第一章 概述

核分析技术的主要特点
1. 灵敏度高 灵敏度高。比如，可达百万分之一，即10-6，或记为 1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。个 别的灵敏度可能更高。 2. 准确 准确。 3. 快速 快速。 4. 不破坏样品 不破坏样品。 5. 样品用量极少。比如，可以少到微克数量级。 样品用量极少 这些都是一般理化分析手段难于达到的。 这些都是一般理化分析手段难于达到的。
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中国 092型 夏级弹道导弹核潜艇 型
γ料位计和料位开关
常用gamma源：60Co,137Cs beta源 源 测量设备 ：90Sr 活度：40MBq~4GBq 活度： 40~400MBq 探测器
原理示意图1
探测器 测量 设备
原理示意图2
核成像技术
核成象技术是核物理科学与现代图象理论相结合的产 核成象技术 物，是利用与核有关的物理量在被测对象中的衰减规律或 分布情况，获得物体内部的详尽信息，通过电子计算机对 这些信息作快速处理，最终重建被测物的内部图象。数据 获取部分，从物理原理到具体结构均可相距甚远，但数据 处理部分．则都基于计算机信息处理和图象重建技术。 几种断层扫描技术： 几种断层扫描技术：X射线断层扫描(XCT)．核磁共振 CT(NMR-CT)．正电子发射CT(PET)， 同位素单光子发射 CT(SPECT)和康普顿散射CT(CST)；穆斯堡尔效应CT等等。
三种示踪方式
1) 用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机 体内的运动规律。比如，要研究某个化学反应的具体过程， 可将参与反应的某种原子置换成该元素的同位素原子，此 即示踪原子。使化学反应在同样的条件下进行。借助于核 辐射探测器或其他分析仪器，探测、跟踪示踪原子的去向 或浓度变化。于是，就能够了解化学反应的真实历程和内 在机理。这是常规化学方法难以代替的。 2) 将示踪原子与待研究物质完全混合。然后追踪示踪原子。 比如，研究河流中泥沙迁移规律，山坡地上水土流失规律， 管道中液体的输运过程等。 3) 将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。比如炼铁高炉 炉衬烧损程度的监测等。
水稻在不同生长期各个部位磷的分配研究结果
辐射照射技术
辐射照射技术： 辐射照射技术：是利用射线与物质的相互作用，将物 质置于辐射场中，使物质的性质发生有利改变的技术。 该项技术涉及范围很广，主要包括有，辐射加工（如： 辐射聚合、辐射交联、辐射接枝、辐射涂料固化、辐射制 备复合材料等）、辐射治疗（如： 医用加速器、γ 刀、快 中子治疗、硼中子俘获治疗技术等）、辐射育种、辐射保 藏、辐射消毒等等。
核技术的几个发展阶段
在第二次世界大战以后，核技术开始大规模地转移到国民经济的应 用方面， 直到60年代前后，核技术发展的特征是广泛地向国民经济各个 领域渗透，处于形成期。 形成期 以美国为例，美国在战争期间建立起来的—批大型核研究所(如橡树 岭、阿贡、布鲁克海文研究所)，转向解决当时紧迫的社会问题、技术问 题和生物医学问题，例如环境污染、海水淡化、水质评价、癌症的诊断 和治疗、生物工程、非核能源等。60年代前后他们已在民用领域取得了 多项重大成果。例如阿贡研究所的中子照相技术，现已成为飞机零部件、 登月舱起爆器、雷管、导火索等多种部件的常规检测手段；布鲁克海文 研究所研制成功的99Mo(钼)—99mTc(锝)母牛，至今仍是核医学显象技术最 重要的手段。
中国核爆图片
1964年10月16日中国第一颗原子弹试验成功 年 月 日中国第一颗原子弹试验成功
1967年6月17日中国第一颗氢弹试验成功 磨菇云
奇异的磨菇云
奇异的磨菇云
奇异的磨菇云
奇异的磨菇云
奇异的磨菇云
奇异的磨菇云
核分析技术
在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技 术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术， 统称为核分析技术。它主要包括以下各项： 中子活化分析；带电粒子活化分析；x射线荧光分析；背 散射分析；核反应分析；加速器质谱分析；γ射线能谱分桥； 以及利用穆斯堡尔效应、正电子涅没、核磁共振、扰动角关 联的核效应分析；还有新近发展起来的同步辐射、离子束技 术、束箔光谱学、微束技术等分析技术。
核技术及应用概述
核技术的基本内涵 核技术应用简述 核技术发展简史 核技术在国民经济中的作用 核技术与其它学科的关系
核技术的基本内涵
核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化 核物理、核武器物理、辐射物理、 核物理 辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、 加速器、 学、辐射化学和辐射与物质相互作用 加速器 反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而 反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学 发展起来的综合性现代技术学科。 核技术的范围十分广泛，它包括核武器、核动力、同 位素和辐射技术，通常核技术主要指同位素和辐射技术两 个方面。 广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、 核能利用与核武器、 核能利用与核武器 核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、 核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技 核成像技术。 术、核成像技术
放射性示踪技术举例
问题： 问题： 磷(肥)在水稻不同生长期在各个部位的分配是怎样的 呢? 传统的方法： 传统的方法：在水稻生头的不同时期，取不同部位的鲜活植 株．经处理、制成样品，然后作元素分析。由于主要元素为 C，H，O，N，而P含量很少，因此，分析的准确程度不高。 示踪技术可以较好的完成这项研究。 放射性示踪方法： 放射性示踪方法：用放射性核素32P标记磷肥。此磷肥按常规 施用。用核辐射探测器跟踪探测32P放射的β射线(此β射线能量 达1.7Mev，易于探测)。就可以掌握水稻不同生长期，各个部 位磷的分配。研究结果如图所示。
核检测技术举例
γ射线料位计监测高炉中铁水的位置：高炉中铁水液面 射线料位计监测高炉中铁水的位置： 射线料位计监测高炉中铁水的位置 位置，过去都是工人爬上去看．劳动强度大，也不太准确 γ 射线料位计则能圆满完成这件工作。用一个 γ 放射源和一台 用一个 射线探测器，分别置于高炉两侧。根据铁水、 射线探测器，分别置于高炉两侧。根据铁水、空气吸收 γ 射 线的差别，很容易确定铁水液面位置。 线的差别，很容易确定铁水液面位置。放射源和探测器，可 用一个C形支架连接起来，使其同步沿高炉外壁上下移动。 这样就很方便、灵活。此仪器在铁水液面与上边空气层之间 的界面处，十分灵敏。 此法用于锅炉中水位的确定、油罐中油位的确定等，都 十分有利。优点是快速、准确、自动。
核成像技术举例
X射线断层扫描 射线断层扫描(XCT) ：是基于物体对X射线的吸收特 射线断层扫描 性。当—束强度为Io的X射线穿过厚度为D 的均匀物体后， 其强度将减弱为I/ Io =EXP(-uD)，或u=ln(Io/I)/D， u为这 一均匀物质对该射线的线性衰减系数。若此物体由非均匀 物质组成，则可分为许多等厚度D的均匀物质单元有， Σui= ln(Io/I)/D。使物体、放射源和探测器组合360o旋转， 并在每一角度对物体的某个断面测定透射射线的投影强度， 即可得到一个关于Σui和ln(Io/I)/D的投影矩阵。对此矩阵求 解，可获得各单元的u值，进而获得被测物的剖面图象。
核检测技术
核检测技术: 核检测技术 是以核辐射与物质相互作用原理为基 础而产生的辐射测量方法和仪器，本课程主要涉及核辐 射工业检测仪表，主要包括：厚度计、密度计、料位计、 湿度计、成分分析仪、泄漏检测仪、流量计、灰分仪、 火灾报警器、核子秤和探伤仪等。核检测技术是其它核 技术及应用的基础。 特点： 特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无； 3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化 测量。
measurement
放射性示踪技术
定义： 定义：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记， 利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显 示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联 系，此技术称放射性同位素示踪技术。 从原理上说，这是利用了同位素具有相同的化学性质， 同位素之间相互替代不会影响它们参与的化学反应。另方 面，同位素之间毕竞有差别，可以区别。如果示踪原于具 有放射性，那么利用射线探测器可以十分容易地跟综。如 果示踪原子是稳定核素，则可利用原子特征质量(即原子核 质量数之差别)来跟踪。
核技术应用举例
核技术是现代科学技术的重要组成部分，是当代最主要 的尖端技术之一，也是社会现代化的重要标志之一。 核技术以其知识密集性、高效益性及广泛适应性等特点， 已被纳入了世界高科技角逐的竞技场。它一方面为国民经济 建设开拓了广泛的应用领域，另一方面又为自然科学各学科 的发展提供了多种手段，并开拓了诸多重要的边缘学科，如 核医学、核考古学、核地质学等等。 核技术应用在世界上已有100多年的发展历史，我国已 有40多年的发展历史，目前，共有100多个国家开展核技术 的研究、开发和应用。
辐射照射技术举例
辐射交联聚乙烯： 辐射交联聚乙烯：简言之，就是将聚乙烯加热，并吹胀或 聚 拉伸，然后快速冷却，再用电子束(能量2—3Mev)照射即成。 (当然，具体的辐射加工工艺。因原料而异，而且各厂家也 保密)。这是当前最普遍的辐射加工项目，聚乙烯是电缆线 的包覆材料。 辐射交联的聚乙烯的特点：热收缩 辐射交联的聚乙烯的特点 热收缩(一般材料部是热膨胀、 热收缩 冷收缩)。此外，它还有许多优点：(1) 耐热 耐热。130℃不软化 (普通聚乙烯，80℃就软化了)。(2) 机械强度大为提高 机械强度大为提高。因为 分子之间经过辐射加工后已成为网状结构。(3) 耐有机溶剂 耐有机溶剂、 不易被溶解。也不受海水腐蚀。(4) 电绝缘性能很好 电绝缘性能很好，且不 怕潮湿。