《核辐射与探测技术》PPT课件

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1、回顾1、核技术的概念，分为广义和狭义。2、常用的核辐射类型，各种射线及其应用，核衰变规律，放射性活度3、射线与物质的相互作用，带电粒子（重带电粒子与轻带电粒子），射线，中子。射线与物质作用时的衰减规律。1第二讲核探测技术及应用2.1核探测器原理2.2核探测技术应用2问题：核辐射眼睛看不见、耳朵听不着、双手摸不到，如何知道它的存在呢？哈尔滨铱-192之谜核探测器是核辐射的耳目！3中国日报消息：由于担心恐怖分子利用海上进行核原料走私，美国与荷兰政府签署一项协议，自掏腰包为欧洲最大的海港鹿特丹港口安装核物质探测器。这套价值300万美元的探测系统包括固定和手持的仪器，可以对通过港口的货

2、物集装箱进行扫描，检查集装箱里是否装有核原料。每年大约有数千艘商船通过鹿特丹港口，很多货物都是从中东和世界其他地区经过这里转运到美国的。美国安全官员一直担心，恐怖分子会将核原料藏在集装箱偷运到美国，然后用这些核原料制造“脏弹”。“脏弹”是一种大规模破坏性武器，引爆后将放出大量有害的放射性物质，不仅会造成人员伤亡，而且会使遭到攻击的区域受到严重的放射性污染。4核探测器（粒子探测器）：能够指示、记录和测量核辐射的材料或装置。原理：辐射与核辐射探测器内的物质相互作用而产生某种信息（如电、光脉冲或材料结构的变化），经放大后被记录、分析，以确定粒子的数目、位置、能量、动量等。5宇观——宏

3、观——微观粒子（无穷大到无穷小）从1026m到10-18m；物质的基本结构：由原子到夸克。夸克和轻子是物质的最基本组成；微观粒子肉眼看不到，只能通过探测器探测到人类对物质世界的认识不断深化，归功于实验和理论的相互促进，归功于粒子加速器和粒子探测器的不断建造和发展。使对物质世界的探索逐步走上现代实验科学的轨道。核探测技术随核物理的发展而发展6粒子源种类辐射源天外的：宇宙射线；天然的：自然界自然存在的放射性核素——铀、钋、镭、锕等；人工的：用加速器、反应堆产生的放射性核素——锝、钷、镎、钚、镅等。78我们要知道有多少粒子，什么样的粒子，还要知道它们的物理性质，来源。为此，探测器要测

4、量许多物理量。计数和计数率：即粒子的通量或流强；时间：粒子到达探测器时间或相对于某时刻时间间隔；能量：尤其中性粒子（中子，光子，中微子等）的能量；动量：主要是带电粒子的动量；位置：粒子产生或衰变的位置，带电粒子在探测器内的位置和飞行的轨迹，中性粒子进入探测器的位置和飞行方向；粒子的分辨：区别不同性质的粒子，特别需要分辨相同动量下不同质量的带电粒子；核探测器测量的基本物理量9测量粒子与射线的基本性质，研究这些粒子之间的相互作用以及它们与宏观物质的相互作用等。将这些粒子与射线作为微小的探针来研究微观或亚微观结构，如晶体结构，物质的表面结构，分子原子及核结构等。因为这些粒子来源不同

5、，有的来自地球，有的来自太阳，月亮或银河以外，它们会带有与源有密切关系的信息。通过这些粒子或射线来研究我们达不到的各种天体。粒子与射线在工业，农业，地质，医疗，环保，航天等领域被广泛地应用，不可替代地获得对宏观物质的形态，结构，成分的测量与研究。粒子探测器用途：106位获诺贝尔奖的粒子探测器大师C.T.R.Wilson发明云室，一种观测带电粒子径迹的方法和技术（1927年）P.M.S.Blackett发展Wilson云室技术，在核物理与宇宙线研究中做出贡献（1948年）C.F.Powell发明核乳胶技术，在宇宙线中发现介子（1950年）D.A.Glaser发明气泡室（1960

6、年）L.W.Alvarez发展气泡室及数据处理技术，发现大量共振态（1968年）G.Charpak发明多丝正比室并发展气体丝室技术（1992年）11丁肇中教授中国科大，中科院高能所，上硅所参加12TheAlphaMagneticSpectrometerDetector国际空间站的一个粒子物理实验（丁肇中教授领导）13粒子探测基本原理粒子探测主要是指记录粒子数目，测定其强度，确定粒子的性质（能量、动量、飞行方向等）。根据粒子的带电性质分类带电粒子：、p、e±、±、±、±等电磁辐射：x射线、射线中性粒子：n、0、0、等14（一）带电粒子探测基本原理入射带电粒子与物质

7、原子的轨道电子发生库仑相互作用而损失能量，轨道电子获得能量。当电子获得能量足以克服原子核的束缚，则电子就脱离原子成为自由电子。这就是电离。电离的结果形成一对正离子和自由电子。若内壳层电子被电离后，该壳层留下空穴，外层电子跃迁来填补，同时放出特征x射线或俄歇电子。当电子获得能量较少，不足以克服原子核的束缚成为自由电子，将跃迁到较高的能级。这就是原子的激发。处于激发态的原子不稳定，作短暂停留后，将从激发态跃迁回到基态，这就是退激。退激时，释放的能量以荧光的形式发射出来。15利用电离或激发效应来记