電離輻射監(jiān)測

電離輻射監(jiān)測第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日輻射環(huán)境監(jiān)測可分為：

1.主動測量

2.被動測量二、監(jiān)測儀器第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日

人們根據(jù)射線與物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生的各種效應(yīng)，制成了許多不同類型探測器。放射性主動測量常用的探測器有三類：氣體電離探測器（利用射線在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的電離效應(yīng)）、閃爍探測器（利用射線在閃爍物質(zhì)中產(chǎn)生的發(fā)光效應(yīng)）半導(dǎo)體探測器（利用射線在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的電子和空穴）。

第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.1常用X、γ輻射監(jiān)測儀

電離室類監(jiān)測儀高氣壓電離室是測量環(huán)境劑量率的常用儀表，這類儀器由一個高壓電離室探測器和電子線路組成。前者為一個充高氣壓（一般為25個大氣壓的氬氣）的不銹鋼球殼組成，中間密封一個電極。電子線路主要為MOSFET靜電計、二次放大電路、高低壓變換器以及讀出線路。這類儀表在環(huán)境監(jiān)測中用得十分普遍，它的缺點為價格比較昂貴。適用于低水平的γ環(huán)境劑量率的測量所測范圍為0.01μGy/h～103μGy/h能量響應(yīng)50keV～3MeV第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日GE的RS131高氣壓電離室25個大氣壓的高純Ar氣高氣壓電離室原理圖第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日高壓電離室能量響應(yīng)特性（相對與Cs－137的661keV）第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.1常用X、γ輻射監(jiān)測儀閃爍劑量率儀表閃爍劑量率儀表由閃爍探測器和電子線路兩部分組成。閃爍探測器包括閃爍體、光電倍增管、前置放大器以及磁屏蔽外殼幾部分組成，它主要起到把γ輻射的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖饔谩Ｄ壳俺Ｓ玫拈W爍探測器有用硫化鋅補償?shù)乃芰祥W爍體、組織等效塑料閃爍體、Nal(T1)等。所測范圍為0.001μGy/h～102μGy/h能量響應(yīng)40keV～4MeV第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日BH3103B便攜式Χ-γ輻射儀

第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日伽瑪輻射儀第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日FH40第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日閃爍探測器能量響應(yīng)特性第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日Ｇ－Ｍ計數(shù)管在氣體電離探測器中，Ｇ－Ｍ計數(shù)管具有相當突出的優(yōu)點：氣體放大倍數(shù)極高，入射射線只要產(chǎn)生一個離子對就能引起放電而被記錄，對帶電粒子的本征效率接近100%，并且輸出脈沖的幅度很大，所需的測量儀器很簡單。Ｇ－Ｍ計數(shù)管的主要缺點是：分辨時間太長，不能用于高計數(shù)率測量；對γ射線的探測效率較低。所測范圍為0.1μGy/h～104μGy/h能量響應(yīng)30keV～2MeV2.1常用X、γ輻射監(jiān)測儀第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日個人劑量計長桿劑量率儀第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日其他測量設(shè)備第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日被動測量熱釋光劑量計(TLD)的工作原理(1)晶體物質(zhì)的電子能級分屬兩種能帶：導(dǎo)帶滿帶——處于基態(tài)已被電子占滿的容許能帶導(dǎo)帶——沒有電子填入或尚未填滿的容許能帶電子陷阱禁帶——

隔開滿帶和導(dǎo)帶（有一定寬度）(2)雜質(zhì)原子及原子或離子的缺位和結(jié)構(gòu)錯位

禁帶電子陷阱——近導(dǎo)帶下面的局部能級，能吸附電子激活能級——近滿帶上面的局部能級，能吸附空穴激活中心沒有輻照——電子陷阱是空著的，激活能級是填滿電子的

滿帶(3)發(fā)光機制：輻射晶體電離激發(fā)滿帶中電子進入導(dǎo)帶，產(chǎn)生空穴（過程1）∵低能態(tài)較高能態(tài)穩(wěn)定進入導(dǎo)帶的電子落入電子陷阱形成F中心（空穴移入激活中心形成H中心)（過程2）輻射能量貯存（常溫下可保持很久）第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日加熱溫度達到一定值F中心的電子又進入導(dǎo)帶最終與H中心的空穴復(fù)合（過程3）發(fā)出熒光（熱釋光TL)劑量測量原理：發(fā)出的總光子數(shù)∝釋放的總電子數(shù)∝所吸收的輻射能量TLD的種類和特性熱釋光體LiF

Li2B4O7(Mn)CaF2(天然)CaF2(Mn)BeOCaSO4(Mn)CaSO4(Dy)

LiF(Mg,Cu,P)

主峰加熱溫度110oC~260oC第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.2選用監(jiān)測儀的原則

監(jiān)測儀器選擇原則：（一）射線性質(zhì)：對于射線的種類及性質(zhì)清楚的場所，應(yīng)選用針對性較強的儀器。如果對于輻射場的性質(zhì)不清楚的場所監(jiān)測，應(yīng)選用帶有多用探頭的監(jiān)測儀或攜帶多種監(jiān)測儀。（二）量程范圍：一般要求測量儀器的量程下限值至少應(yīng)在劑量限值的1/10以下，上限根據(jù)具體情況而定。有的數(shù)顯式儀表會在量程下限也報出數(shù)據(jù)，而有的儀表會在超量程時數(shù)據(jù)為零，在實際使用前，必須了解儀器的性能。第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日（三）能量響應(yīng)：一臺理想的輻射監(jiān)測儀器應(yīng)該是不論射線的能量大小，只要照射量相同，其儀器的響應(yīng)就應(yīng)相同。然而，事實上儀器的響應(yīng)總是隨著射線能量的不同，產(chǎn)生一定的差異，響應(yīng)對能量依賴性小，這種差異就小，即能量響就好。反之能量響應(yīng)差。對劑量率儀表一般要求與137Cs源相比，在50keV到3MeV的能量范圍內(nèi)能量響應(yīng)不應(yīng)大于±30%。從幾種探測器的能響來看，電離室型較好，閃爍型次之，計數(shù)管差些。在防護監(jiān)測中，對數(shù)百千電子伏以上的光子來說，能量響應(yīng)差別不大，但對100keV以下的光子，就需要注意儀器的能量響應(yīng)性能與被測光子的能量是否相適應(yīng)。（四）環(huán)境特性：對溫度，在-10℃-40℃的溫度范圍內(nèi)，儀器讀數(shù)變化在±5%以內(nèi)；對相對濕度，在10%到95%范圍內(nèi)，讀數(shù)變化在±5%以內(nèi)。此外，應(yīng)考慮氣壓與電磁場的影響。第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日（五）對其它輻射的響應(yīng)：實際測量條件有時比較復(fù)雜，如高能γ射線和β射線都能穿透電離室引起儀器響應(yīng)，造成γ、β射線測量相互干擾；在中子和伽瑪混合場中，考慮探測器對兩種射線的敏感程度。其它因素：儀器零點漂移要?。粶y量的方向性誤差不應(yīng)大于±30%；重量較輕；體積小。另外，儀器的響應(yīng)速度要快，特別是對于一些瞬時的輻射場的測量（適用診斷X線機攝片的輻射場測量）。這一點尤為重要。一般要求響應(yīng)時間在0.5秒以下，最好為毫秒級。第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日三、輻射環(huán)境監(jiān)測輻射環(huán)境監(jiān)測指的是廣義的環(huán)境監(jiān)測，包括流出物監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測。（一）環(huán)境中的放射性1.天然放射性天然放射性一般不屬于輻射環(huán)境監(jiān)測范圍，但是由于天然本地?zé)o處不在，構(gòu)成人類輻射劑量的大部分，由于人類活動使部分地區(qū)的輻射本底升高等因素，為了了解本地輻射水平、環(huán)境評價工作需要。有時需要對天然放射性進行測量。2.人工放射性人工放射性主要有以下幾個來源：（1）核試驗沉降（2）核燃料循環(huán)和核能生產(chǎn)（3）放射性同位素和射線裝置生產(chǎn)和應(yīng)用第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日（二）監(jiān)測的分類1.項目運行前的本底調(diào)查，如：環(huán)評文件的本底調(diào)查等。2.項目運行過程中的監(jiān)測，如：驗收監(jiān)測，年度監(jiān)測等。3.退役環(huán)境監(jiān)測，如：放射性同位素與射線裝置退役項目的終態(tài)驗收監(jiān)測等。4.事故應(yīng)急監(jiān)測。第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日四、監(jiān)測布點1.醫(yī)院2.固定探傷3.移動探傷4.工業(yè)輻照加速器5.場址退役第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日1.醫(yī)院（1）加速器