射线式传感器学习资料.ppt

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1、射线式传感器射线式传感器也称核辐射探测器，它是利用放射性同位素发出射线，根据被测物质对放射线的吸收、反射、散射或射线对被测物质的电离激发作用而工作的。概述放射线通过被测量物时会伴随着能量的损失，只要得到确切的损失量，就可以准确地了解到被测物的特征。核幅射（人工、天然）电信号能量转换核辐射传感器（探测器）：将入射核辐射（粒子）的全部或部分能量转化为可观测的电信号（如电流、电压信号）的装置。1895,伦琴（Roentgen）发现X射线，射线式传感器已经有100多年历史。世界上第一张X射线照片现代X射线照片射线式传感器

2、主要应用领域：断层扫描computedtomograhy（工业CT、医疗CT）、无损检测、现场元素分析、在线监测、环境监测、探伤等等。利用射线探测器的医疗设备：X射线机、医疗计算机断层扫描（CT）、核磁共振成像（MRI）。探伤安检太空技术：空间探测—“太空之眼”迄今最伟大的八具空间望远镜哈勃望远镜康普顿伽玛射线太空望远镜钱德拉X射线太空望远镜XMM-牛顿X射线太空望远镜辐射可分为：电离辐射和非电离辐射非电离辐射紫外线、红外线、微波等这些粒子虽能够同物质发生作用但都不能使物质发生电离效应（能量～eV量级）来源如移动

3、电话：频率800-1800MHz能量﹤0.01eV(所以没有电离作用）电离辐射直接或间接使介质发生电离效应的电或不带电的射线或粒子(能量﹥keV)α、β、γ、x、n、p、裂变碎片介子等来源1)放射性物质(人造、天然）2)加速器3)反应堆4)宇宙射线5)地球环境11.1核辐射物理基础电磁波谱频率能量低高FE波长11.1.1放射性同位素凡是原子序数相同、原子质量不同的元素，在元素周期表中占同一位置，这种元素称同位素；当没有外因作用时，同位素的原子核会自动产生核结构的变化，称为核衰变；同位素的原子在自动衰变过程中会放

4、出射线，这种同位素就称“放射性同位素”。（1）放射性同位素核素及符号表示具有确定质子数和中子数的原子核称为核素。核素是原子核的一种统称。核素表示符号核素质子数中子数质量数符号氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C放射性衰减规律可表示为——t=0的原子核数；——t时刻原子核数；——衰减常数（不同核素衰减常数值不同）（2）核衰变与核辐射放射性同位素的原子核数目，随时间按指数规律衰减半衰期：通常用半衰期表示核素衰减速度半衰期指，放射性核数衰减到原始数目一半所用的时间，一般用

5、10倍半衰期表示放射性核素的寿命。11.1.2核辐射与物质间的相互作用放射性同位素在衰变过程中能放出α、β、γ三种射线，其中：α射线由带正电的α粒子组成（如氦核）；β射线由带负电的β粒子组成（电子）；γ射线由中性的粒子组成（光子）。放射性同位素衰变时，放出一种特殊的，带有一定能量的粒子或射线，这种现象称“核辐射”。1.0086650n中子1.007276+1p质子005.486×10-4±1e±β4.00279+24Heα质量(u)电荷（e)符号种类核辐射的基本粒子和射线性质α衰变新元素Sg衰变为Rf鑪β-衰

6、变产生电子e,反中微子v’β+衰变F氟产生正电子e,中微子v’衰变Dy镝放出γ射线，能态变化，原子量、原子序数不变自然界常见的核衰变示例放射性强度也是随时间按指数规律减小：I0——初始强度；I——t时间后的强度；1Ci=3.7×1010（次核衰变）/秒放射性强度单位：贝可（Bq）放射性强度单位放射性强度单位：居里（Ci）,毫居里(mCi)用单位时间内发生衰变的次数来表示放射性的强弱，称放射性强度(活度)。核辐射的强弱用放射性强度表示核辐射与物质间的相互作用主要是通过电离、吸收、反射作用。电离作用：带电粒子在物质

7、中穿行时会使物质的原子发生电离，在它们经过的路程上形成离子对。其中：α粒子质量大，电荷量多，电离能力最强但射程短；β粒子质量小，电离较弱；γ粒子没有直接电离作用。αβ吸收、反射α、β、γ射线穿透物质时，由于磁场作用，原子中电子会产生共振，振动的电子形成散射的电磁波源，使粒子和射线能量被吸收和衰减。其中：α射线穿透能力最弱，空气中运行轨迹为直线；β射线次之，穿行时由于与物质原子发生能量交换而改变方向产生散射，在空气中轨迹为折线；γ射线穿透能力最强，能穿透几十厘米厚固体物质，在气体中可穿透数米，因此γ射线广泛用于医疗

8、诊断、探伤等。1MeV的粒子穿透物质能力α1页β60页/本铅铅室γ中子n4580本中子源地下1-2米深11.2射线式传感器射线式传感器器通常有两种主要形式：一种是测量放射性物质的放射线，例如测天然放射性U(铀)、Th(钍)、K(钾)。另一种方式是利用放射性同位素，测量非放射性物质，根据被测物质对辐射线的吸收、反射进行检测，或者利用射线对被测物质的电离激发作用。如：测厚、探