those are required further analysis to resolve.key words: channel; radiation detection systems; natural radioa

9、ctivity; shielding effect; activity response; detecting ability31目 錄緒論11. 通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)31.1 檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹31.2 檢測(cè)原理及方法31.3 結(jié)構(gòu)框圖及工作檢測(cè)流程圖61.4 應(yīng)用實(shí)踐舉例、對(duì)比分析81.4.1 放射性核素活度探測(cè)閾值的測(cè)定81.4.2 研制出入口核材料檢測(cè)裝置81.4.3 對(duì)比分析102. 系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象簡(jiǎn)介及所要考慮的受影響因素合集112.1 甄別幾種天然放射性同位素需考慮的因素112.2 幾種天然放射性元素性質(zhì)簡(jiǎn)介122.2.1 鉀-40122.2.2 鈾-238122.2.3 釷-232

10、132.3 人工的幾種放射源簡(jiǎn)介132.3.1 銫-137132.3.2 鈷-60142.3.3 碘-131142.4 檢測(cè)人工輻射源需考慮的因素153. 檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)性能分析163.1 對(duì)天然放射性同位素的探測(cè)能力分析研究163.2 對(duì)人工待測(cè)放射性同位素源進(jìn)行探測(cè)能力分析研究173.2.1 試驗(yàn)分析研究條件173.2.2 試驗(yàn)分析研究需反映的參數(shù)173.2.3 試驗(yàn)分析研究方法173.2.4 試驗(yàn)研究結(jié)果193.2.5 幾種解決天然放射性甄別方法參考213.3 討論分析22結(jié)論23致 謝24參考文獻(xiàn)25附錄126附錄228附錄330緒論我們身邊可以常常發(fā)現(xiàn)它的存在放射性物質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)（ra

11、diation detection system），但它是為人類做出怎樣的貢獻(xiàn)？做出的是怎樣的事呢？本文將從研究通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)入手，依次對(duì)通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)探測(cè)放射性的工作原理進(jìn)行分析以及對(duì)其工作能力進(jìn)行探究。自己所選擇的畢業(yè)論文標(biāo)題是通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)性能分析，從標(biāo)題來(lái)看，它分為兩大塊：第一是通道式檢測(cè)系統(tǒng)，重點(diǎn)是知曉其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從這文字來(lái)看，首先要明白什么是通道式檢測(cè)系統(tǒng)，它的組成、結(jié)構(gòu)究竟是怎么樣的，通道式檢測(cè)系統(tǒng)的功能、作用是什么，另外還需要知道它在運(yùn)行中會(huì)遇到的問(wèn)題。第二是該系統(tǒng)的性能分析。我們檢測(cè)需關(guān)注的是什么（norm-天然放射性是我們不關(guān)注的）？它的探測(cè)辨別方法是怎樣

12、的？如何區(qū)別天然放射性同位素與人工輻射源？如何排除天然放射性對(duì)系統(tǒng)探測(cè)的影響？通過(guò)這些來(lái)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行性能分析，得到人類探求的目標(biāo)。通過(guò)以上觀點(diǎn)可以觀察發(fā)現(xiàn)，我的畢業(yè)論文的目標(biāo)就是去研究它們?nèi)パ芯客ǖ朗綑z測(cè)系統(tǒng)，去研究其工作性能，即所謂的論文標(biāo)題：通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)性能分析。從指導(dǎo)老師提供和從中國(guó)期刊網(wǎng)上查閱得到的一些文獻(xiàn)資料來(lái)看，通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)其實(shí)和我校圖書館出入口設(shè)立的那扇感應(yīng)門以及汽車站設(shè)立的進(jìn)站包裹檢測(cè)裝置的道理相類似?，F(xiàn)在我先分析下我校圖書館出入專門設(shè)立的門它能感應(yīng)的出我們身上是否攜帶了圖書館里的藏書，若攜帶了，則當(dāng)我們通過(guò)那扇感應(yīng)門時(shí)，它會(huì)立馬發(fā)出警報(bào)；若沒(méi)有攜帶，則通過(guò)該門

13、時(shí)，它不會(huì)做出任何反應(yīng)。同理，在我們進(jìn)入汽車站時(shí)，總會(huì)發(fā)現(xiàn)有個(gè)包裹檢測(cè)裝置，其目的就是為了檢測(cè)進(jìn)站人員是否在包裹里攜帶了危險(xiǎn)品，諸如火藥、煙花、爆竹、兇器等物品，包裹只要通過(guò)該檢測(cè)裝置，旁邊的工作臺(tái)便會(huì)從電腦里顯示掃描分析得出的內(nèi)藏物品。再對(duì)比下通道式檢測(cè)系統(tǒng)，它的工作原理和該門的工作原理類似，不過(guò)通道式檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的對(duì)象是放射性。通道式檢測(cè)系統(tǒng)一般設(shè)立在場(chǎng)所的出入口，如海關(guān)、廢物場(chǎng)、煉鋼廠、核設(shè)施、核電站，以及出于安全考慮，需要防止攜帶放射源和核材料出入的場(chǎng)所。同樣，也適合在國(guó)土安全、核應(yīng)急及反核恐等領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)應(yīng)用。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，當(dāng)一輛貨車通過(guò)該檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，若它裝有放射源，則該系統(tǒng)會(huì)立馬檢測(cè)

14、出來(lái)；另外還有設(shè)立在鐵軌兩旁檢測(cè)載貨火車是否裝運(yùn)放射源的例子等?，F(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外都在加緊該系統(tǒng)的繼續(xù)研究和發(fā)展，放射性物質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)是用于在關(guān)口進(jìn)行放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)、控制放射性物質(zhì)流通的一種很好的方案。在目前通用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，由于被檢車輛在通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，其本身對(duì)探測(cè)器屏蔽了部分天然本底射線，造成系統(tǒng)的報(bào)警靈敏度與預(yù)期值相差一定距離。為了實(shí)現(xiàn)更高的報(bào)警靈敏度，達(dá)到更好的監(jiān)測(cè)效果，各國(guó)科研機(jī)構(gòu)都在研制能更加靈敏的進(jìn)行放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。從車輛出入口核材料檢測(cè)裝置的研制一文中得到以下信息：經(jīng)調(diào)試后的車輛出入口核材料檢測(cè)裝置于 2004 年被安裝在集裝箱檢測(cè)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行了集裝箱箱體對(duì)本底計(jì)數(shù)的影響和裝置

15、的檢測(cè)誤報(bào)率試驗(yàn)。分別將高濃鈾、低濃鈾及cs-137置于集裝箱中，在不同厚度鐵的屏蔽下，進(jìn)行了檢測(cè)靈敏度的實(shí)驗(yàn)。這是通道式檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)放射性進(jìn)行檢測(cè)及甄別的一次重要實(shí)踐，它的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該裝置具有較高的檢測(cè)靈敏度和較低的誤報(bào)率，且性能較穩(wěn)定。另外有一篇文章大型集裝箱檢測(cè)系統(tǒng)中驗(yàn)出站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，其中涉及通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)要內(nèi)容有：在大型集裝箱檢測(cè)系統(tǒng)中，驗(yàn)出站(check out station, cos)是最后一個(gè)站點(diǎn)，對(duì)集裝箱的檢查結(jié)束及放行負(fù)有重要責(zé)任。驗(yàn)出站設(shè)在掃描通道出口附近，由驗(yàn)出員操作，主要功能有：驗(yàn)出員登錄、集裝箱拖車停位管理、從運(yùn)行管理站(operation manag

16、ement station, oms)獲取集裝箱一般信息及報(bào)關(guān)單圖像、從oms獲取及打印集裝箱可疑部位圖像、向oms發(fā)送開(kāi)箱檢查結(jié)果、輸出檢查報(bào)告、根據(jù)圖像檢查結(jié)果決定集裝箱放行或開(kāi)箱檢查。（摘自核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)）國(guó)外文獻(xiàn)中針對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)材料做出了選擇分析，用于該探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)材料一般主要選擇nai晶體和塑料閃爍體，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，但經(jīng)對(duì)比總結(jié)得到：塑料閃爍體探測(cè)器更實(shí)用，更具價(jià)值之所在。nai晶體與塑料閃爍體相比而言，雖然探測(cè)靈敏度高，分析判斷放射性元素成分的能力更強(qiáng)，但是由于其價(jià)格比塑料閃爍體的過(guò)于昂貴，因此很難將其做大，從而一般只將其應(yīng)用于小型包裹檢測(cè)或者人員放射性探測(cè)；塑料閃爍

17、體雖然探測(cè)靈敏度不及nai晶體，但是相比之下，塑料閃爍體要便宜、實(shí)惠，所以能將其做大，用于探測(cè)載貨貨車是否偷運(yùn)放射源等。關(guān)于通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)資料文獻(xiàn)有很多，在這里就不一一舉例了，之所以拿出兩個(gè)例子來(lái)，主要是為了使讀者更容易明白通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)是什么，干什么用的，常用在什么地方的東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1. 通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)1. 通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)1.1 檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹核廢物和放射性物質(zhì)的擴(kuò)散將造成放射性污染，嚴(yán)重危害人類生存環(huán)境與社會(huì)公共安全。為防止核廢物和含放射性物質(zhì)等任意流通，通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)了。就核材料的控制而言 ,主要是控制鈾和钚。因此 ,核材料的檢測(cè)也主

18、要是針對(duì)鈾和钚。由于鈾、钚等核材料有較強(qiáng)的射線放出 ,可以通過(guò)探測(cè)射線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鈾、钚等核材料的檢測(cè)。該系統(tǒng)中的塑料閃爍體探測(cè)器是常用的一種探測(cè)器，有性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、耐潮濕、制作簡(jiǎn)便、易于加工、耐輻照性能好等優(yōu)點(diǎn)。塑料閃爍體的探測(cè)效率雖不如 nai (tl) 閃爍體的高，但其體積可做得較大，且透明度高，光傳輸性能好，閃爍衰減時(shí)間短，足以彌補(bǔ)其探測(cè)效率低的不足。本篇文章將以塑料閃爍體作為探測(cè)器來(lái)分析該檢測(cè)系統(tǒng)。1.2 檢測(cè)原理及方法本裝置是利用射線探測(cè)器來(lái)探測(cè)放射性物質(zhì)通過(guò)時(shí)發(fā)射出的射線引起系統(tǒng)計(jì)數(shù)率的異常變化，從而實(shí)現(xiàn)判斷被檢物是否含有放射性物質(zhì)。為了有效的監(jiān)測(cè)放射性物質(zhì)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)

19、沒(méi)有檢測(cè)物體時(shí)本底計(jì)數(shù)率采用特別的運(yùn)算方法設(shè)定報(bào)警閾值以滿足對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈敏度、監(jiān)測(cè)速度和誤報(bào)警率的要求。當(dāng)檢測(cè)物體通過(guò)時(shí)，如果測(cè)量的放射性強(qiáng)度高于這個(gè)閾值，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警。由于在任何環(huán)境中都存在本底 ,即使所探測(cè)的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有核材料存在,也會(huì)有本底計(jì)數(shù) ,而且這些本底會(huì)隨時(shí)間不斷變化 ,也就是在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中 , 計(jì)數(shù)都包含著不斷變化的本底計(jì)數(shù)。于是在進(jìn)行檢測(cè)時(shí) ,如何判斷所探測(cè)到的計(jì)數(shù)的增加是由于核材料的存在所造成的還是由于本底的變化所造成的 ,是檢測(cè)方法的關(guān)鍵。雖然本底隨時(shí)間在不斷變化 ,但本底的變化服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 ,即本底計(jì)數(shù)的漲落超過(guò)平均本底計(jì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的2倍以上的概率是非常低的(

20、不超過(guò) 2.25 %) 。因此,只要選擇適當(dāng)?shù)膱?bào)警閾值,便可以很低的誤報(bào)率來(lái)報(bào)警核材料的存在。報(bào)警閾值的設(shè)置見(jiàn)式(1-1): (1-1)式中: 為報(bào)警閾值；為本底平均計(jì)數(shù)率；n為置信系數(shù),可根據(jù)檢測(cè)要求和檢測(cè)環(huán)境來(lái)選定。通常 n 取46。n選得愈高誤報(bào)率愈低,檢測(cè)靈敏度也愈低；反之,檢測(cè)靈敏度高,誤報(bào)率也高。當(dāng)在檢測(cè)區(qū)內(nèi)有核材料存在時(shí)，檢測(cè)裝置的計(jì)數(shù)包括核材料所放出的所引起的計(jì)數(shù)和本底計(jì)數(shù) ,即: (1-2)式中: g為檢測(cè)到的總計(jì)數(shù)率; s為由核材料所引起的計(jì)數(shù)率。只有當(dāng) 時(shí),檢測(cè)裝置才會(huì)發(fā)出報(bào)警 ,說(shuō)明探測(cè)區(qū)內(nèi)有核材料存在。通常在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)被檢測(cè)人員以較慢的速度通過(guò)檢測(cè)區(qū)。由于檢測(cè)過(guò)程中人

21、員在運(yùn)動(dòng)，在不同位置、不同時(shí)刻，所探測(cè)到的計(jì)數(shù)率不同。為了獲得高的探測(cè)靈敏度和低的誤報(bào)警率以及盡量減少檢測(cè)時(shí)間，采用了移動(dòng)平均檢測(cè)法。采用移動(dòng)平均法進(jìn)行檢測(cè)時(shí) ,每隔一個(gè)很短的時(shí)間t便讀取一次計(jì)數(shù)yi ,而將最近讀取的4個(gè)計(jì)數(shù)的平均值 (1-3)作為移動(dòng)平均實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)值 ,當(dāng)經(jīng)過(guò)一個(gè)t時(shí)間,讀取一個(gè)新的計(jì)數(shù)時(shí),便以取代 ,這時(shí)移動(dòng)平均的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)值則為： (1-4)報(bào)警判別是用最新的與最新設(shè)置的報(bào)警閾值相比較 ,只要,則認(rèn)為通過(guò)人員攜帶有鈾、钚等核材料 ,便發(fā)出報(bào)警 ,否則繼續(xù)進(jìn)行檢查。這樣 ,既能以探測(cè)到最高計(jì)數(shù)率進(jìn)行報(bào)警判別 ,又能減小統(tǒng)計(jì)漲落的影響 ,從而提高探測(cè)靈敏度。需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，以

22、上工作原理及方法主要是面對(duì)處理天然放射性的威脅，當(dāng)遇到高度屏蔽下的人工輻射源時(shí)，該原理及方法不適于測(cè)量。所以引入了另一種方法nbr (natural background rejection)技術(shù)，來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。nbr技術(shù)的產(chǎn)生就是為了滿足實(shí)際測(cè)量工作的要求，快速而準(zhǔn)確地探測(cè)人工輻射源，這在環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)、通道式放射性監(jiān)測(cè)以及尋找丟失輻射源方面顯得尤為重要。此外，還有另一種檢測(cè)甄別方法來(lái)判斷放射性是否超標(biāo)，方法見(jiàn)下圖(1-1)和(1-2)，即當(dāng)車輛通過(guò)檢測(cè)儀時(shí)本底值的變化情況：天然本底劑量 3400 3200 2800車輛通過(guò)時(shí)放射劑量圖1-1 無(wú)放射源車輛通過(guò)情況示意圖（說(shuō)明：由于車輛是金

23、屬結(jié)構(gòu)，形成對(duì)天然本底的屏蔽，因此讀數(shù)比本底值小。）當(dāng)車輛內(nèi)有放射性物質(zhì)時(shí)，檢測(cè)到的曲線如下圖所示。天然本底劑量放射源（報(bào)警點(diǎn)）3400 32003000 2600車輛通過(guò)時(shí)有放射劑量圖1-2 有放射源車輛通過(guò)情況示意圖檢測(cè)儀的探測(cè)器不間斷地檢測(cè)天然放射本底值，并以1/16秒為單位進(jìn)行修正，當(dāng)物體通過(guò)時(shí)，監(jiān)測(cè)和評(píng)估是否有放射性物品通過(guò) ，當(dāng)檢測(cè)到的值與天然本底值比值超過(guò)5%時(shí)（由用戶設(shè)定）儀器報(bào)警，所以通道式檢測(cè)儀得到的數(shù)據(jù)是車輛通過(guò)時(shí)探測(cè)器監(jiān)測(cè)到的射線劑量與天然本底值的比率。該系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)到的放射性警報(bào)，劃分為3個(gè)水平：水平1是最敏感的警報(bào)設(shè)置，表示檢測(cè)到的放射性劑量很弱，可能是由于車輛運(yùn)動(dòng)或

24、天氣原因造成的環(huán)境本底值的變化而產(chǎn)生的警報(bào)，所以需要重新檢測(cè)。水平2是一個(gè)通常的報(bào)警設(shè)置，表示檢測(cè)到的放射性有一定劑量水平，需要引起足夠的重視。而水平3是一個(gè)較大值的報(bào)警設(shè)置，表示檢測(cè)到的放射性劑量很高，可以肯定存在放射性物質(zhì)或被污染的放射性物質(zhì)。1.3 結(jié)構(gòu)框圖及工作檢測(cè)流程圖出入口核材料放射性檢測(cè)裝置主要由射線探測(cè)器、電子學(xué)單元以及數(shù)據(jù)采集和報(bào)警單元組成(圖1-3) 。圖1-3 通道式檢測(cè)系統(tǒng)工作原理圖裝置由兩個(gè)立式的機(jī)箱構(gòu)成 ,形成一個(gè)檢測(cè)門。每個(gè)機(jī)箱內(nèi)有兩個(gè)探測(cè)器。單道分析器用來(lái)選擇合適的能量窗口 ,以減少其它干擾信號(hào)的影響。單道分析器的輸出信號(hào)經(jīng)整形后由數(shù)據(jù)采集單元(單片機(jī))計(jì)數(shù)并作

25、報(bào)警判斷。當(dāng)人員到達(dá)或離開(kāi)時(shí) ,傳感器發(fā)出信號(hào) ,以此來(lái)控制探測(cè)器進(jìn)行本底測(cè)量還是人員檢測(cè)。若檢測(cè)過(guò)程中發(fā)出報(bào)警信號(hào) ,則說(shuō)明人員可能攜帶鈾、钚等核材料;否則放行 ,系統(tǒng)重新進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài) ,進(jìn)行本底測(cè)量。檢測(cè)流程圖如圖1-4所示。圖1-4 檢測(cè)流程圖1.4 應(yīng)用實(shí)踐舉例、對(duì)比分析1.4.1 放射性核素活度探測(cè)閾值的測(cè)定通道式車輛放射性測(cè)控系統(tǒng)主要由探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和報(bào)警裝置等部分組成， 常用探測(cè)器為塑料晶體，主要應(yīng)用于港口、鋼鐵廠、核電站等場(chǎng)所，監(jiān)測(cè)車輛和集裝箱中夾帶的放射性物質(zhì)。通道式車輛放射性測(cè)控系統(tǒng)的探測(cè)閾值就是其對(duì)放射性核素活度的最低可探測(cè)值，表征了測(cè)控系統(tǒng)對(duì)放射性核素的監(jiān)測(cè)能

26、力，是反映放射性測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)性能的重要指標(biāo)。通常對(duì)于特定的放射性核素，探測(cè)閾值就是測(cè)控系統(tǒng)的報(bào)警閾值，其意義相當(dāng)于區(qū)分本底輻射與由放射性物質(zhì)產(chǎn)生的附加輻射的界限。由于儀器噪音、環(huán)境干擾等因素的存在，以及本底輻射測(cè)量的統(tǒng)計(jì)漲落，本底計(jì)數(shù)率存在著很大的波動(dòng)，影響探測(cè)閾值的準(zhǔn)確測(cè)定。所以通過(guò)理論及實(shí)驗(yàn)研究，探索科學(xué)合理的方法來(lái)確定測(cè)控系統(tǒng)的探測(cè)閾值，對(duì)有效判別附加輻射的存在并減少測(cè)控系統(tǒng)的誤報(bào)警率很有必要。對(duì)于一個(gè)正常工作狀態(tài)下的通道式車輛放射性測(cè)控系統(tǒng)，其探測(cè)閾值由各探測(cè)器的活度響應(yīng)以及本底計(jì)數(shù)率統(tǒng)計(jì)漲落決定。對(duì)各種放射性核素的活度響應(yīng)是探測(cè)器的固有性能，活度響應(yīng)愈高，則對(duì)該核素的探測(cè)閾值愈低，即

27、能探測(cè)到更低活度的這種核素。而本底計(jì)數(shù)率的統(tǒng)計(jì)漲落則與環(huán)境因素密切相關(guān)，周圍環(huán)境的機(jī)械震動(dòng)及噪音、電磁輻射等都會(huì)產(chǎn)生干擾，引起本底計(jì)數(shù)率的統(tǒng)計(jì)漲落的明顯波動(dòng)，使得探測(cè)閾值變大。通常以各個(gè)探測(cè)器中探測(cè)閾值最大者作為通道式車輛放射性測(cè)控系統(tǒng)的探測(cè)閾值。1.4.2 研制出入口核材料檢測(cè)裝置人員出入口核材料檢測(cè)裝置是一種用來(lái)防止核材料被非法攜帶或轉(zhuǎn)移的有效工具。檢測(cè)通過(guò)的人員是否非法攜帶核材料或放射性物質(zhì)；也可以用于海關(guān)，對(duì)出入的乘客及其行李、包裹進(jìn)行檢查。它在有效控制核材料、防止核擴(kuò)散方面起著重要作用。本工作研制一套以塑料閃爍體作為探測(cè)器的人員出入口檢測(cè)裝置，主要由閃爍體、光的收集部件和光電轉(zhuǎn)換器件

28、組成的輻射探測(cè)器。探測(cè)原理：本裝置是通過(guò)探測(cè)鈾、钚等核材料發(fā)射出的射線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些物質(zhì)的檢測(cè)。射線進(jìn)入塑料閃爍體中，會(huì)使其原子激發(fā)，受激原子在退激過(guò)程中發(fā)光。光子穿過(guò)閃爍體、 光導(dǎo)，一部分到達(dá)光電倍增管的光陰極 ,在光陰極上打出光電子,光電子經(jīng)過(guò)光電倍增管的倍增，便產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后再經(jīng)過(guò)單道分析器，將能量窗以外的信號(hào)甄別掉。通過(guò)單道分析器后的信號(hào)再被轉(zhuǎn)換成邏輯脈沖，然后被記錄，其計(jì)數(shù)率與射線的強(qiáng)度直接相關(guān)。因此通過(guò)記錄此脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)率的變化便可得知被檢測(cè)區(qū)域的射線強(qiáng)度的變化，從而判斷是否有鈾、钚等核材料存在。檢測(cè)方法：在進(jìn)行檢測(cè)時(shí) ,根據(jù)所測(cè)的本底預(yù)先設(shè)置報(bào)警閾值 ,當(dāng)

29、探測(cè)器的計(jì)數(shù)超過(guò)閾值時(shí)便發(fā)出報(bào)警 ,認(rèn)為在檢測(cè)區(qū)內(nèi)有核材料存在。圖1-5 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的康普頓能譜圖裝置的調(diào)試：調(diào)試工作主要是選擇各路放大器的放大倍數(shù)以及主、副機(jī)箱單道分析器能量窗的下閾和寬度?？紤]到報(bào)警閾值(見(jiàn)式1-1)，因此，選擇放大倍數(shù)和能量窗的原則是根據(jù)源的凈計(jì)數(shù)與本底平方根比值的大小，此值愈大愈好。對(duì)每路探測(cè)器選擇不同的放大倍數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),在每個(gè)放大倍數(shù)下，測(cè)得的有源計(jì)數(shù)和本底的康普頓譜線示于圖1-5，從這些能譜的測(cè)量結(jié)果選出合適的放大倍數(shù)。在選定的放大倍數(shù)下,源凈計(jì)數(shù)與本底平方根的比值隨能量窗的變化示于圖1-6，由此可選擇合適能量窗的范圍。圖1-6 凈計(jì)數(shù)與本底平方根的比值與能量窗位置

30、的關(guān)系能量窗的寬度為0.8v實(shí)驗(yàn)表明，該裝置在 2.58 10- 9 ckg- 1h-1的本底下，人的行走速度小于1.2 m/s時(shí)，對(duì)高濃鈾的檢測(cè)質(zhì)量下限為2g，低燃耗钚的下限為0.06g；在5.1610- 9 c kg- 1h- 1的本底下,人的行走速度小于1.2 m/s時(shí),對(duì)高濃鈾的檢測(cè)質(zhì)量下限為3g ,低燃耗钚的下限為0.08 g。為了估計(jì)誤報(bào)率 ,進(jìn)行了 4 220 min 的本底測(cè)量 ,每 0.2s 記錄一次本底計(jì)數(shù) ,共連續(xù)記錄約1 266 000 次本底。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,所研制的這臺(tái)裝置誤報(bào)警率小于 1/ 3 000。該裝置利用單片機(jī)進(jìn)行控制 ,整個(gè)檢測(cè)過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。自行

31、編制的數(shù)據(jù)獲取軟件可用于接收單片機(jī)系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù) ,在單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)所有數(shù)據(jù)均可通過(guò) rs2232c 傳送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行顯示、計(jì)算和保存。1.4.3 對(duì)比分析經(jīng)前面舉出的幾個(gè)例子來(lái)看，放射性的檢測(cè)會(huì)受到多方面因素的干擾，這樣會(huì)對(duì)放射性檢測(cè)帶來(lái)很多的困難。從例子中我們先后看到有天然放射性干擾因素、距離因素、屏蔽因素、儀器自身構(gòu)造導(dǎo)致的測(cè)量精度等多方面綜合因素積累在一起，而我們要做到的就是盡可能將這些因素最小化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放射性的高精度的甄別和判斷。由1.4.1節(jié)內(nèi)容可以知道：由于放射性輻射隨照射距離而衰減，對(duì)于不同的參考測(cè)量點(diǎn)，活度響應(yīng)值隨照射距離的變化而變化；對(duì)于不同的放射性核素，由于其光子

32、的能量不同，導(dǎo)致射線在空氣中的吸收衰減也不同，并且探測(cè)器的響應(yīng)也有差異，因而活度響應(yīng)的測(cè)量結(jié)果也不同。所以“距離”是通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度的一個(gè)重要因素，隨著放射源與探測(cè)器探頭之間的距離的變化，探測(cè)器得到的響應(yīng)也會(huì)隨之而變，距離越大，響應(yīng)值越小。1.4.2節(jié)內(nèi)容介紹了探測(cè)器在探測(cè)晶體方面選用了塑料閃爍體，它是當(dāng)今重點(diǎn)發(fā)展和研究的對(duì)象，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：第一：性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、耐震動(dòng)、抗沖擊、耐潮濕、耐輻照性能好等，可應(yīng)用于高照射量的輻射場(chǎng)。第二：發(fā)光衰減時(shí)間短（幾個(gè)ns），可快速反應(yīng)輻射場(chǎng)的變化。第三：具有極高的探測(cè)效率和探測(cè)靈敏度。第四：對(duì)快中子具有較高的探測(cè)效率，可快速準(zhǔn)確地

33、測(cè)量出和中子劑量率及其較小的變化。第五，這是最為關(guān)鍵的一點(diǎn)了：可以高效廉價(jià)地制成大體積，其制作成本較其它探測(cè)器低，且便攜易于操作。相比之下，nai(tl)晶體雖然有著高靈敏度探測(cè)和分析能譜的功能，但是由于其價(jià)格昂貴，無(wú)法做大，從而只適于配置于人員出入口核材料檢測(cè)裝置或者行李檢測(cè)裝置中，而不適于對(duì)大型載貨車輛進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2. 系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象簡(jiǎn)介及所要考慮的受影響因素合集2. 系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象簡(jiǎn)介及所要考慮的受影響因素合集放射性是指元素從不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地放出射線（如射線、射線、射線等）衰變形成穩(wěn)定的元素而停止放射（衰變產(chǎn)物），這種現(xiàn)象稱為放射性。衰變時(shí)放出的能量稱為

34、衰變能量。原子序數(shù)在83（鉍）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序數(shù)小于83的元素（如锝）也具有放射性。2.1 甄別幾種天然放射性同位素需考慮的因素天然放射性是指天然存在的放射性同位素，能自發(fā)地放射出射線的屬性。“天然”具有放射性的物質(zhì)稱作“天然放射性物質(zhì)（norm）”。地殼是天然放射性核素的重要貯存庫(kù)，尤其是原生放射性核素。天然放射性核素，即地球誕生時(shí)就存在的放射性核素，如鈾238、釷232、鐳226等，它們主要是從鈾衰變鏈或釷衰變鏈中產(chǎn)生的阿爾法粒子放射物。人體放射性的來(lái)源則為鉀-40（40k）。土壤主要由巖石的侵蝕和風(fēng)化作用而產(chǎn)生的，可見(jiàn)，其中的放射性是從巖石轉(zhuǎn)移而來(lái)的。由于巖石的種類

35、很多，受到自然條件的作用程度也不盡一致，可以預(yù)期土壤中天然放射性核素的濃度變化范圍是很大的。土壤的地理位置、地質(zhì)來(lái)源、水文條件、氣候以及農(nóng)業(yè)歷史等都是影響土壤中天然放射性核素含量的重要因素。存在于巖石和土壤中的放射性物質(zhì)，由于地下水的浸濾作用而受損失，地下水中的天然放射性核素主要來(lái)源于此途徑。此外，粘附于地表顆粒土壤上的放射性核素，在風(fēng)力的作用下，可轉(zhuǎn)變成塵?；驓馊苣z，進(jìn)而轉(zhuǎn)入到大氣圈并進(jìn)一步遷移到植物或動(dòng)物體內(nèi)。土壤中的某些可溶性放射性核素被植物根吸收后，繼而輸送到可食部分，接著再被食草動(dòng)物采食，然后轉(zhuǎn)移到食肉動(dòng)物，最終成為食品中和人體中放射性核素的重要來(lái)源之一。環(huán)境水中天然放射性核素的濃度

36、與多種因素有關(guān)。此外，天然放射性物質(zhì)還包括宇宙射線。宇宙射線是一種從宇宙空間射到地球上的高能粒子流，它由質(zhì)子、粒子等組成。天然放射性已為人類所適應(yīng)，并未造成什么危害。但是在放射性檢測(cè)中，由于天然放射性的隨機(jī)變化導(dǎo)致對(duì)通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)效果產(chǎn)生一定的影響，故而針對(duì)這些方面展開(kāi)了一系列的研究和分析以盡最大的可能將它們的影響減小，甚至徹底將其過(guò)濾掉。2.2 幾種天然放射性元素性質(zhì)簡(jiǎn)介2.2.1 鉀-40已發(fā)現(xiàn)的鉀的同位素共有16種，包括鉀35至鉀50，其中只有鉀39和鉀41是穩(wěn)定的，其他同位素都帶有放射性。鉀在一般巖石和礦物中是很常見(jiàn)的元素，在地殼中含量豐富。鉀有兩個(gè)主要同位素，即鉀39和鉀

37、40，但只有鉀40是放射性的，有兩種不同的衰變方式，約有89以放射一個(gè)電子的方式衰變成鈣40，1l%以捕獲一個(gè)電子的方式衰變成氬40.鈣也是一種常見(jiàn)元素，一般巖石和礦物中都有。鉀-40的衰變性質(zhì)及同位素參考附錄和表2-1。表2-1 鉀的幾種最穩(wěn)定的同位素同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量(mev) 衰變產(chǎn)物k-39 93.26% 穩(wěn)定k-40 0.01% 1.277109年 衰變電子捕獲 1.311 ca-401.505 ar-40k-41 6.73% 穩(wěn)定2.2.2 鈾-238每一千個(gè)鈾原子當(dāng)中只有七個(gè)是鈾235，其余的都是鈾238。鈾238是最常見(jiàn)的一種鈾，但它卻不是實(shí)用的核燃料。鈾

38、238也能在中子作用下發(fā)生裂變，但只有快中子才能做到這一點(diǎn)。那些分裂成兩半的鈾238會(huì)產(chǎn)生一些慢中子，而慢中子不足以引起進(jìn)一步的裂變。鈾238可以比作潮濕的木頭：你可以把它燒著，但它最后還是要熄滅的。但是，假定把鈾235同鈾238分離開(kāi)來(lái)（這是一個(gè)相當(dāng)艱巨的任務(wù)），并且用鈾235來(lái)建造一個(gè)原子核反應(yīng)堆，這時(shí)，構(gòu)成反應(yīng)堆燃料的那些鈾235原子就會(huì)發(fā)生裂變，并向四面八方發(fā)射出無(wú)數(shù)慢中子。如果這個(gè)反應(yīng)堆包著一個(gè)用普通鈾（其中絕大部分是鈾238）制成的外殼，那么，射入這個(gè)外殼的中子就會(huì)被鈾238所吸收。這些中子不可能迫使鈾238發(fā)生裂變，但卻會(huì)使鈾238發(fā)生另外的變化，最后就會(huì)產(chǎn)生钚239。如果把這些

39、钚239從鈾里面分離出來(lái)（這是個(gè)相當(dāng)容易完成的任務(wù)），它們就可以用作實(shí)用的核燃料了。能夠用這種方式產(chǎn)生新燃料去代替用掉的燃料的反應(yīng)堆就是增殖反應(yīng)堆。一座設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)脑鲋撤磻?yīng)堆所生產(chǎn)的钚239，在數(shù)量上要多于消耗掉的鈾235。利用這種辦法，就可以使地球上的全部鈾而不僅僅是稀有的鈾235都變成潛在的燃料來(lái)源。鈾-238的衰變性質(zhì)參考附錄。2.2.3 釷-232天然存在的釷完全是由釷232組成的。釷232就象鈾238一樣，也不是實(shí)用的核燃料，因?yàn)橐锌熘凶硬拍苁顾l(fā)生裂變。不過(guò)，如果把釷232放進(jìn)包著核反應(yīng)堆的外殼里，釷232原子就會(huì)吸收慢中子，并且盡管它不發(fā)生裂變，最后卻會(huì)變成鈾233原子。由于鈾2

40、33是一種很容易同釷分離開(kāi)來(lái)的實(shí)用燃料，這樣做的結(jié)果便又實(shí)現(xiàn)了另一種增殖反應(yīng)堆，它會(huì)把地球上現(xiàn)有的釷資源變成潛在的核燃料。釷-232的衰變性質(zhì)參考附錄。綜合2.2.2和2.2.3兩個(gè)部分來(lái)講，地球上的鈾和釷的總量大約比鈾235一項(xiàng)的蘊(yùn)藏量多800倍。這就是說(shuō)，如果適當(dāng)?shù)乩迷鲋撤磻?yīng)堆，就可以通過(guò)原子核裂變發(fā)電廠把地球上的潛在能源增加800倍，所以防止鈾、釷資源的流失是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，這給我們繼續(xù)研制和開(kāi)發(fā)中的通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。2.3 人工的幾種放射源簡(jiǎn)介 人類出于不同的目的制造了一些具有放射性的核素，這種核素叫做人工放射性核素，銫137、鈷60、碘131等都是人工放射性核素

41、。2.3.1 銫-137銫-137是金屬銫的同位素之一，呈銀白色、質(zhì)軟、化學(xué)性質(zhì)極為活潑，遇水發(fā)生爆炸，放射性較強(qiáng)，人體攝入量小于0.25gy屬于安全范圍；超過(guò)此值會(huì)導(dǎo)致造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)損傷，非正常生育乃至絕育；人體攝入量超過(guò)6gy，能夠致人死亡。銫在工程施工中被用于鋼管焊接中的工業(yè)探傷，由于有放射性，平時(shí)儲(chǔ)存在鉛容器內(nèi)。銫-137是一種重金屬，與鈾-235同屬于放射性物質(zhì)中毒組。銫-137是一種常用的伽馬輻射源。輻射源是用于校對(duì)醫(yī)治癌癥的放射治療設(shè)備，也可以用于校對(duì)用來(lái)監(jiān)測(cè)放射治療人員及病人所接受的輻射水平的輻射監(jiān)測(cè)儀器。這些醫(yī)療設(shè)備和儀器需要定期校對(duì)，以確保它們的準(zhǔn)確性。 銫-137可以

42、用來(lái)殺死食物內(nèi)的細(xì)菌和微生物，從而增加食物儲(chǔ)存的時(shí)間，這方法有抑制發(fā)霉和保持新鮮的效果，經(jīng)輻射處理的食物不會(huì)帶放射性或殘留有毒物質(zhì)。銫-137也用于監(jiān)測(cè)工業(yè)產(chǎn)品的重量、厚度和密度，以及探測(cè)焊接點(diǎn)和金屬管道的裂縫。銫-137的衰變性質(zhì)參考附錄。2.3.2 鈷-60鈷-60（60co）是金屬元素鈷的放射性同位素之一，其半衰期為5.27年。它會(huì)透過(guò)衰變放出能量高達(dá)315kev的高速電子成為鎳-60，同時(shí)會(huì)放出兩束伽馬射線，其能量分別為1.17及1.33 mev，見(jiàn)右圖2-1所示。鈷-60具輻射，影響人類脫發(fā)，嚴(yán)重?fù)p害人血液內(nèi)之細(xì)胞組織，少致白血球減少，引起貧血，白血病(即是血癌)，更嚴(yán)重者甚至死亡。

43、鈷60要用鉛容器密閉保存，工作環(huán)境中有鈷60放射性元素時(shí)，一定要穿專用防護(hù)服，平時(shí)多喝綠茶。鈷57、鈷58、鈷59和鈷60，這中間除了鈷59是穩(wěn)定同位素(無(wú)放射性)外，其余都具有放射性。其中，鈷60更是一種穿透力很強(qiáng)的核輻射元素，也用來(lái)治療癌癥，一般在工業(yè)上普遍用作檢測(cè)厚鋼里的裂紋、氣孔等，是一種無(wú)損探傷手段，工人們操作時(shí)都要穿上鉛服用作防護(hù)，如果萬(wàn)一不慎遭受輻射，會(huì)有致命危險(xiǎn)。而飲茶能有效地阻止放射性物質(zhì)侵入骨髓,并可使鍶90和鈷60迅速排出體外,茶葉中的兒茶素類物質(zhì)和脂多糖物質(zhì)可減輕輻射對(duì)人體的危害,對(duì)造血功能有顯著的保護(hù)作用。用茶葉片劑治療由于放射引起的輕度輻射病的臨床試驗(yàn)表明,其總有效

44、率可達(dá)90% 。co-60的衰變性質(zhì)參考附錄。2.3.3 碘-131碘-131是元素碘的一種放射性同位素，為人工放射性核素（核裂變產(chǎn)物），符號(hào)為i-131，半衰期為8.3天。正常情況下自然界是不會(huì)存在。大量生產(chǎn)碘131時(shí)，要注意避免碘131揮發(fā)，以免給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染。操作應(yīng)在設(shè)有負(fù)壓和帶有除碘裝置的屏蔽箱室里進(jìn)行?；钚蕴?、涂銀活性炭、銀銅合金網(wǎng)、銀網(wǎng)和堿性溶液等都是碘131的良好吸附劑。在核醫(yī)學(xué)中，碘131除了以nai溶液的形式直接用于甲狀腺功能檢查和甲狀腺疾病治療外，還可用來(lái)標(biāo)記許多化合物,供體內(nèi)或體外診斷疾病用。如碘131標(biāo)記的玫瑰紅鈉鹽和馬尿酸鈉就是常用的肝、膽和腎等的掃描顯像劑。除了

45、核醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用外,碘131還可用來(lái)尋找地下水和測(cè)定地下水的流速、流向，查找地下管道泄漏；測(cè)定油田注水井各油層吸水能力及其變化，以便及時(shí)有效地采取措施，調(diào)節(jié)水流的分配，保持油井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等。碘-131是衰變核素，發(fā)射射線（99%）和射線（1%）， 射線最大能量為 0.6065兆電子伏，主要射線能量為0.364兆電子伏。半衰期為 8.02天。3.710貝可的碘-131點(diǎn)源重8.0510毫克，在1厘米遠(yuǎn)處的照射量率是2.3倫琴/時(shí)，采用5厘米厚的鉛屏蔽就可以安全操作。碘131屬高毒性核素，緊要器官是甲狀腺，對(duì)人體的有效半減期為7.6天,在人體內(nèi)的最大容許積存量為1.810貝可。碘-131在放射性工

46、作場(chǎng)所空氣中和露天水源中的最大容許濃度分別為0.33和22貝可/升。碘-131的衰變性質(zhì)參考附錄。2.4 檢測(cè)人工輻射源需考慮的因素人工輻射源一般具有能量低的特點(diǎn)，因此，它易受“屏蔽效應(yīng)”影響，導(dǎo)致難以監(jiān)測(cè)出它的存在。能譜方法識(shí)別和定量分析人工放射性核素，要求較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間與復(fù)雜的裝置。特別探測(cè)高度屏蔽的人工輻射源，要求在100毫秒至幾秒時(shí)間內(nèi)探測(cè)強(qiáng)度略高的人工核素光電峰，其測(cè)量統(tǒng)計(jì)誤差太大，不足以將人工輻射與天然輻射分開(kāi)，且天然輻射波動(dòng)較大。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3. 檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)性能分析3. 檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)性能分析劑量和活度是描述放射性輻射的兩個(gè)基本量。在電離輻射計(jì)量學(xué)中，測(cè)量裝

47、置對(duì)放射性輻射的響應(yīng)既是對(duì)輻射劑量的響應(yīng)，也可以是對(duì)放射性活度的響應(yīng)。在空氣介質(zhì)中，輻射劑量通常以空氣比釋動(dòng)能率表示，其單位為gy (1gy=1j/kg)，輻射場(chǎng)中某一點(diǎn)處空氣比釋動(dòng)能率的刻度受到測(cè)量條件、環(huán)境因素等諸多制約，在工作現(xiàn)場(chǎng)難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。放射性活度則是表示放射性核素衰變（幾）率的量，其計(jì)量單位為bq (1bq=1s-1)，由于原子核衰變按其自身規(guī)律發(fā)生，不受環(huán)境因素影響，放射源的活度經(jīng)刻度后只需按時(shí)間作衰變修正即可獲得準(zhǔn)確的量值，而行李放射性測(cè)控裝置的讀數(shù)是以計(jì)數(shù)率（s-1）表示，因此用活度響應(yīng)來(lái)反映探測(cè)器的探測(cè)能力更具有可行性與實(shí)際意義。通過(guò)前面大量?jī)?nèi)容的介紹，我們都可以知道

48、了通道式檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)放射源是否存在都是僅僅針對(duì)伽馬源的檢測(cè)，因?yàn)橘ゑR源的穿透能力強(qiáng)，且它對(duì)人類生存環(huán)境的影響是重大的，它的工業(yè)及醫(yī)學(xué)價(jià)值在很多方面都體現(xiàn)出了其不可替代的作用，所以它的工業(yè)價(jià)值和醫(yī)學(xué)價(jià)值是值得我們肯定，值得我們對(duì)其進(jìn)一步研究和分析，對(duì)于它的流通我們必須引起重視，因此在很多重要場(chǎng)所（前面已舉例說(shuō)明，在此不一一介紹了）都設(shè)立了通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)以監(jiān)督和檢查，避免其肆意流失。需再次強(qiáng)調(diào)的是：通道式檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)對(duì)象主要是針對(duì)過(guò)往人員、車輛、貨物等進(jìn)行放射性檢測(cè)，由于、射線的穿透能力較弱，一般運(yùn)載車廂外殼對(duì)其具有明顯的屏蔽作用，從而導(dǎo)致通道式檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)其檢測(cè)存在不夠靈敏的現(xiàn)狀，所以通道

49、式檢測(cè)系統(tǒng)不適合對(duì)、源的檢測(cè)（下文將對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)分析），而射線穿透能力強(qiáng)，即使有車廂外殼的屏蔽作用的存在，它依然能較明顯的被通道式放射性檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)。為確保行李放射性測(cè)控裝置性能可靠、工作正常，需要對(duì)其進(jìn)行定期校準(zhǔn)，以有效防止監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失準(zhǔn)、失靈，從而引發(fā)放射性物質(zhì)擴(kuò)散事故，威脅公眾安全。探測(cè)器對(duì)放射源的響應(yīng)是放射性測(cè)控裝置最重要的性能指標(biāo)，稱為活度響應(yīng)，用測(cè)控裝置的讀數(shù)除以探測(cè)點(diǎn)放射性核素的活度表示，表征了裝置對(duì)放射性輻射的探測(cè)能力及靈敏程度。在其測(cè)量范圍內(nèi)的探測(cè)裝置活度響應(yīng)的相對(duì)偏差，稱為活度響應(yīng)非線性。3.1 對(duì)天然放射性同位素的探測(cè)能力分析研究對(duì)天然放射性的探測(cè)，即通道式放射性檢測(cè)

50、系統(tǒng)對(duì)天然本底的測(cè)量情況是怎么樣的。這里所指的“天然本底”主要是指天然伽瑪射線，其主要來(lái)源包括宇宙射線以及來(lái)自地層中的天然放射性元素所產(chǎn)生的伽瑪射線。在同一地點(diǎn)，相近時(shí)間內(nèi)，如果沒(méi)有人為的帶進(jìn)或帶出放射性物質(zhì)，天然本底不會(huì)發(fā)生明顯改變。實(shí)際中，可以采用探測(cè)器接收天然本底射線，經(jīng)過(guò)核電子學(xué)處理后，進(jìn)行計(jì)數(shù)，則天然本底的強(qiáng)弱可以數(shù)值化表示。天然本底強(qiáng)，探測(cè)器單位時(shí)間內(nèi)接收到的射線多，則計(jì)數(shù)率高，反之，計(jì)數(shù)率低。在同一地點(diǎn)，相近時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)率的變化不會(huì)太大。利用天然本底相對(duì)穩(wěn)定的這一特性，可以進(jìn)行放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)。在關(guān)口設(shè)置一套通道式放射性物質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，持續(xù)對(duì)該地點(diǎn)的天然放射性水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果在某車

51、輛通過(guò)該關(guān)口時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的計(jì)數(shù)率發(fā)生明顯上升，則可以斷定該車輛含有放射性物質(zhì)。3.2 對(duì)人工待測(cè)放射性同位素源進(jìn)行探測(cè)能力分析研究分析方法同3.1，通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明通道式檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)人工待測(cè)放射性同位素源進(jìn)行探測(cè)能力的分析研究。此部分介紹了行李放射性測(cè)控裝置對(duì)137cs放射源活度響應(yīng)的校準(zhǔn)方法，利用點(diǎn)狀放射源的活度與照射距離的平方成反比的核物理特性，測(cè)量行李放射性測(cè)控裝置對(duì)某指定探測(cè)點(diǎn)的活度響應(yīng)，根據(jù)一系列的活度響應(yīng)值計(jì)算出行李放射性測(cè)控裝置對(duì)137cs放射源活度響應(yīng)的非線性。試驗(yàn)結(jié)果表明，活度響應(yīng)是反映探測(cè)器對(duì)放射性輻射探測(cè)能力的重要參數(shù)，必須在規(guī)定的測(cè)量條件下進(jìn)行測(cè)量。3.2.1 試驗(yàn)分

52、析研究條件試驗(yàn)在gr606/2200型行李放射性測(cè)控裝置上進(jìn)行，該裝置由單個(gè)探測(cè)器與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成； 放射性放射源核素為 137cs，活度為 101kbq；放射源定位裝置的定位精度為 0.1cm。試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，無(wú)震動(dòng)，無(wú)電磁場(chǎng)干擾，實(shí)驗(yàn)室周圍環(huán)境劑量當(dāng)量率小于 0.15sv/h。3.2.2 試驗(yàn)分析研究需反映的參數(shù)測(cè)量裝置對(duì)于距離探測(cè)器幾何中心50cm處的137cs放射源的響應(yīng)及其非線性。3.2.3 試驗(yàn)分析研究方法利用點(diǎn)狀放射源放射性活度與照射距離的平方成反比的核物理特性，將 137cs 放射性放射源置于與探測(cè)器平面垂直并通過(guò)幾何中心的直線上，改變其距探測(cè)器幾何中心的距離，按照反平方

53、關(guān)系來(lái)計(jì)算其等效于參考點(diǎn)（距離探測(cè)器幾何中心 50cm 處）的相對(duì)活度。放射源的位置及其相對(duì)于參考點(diǎn)的活度如表3-1 及圖3-1所示。表3-1 137cs 放射源位置與參考點(diǎn)處相對(duì)活度的關(guān)系放射源與探測(cè)器幾何中心的距離對(duì)應(yīng)于參考點(diǎn)處的活度82.6cm37kbq(1ci)58.3cm74kbq(2ci)50.0cm101kbq(2.74ci)47.7cm111kbq(3ci)41.3cm148kbq(4ci)37.0cm185kbq(5ci)試驗(yàn)時(shí)，先由裝置測(cè)量本低值，然后按表3-1中所示的距離設(shè)定測(cè)量點(diǎn)，由探測(cè)器對(duì) 137cs 放射源讀數(shù)，各測(cè)量點(diǎn)的讀數(shù)平均值，扣除本底后除以對(duì)應(yīng)的相對(duì)活度值，

54、得到探測(cè)器在距離幾何中心 50cm 處試驗(yàn)點(diǎn)的各活度響應(yīng)值： （3-1）式中， 探測(cè)器計(jì)數(shù)平均值，cps； 探測(cè)器本底計(jì)數(shù)平均值，cps； a 放射源活度，kbq； ri 各校準(zhǔn)點(diǎn)的活度響應(yīng)，cps /kbq；各測(cè)量點(diǎn)活度響應(yīng)的平均值即為探測(cè)器的平均活度響應(yīng)，用r來(lái)表示： （3-2） 各試驗(yàn)點(diǎn)的活度響應(yīng)與平均活度響應(yīng)的相對(duì)偏差為活度響應(yīng)非線性： （3-3）式中，l 活度響應(yīng)非線性，%。 r 平均活度響應(yīng)，cps /kbq。3.2.4 試驗(yàn)研究結(jié)果用 137cs 放射性放射源測(cè)量行李放射性測(cè)控裝置的活度響應(yīng)及非線性，測(cè)量結(jié)果由表3-2和圖3-2所示：表3-2探測(cè)器對(duì)參考點(diǎn)處137cs 放射性放射

55、源的活度響應(yīng)及其非線性放射源距探測(cè)器中心的距離(cm)相應(yīng)于參考點(diǎn)處的活度(kbq)活度響應(yīng)(cps /kbq)82.6cm3714.8458.3cm7415.0450.0cm10117.0947.7cm11117.1541.3cm14818.2137.0cm18518.24平均活度響應(yīng)（cps /kbq）16.76活度響應(yīng)非線性（%）11.5圖3-2 探測(cè)器對(duì)參考點(diǎn)處137cs 放射性放射源的活度響應(yīng)測(cè)量結(jié)果顯示裝置的活度響應(yīng)為16.8 cps/kbq，表示在試驗(yàn)設(shè)定的測(cè)量條件下，該行李放射性測(cè)控裝置對(duì)于活度為1kbq的137cs 放射性核素的響應(yīng)讀數(shù)為16.8s-1，或者說(shuō)該行李放射性測(cè)控裝置的靈敏度為每秒分之一的計(jì)數(shù)率代表了60bq的137cs核素放射性活度?；疃软憫?yīng)的大小反映了探測(cè)器對(duì)放射性輻射的探測(cè)能力，活度響應(yīng)值愈大表明裝置