射線儀表原理

1、射線儀表原理射線, 儀表, 原理- 一、概述由于放射源自然隨機衰變的規(guī)律, 射線儀表是一種基于統(tǒng)計概率的測量儀表。工藝要求的精度越高，時間響應(yīng)越?。粌x表或探測器就需要測得越多的有效計數(shù)率。對同一工藝要求的射線儀表，探測器要測到的計數(shù)率應(yīng)該是一樣的，但不要忘記射線是對人體有傷害的。各國都有放射性物質(zhì)的管理標(biāo)準(zhǔn),而且不能超過國標(biāo)條例。于是，廠家就要按用戶的要求及設(shè)備的尺寸配置測量系統(tǒng)。實際上，也就是計算射線穿過設(shè)備壁、保溫層 等物質(zhì)后探測器接收到的計數(shù)率大小，同時考慮安全問題。為了安全與降低成本，射線路徑（射線從放射源到探測器的路徑）要越簡單越好，即穿過路徑的物體越少，越好。如避開軸、接

2、頭、網(wǎng)、篦子等。有些壁很厚的容器則要在做容器時，就要設(shè)計好插入設(shè)備內(nèi)套管以便將放射源插入套管，這樣就可少穿過一層設(shè)備壁，因此所用的放射源劑量就小很多。計數(shù)率的大小取決于放射源的種類、強度和探測器的靈敏度。靈敏度越高的探測器所需的放射源強度就越小，安全性越好。當(dāng)然高靈敏度的探測器也越貴，但考慮到今后廢源的回收費用隨著環(huán)保的發(fā)展而增高，選擇高靈敏度探測器是明智的。二. 用于工業(yè)過程控制的放射源種類及特性:種類能量 kev半衰期鋼的半減層水的半減層镅-24160433年0.18 mm40 mm銫-13766030年14 mm110 mm鈷-601173/13325.3年20 mm157 mm注解:

3、射線的能量單位是kev， 千電子伏，表示射線的穿透能力.     射線的活度單位是Bq貝克(mCi毫居里），表示每秒鐘有一個原子核衰變.半衰期是放射源活度衰減一半所需時間，但并不就是儀表的壽命這是很多人誤解的地方， 也不是半衰期到了就要換源. 換不換源取決于探測器接收到的計數(shù)率是否已低于設(shè)計的計數(shù)率下限。放射源的使用：鈷-60一般為10年左右， 銫-137一般為15 - 20年，. 也可按用戶要求配置。半減層是各種射線穿過不同物質(zhì)時, 使射線強度減少一半的厚度。根據(jù)以上特性, 選擇放射源的基本原則是:大壁厚的容器應(yīng)選用高能量射線， 因其穿透能力強, 用量

4、就少. 這與選用穿透能力低但大劑量的射線效果一樣，甚至更好。例如，對相同壁厚的設(shè)備, A廠家選用鈷-60,其強度只有30-40 mCi左右. B廠家選用銫-137, 其強度則高達1000-2000 mCi. 小壁厚的容器可選用低能量射線。這就是不同容器選用不同種類不同強度放射源的原因。有些廠家主要提供電離室探測器,單方面強調(diào)銫-137源"安全, 壽命長"這是因為電離室對鈷-60射線效率極低，不能選擇放射源。如前所述，射線穿過容器到達探測器時必須有一定的強度，而強度又不能超過國家標(biāo)準(zhǔn). 這才是問題的根本.除了上述物理特性外，放射源又分為棒源和點源:銫-137是粉末狀物質(zhì)，必須

5、用玻璃或陶瓷高溫固化成固體顆粒,然后在封裝在不銹鋼殼中，無法做成連續(xù)的棒源. 所謂的棒源也只是幾個點源拼湊而成.鈷-60則是金屬，既可做棒源也可做點源. 棒源是連續(xù)的不間斷的，可根據(jù)容器尺寸的各種變化將棒源強度的分布做相應(yīng)的變化, 使探測器收到的信號是一個純粹的直線信號。 這一點對那些由于高溫高壓和無法進行標(biāo)定的容器非常有用。 由于棒源的分布是按設(shè)備設(shè)計計算好的, 輸出信號是直線, 所以用棒源的測量系統(tǒng)不必做多點或?qū)嵨飿?biāo)定，只要測一個零點(空罐)就行了。棒源也特別適用于壁厚大的設(shè)備，把棒源插入設(shè)備內(nèi)，源強度可減小到最低。但唯一不方便的是設(shè)備要預(yù)先做好插入放射源的保護套管。三. 探測器的種類與特

6、性:    氣體固體材料GM-計數(shù)管電離室人工晶體  碘化鈉晶體能量響應(yīng)范圍小中大大相對探測效率10%10%100%100%溫度影響/需要溫補大/要小/不要小/不要輸出信號有/無10-10mA1伏左右1伏左右抗干擾能力弱強強幾何尺寸小大大小適應(yīng)于簡單開關(guān)棒探頭棒探頭點探頭價格低中高高總之, 氣體探測器便宜但探測效率低, 所需的放射源強度是固體探測器的10倍左右。氣體探測器是靠射線使氣體電離, 正負(fù)離子在電場的作用下產(chǎn)生一個微小電流，即使放大器設(shè)計在探頭內(nèi)。但這個信號電流會被潮濕引起的線路表面漏電流所淹沒, 使儀表沒有讀數(shù).同時由于信號太小,電網(wǎng)波動對其影

7、響也是不可忽視的。再一個影響就是溫度變化, 由于氣體的密度隨溫度的變化而變化， 密度的變化又引起探測效率的變化，那么白天晚上、冬天夏天的溫度變化就成了電離室不得不考慮的因素， 所以電離室探測器必須加溫度補償電路， 即使有補償, 但補償后的信號輸出也是類似于正玄波形式,上下波動。固體探測器的效率比氣體探測器高約10倍, 所需的放射源強度就可小10倍. 但固體探測器的成本高, 價格貴，固體探測器的閃爍體有大小、材質(zhì)的不同,光電轉(zhuǎn)換器件、屏蔽及控制線路也有差別。 這些性能的比較就不太容易了，要看廠家的業(yè)績與信譽了?？傊?，選擇探測器的原則是：一.穩(wěn)定性可靠性要好。如不好, 信號處理線路再好也沒用。二.

8、適應(yīng)各種環(huán)境, 抗干擾能力強，自我保護能力強， 如是否會受溫度、濕度和電源波動等的影響。三.靈敏度要高，能量響應(yīng)范圍要大，這可以從選用放射源的大小來判斷。四.根據(jù)實際需要應(yīng)選用性能價格比高的， 簡單開關(guān)就用GM-計數(shù)管。比較實例:某連續(xù)重整項目兩家6套連續(xù)測量系統(tǒng)放射源及探頭配置的比較：僅供參考電離室與閃爍晶體用放射源大小的比較：廠家A廠家B廠家A廠家B位號：測量范圍銫源強mCi銫源強mCi探頭類型/長度探頭類型/長度LT 130115006100閃爍體/2000mm電離室/72“LT 1302600350閃爍體/750mm電離室/36“LT爍體/1000mm電離室/

9、36“LT 1306700350閃爍體/1000mm電離室/36“LT 130715003X210X2閃爍體/2000mm電離室/84“LT 130815003X210X2閃爍體/2000mm電離室/72“從上表可以看出廠家A由于采用了閃爍體, 放射源的強度要小得多。兩廠家都用閃爍晶體時，放射源強度的比較：廠家A廠家B廠家A廠家B位號：測量范圍銫源強mCi銫源強mCi探頭類型/長度探頭類型/長度LT爍體/2000mm閃爍晶體66”LT 1302600350閃爍體/750mm閃爍晶體30”LT 1305750350閃爍體/1000mm閃爍晶體36”LT 1306700350閃爍體/1000mm閃爍晶體36”LT 130715003X2100X2閃爍體/2000mm閃爍晶體42”X2LT 130815003X250X2閃爍體/2000mm閃爍晶體72”同樣都使用閃爍體, 但廠家B的強度仍然比A的大. 這也說明A的探測器效率高。6套料位開關(guān)測量系統(tǒng)放射源及探頭配置的比較：廠家A廠家B廠家A廠家B位號：響應(yīng)時間銫源強mCi銫源強mCi探頭類型探頭類型LSH 13031秒1550碘化鈉25X25碘化鈉LSL 130415秒1510碘化鈉25X25碘化鈉