D3《辐射测量与防护》实验指导书

核工程与核技术专业实验三辐射测量与防护实验指导书重庆大学动力工程学院二○○八年十二月辐射测量与防护实验要求实验项目数：2个适应专业：核工程与核技术类课程总学时：32学时课程总学分：2学分实验总学时：2学时一、实验基础辐射测量与防护实验是在学生学习和掌握了“原子核物理”和“反应堆物理分析”等专业基础课程后开设的专业实验。

通过该实验旨在使学生了解和掌握辐射和防护的原理，并掌握相关的测量手段。

实验设有综合型、设计型实验和验证型实验。

二、实验类型综合型、设计型实验1、辐射谱线测量实验本实验要求学生自己选择不同的样品，自主拟订实验方案，选择实验方法，完成辐射谱线测量并分析测试结果。

2、辐射防护实验本实验要求学生自己设计实验方案，选择实验方法，人为地加入辐射防护措施，测量屏蔽后的辐射，分析防护原理。

三、实验要求：实验教学是整个教学过程的重要环节，和理论教学相辅相成。

重视实验教学，提高实验教学质量，锻炼和培养学生分析问题和解决问题的能力是实验教学的重要任务。

为规范实验教学，严格要求学生，实验课程要求如下：1、综合型、设计型实验要求学生在做实验一周以前，预习实验指导书，写出实验方案和实验实施步骤。

实验课时交实验指导教师审阅，合乎要求者方可准予实验；2、要求实验指导教师严格登记参加实验学生名单，在安排的实验课程表时间内不来者视为缺席，给予一次补做机会；3、凡未完成实验课程者不能取得该课程学分。

目录辐射测量与防护实验要求 (2)目录 (3)实验一辐射测量实验 (5)1. 实验目的 (5)2. 实验装置 (5)3. 实验原理和方法 (5)3.1 实验原理 (5)3.2 实验方法 (5)3.2.1 标准源效率刻度 (5)3.2.2 实验样品测量 (6)4. 实验步骤 (7)5. 实验数据处理 (7)实验二、辐射防护实验 (8)1. 实验目的 (8)2. 实验装置 (8)3. 实验原理和方法 (8)3.1 实验原理 (8)3.2 实验方法 (8)3.2.1 无屏蔽情况下样品α和β粒子活度测量 (8)3.2.2屏蔽情况下样品α和β粒子活度测量 (8)4. 实验步骤 (9)5. 实验数据处理 (9)附：BH1216 II型单路低本底αβ测量仪 (10)1 概述 (10)1.1 用途与特点 (10)1.2 系统组成 (11)1.3 主要技术性能 (12)1.4使用环境、工作方法、尺寸和重量 (12)2 工作原理 (13)2.1 仪器探测器工作原理 (13)2.2 仪器电路工作原理 (13)3 仪器操作方法 (15)3.1 α、β和本底的测量 (15)3.1.1α效率测量 (15)3.1.2 β工作源效率测量 (16)3.1.3 本底测量 (16)3.1.4 α、β交叉性能(串道比) (17)3.2水样品和标准源的制作 (17)3.2.1 原理 (17)3.2.2 主要仪器设备 (17)3.2.3 水样采集 (17)3.2.4 水样品处理 (18)3.2.5 α标准源、β标准源、水样品的准备 (18)3.2.6 测量 (18)4 测量软件使用说明 (19)4.1 操作程序描述 (19)4.2 程序功能 (21)4.2.1 α工作源效率测量 (21)4.2.2 β工作源效率测量 (24)4.2.3 本底测量 (24)4.2.4 α工作源效率稳定性测量 (24)4.2.5 β工作源效率稳定性测量 (26)4.2.6 α、β本底长期稳定性测量 (26)4.2.7 α标准源效率刻度 (26)4.2.8 β标准源效率刻度 (27)4.2.9 一般样品中总α，总β活度测量 (27)4.2.10 水样品中总α，总β活度测量 (28)4.2.11 生物样品中总α，总β活度测量 (30)1.2.12 气体样品中总α，总β活度浓度测量 (32)1.2.13 环境样品中总α，总β活度浓度测量 (34)4.3 几个要说明的问题 (35)1.3.1 最佳测量时间选择 (35)1.3.2 β源半衰期校正 (37)1.3.3 关于重新计算 (37)实验一辐射测量实验1. 实验目的学习α、β测量的原理和方法。

2. 实验装置BH1216II型单路低本底α、β测量仪。

该测量仪可对一般样品、水样品、生物样品、气体样品和环境样品等多种样品进行α和β测量，仪器使用参见使用说明书。

3. 实验原理和方法3.1 实验原理样品产生的α和β粒子在进入BH1216II型仪器的主探测器后，使ST-1221型低本底α、β闪烁体发光，经过光电倍增管转化为相应的电信号，再通过α通道、β通道以及反符合通道放大、甄别和成形等处理后，由计算程序参照标准源的相关数据，得到被测样品的α和β总活度。

具体内容请参照BH1216II型单路低本底α、β测量仪使用说明。

3.2 实验方法3.2.1 标准源效率刻度1）α标准源效率刻度这个测量是为了对仪器进行α标准源效率刻度。

α标准源效率刻度的准确与否直接影响后面的各种样品测量的精确度，因此必须认真对待。

在称取标准物质和铺样品时要仔细进行，称取制源样要准确，铺样要均匀。

最好做几个平行源样，多测几次最后取平均值。

每个样品测量时最好改变测量的角度，这样可以消除由于探测器不均匀而造成的误差。

（1） [测量]菜单中选取[α标准源效率刻度]后，进入[工作条件设置]对话框，设置测量周[活性参数设置]对话框，输入α、β标准源)=6.98 B q g -1, A s (β)=14.4 B q g -1（注意：A s 输入的值要根据给定的值输入）,称取M s (α)=0.1Amg(A 为样品盘面积)的标准物质，均匀铺在样品盘中待测量。

（1） 按下[开始]按钮开始测量，测量的平均计数用 R s (α)表示，单位：计数·s -1，打印结果。

（2） α标准源效率εs （α）按公式（1）进行计算。

%1001000)()()()()(⨯⨯⋅-=αααααεMs As Ro Rs s （1） 式中：)(αRs ，测得的α标准源平均计数率，计数·s -1；)(αRo ，α本底计数率，计数·s -1；)(αAs ，α标准源比活度，Bqg -1；)(αMs ，装在样品盘中被测量的α标准源质量，mg 。

2） β标准源效率刻度测量的方法和过程与α标准源效率刻度相同。

测量的平均计数率用Rs(β)表示，单位：计数·s -1，打印出结果。

β标准源效率εs （β）按公式（82）进行计算。

%1001000)()()()()(⨯⨯⋅-=βββββεMs As Ro Rs s （2） 式中：)(βRs ，测得的β标准源平均计数率，计数·s -1；)(βRo ，β本底计数率，计数·s -1；)(βAs ，β标准源比活度，Bqg -1；)(βMs ，装在样品盘中被测量的β标准源质量，mg 。

3.2.2 实验样品测量BH1216II 型单路低本底α、β测量仪，可以对多种样品进行测量，下面以一般样品为例介绍测量计算过程。

[测量]菜单中，选准[一般样品测量]单击后，设置测量周期，测量时间，α本底R (α)、β本底R 0 (β)，α、β标准源效率εs （α）、εs （β下[开始]按钮开始测量，测量结果打印输出，测得的样品中的总α，总β平均计数率用R b(α), R b (β)表示，单位：计数·s -1。

测量结果按（3）（4）式进行计算。

)()()()(αεαααs b Ro R A -= （3） )()()()(βεβββs b Ro R A -=（4） 式中：)(αA ,)(βA ,测得的样品源中的α、β活性；)(),(βαb b R R ，测得的样品源中的α、β平均计数率，计数·s -1；)(αRo ,)(βRo ，α、β本底计数率，计数·s -1；)(),(βεαεs s ，α、β标准源效率，%。

4. 实验步骤1) 实验前准备i) 系统启动。

依次打开，BH1216型测量单元电源开关→高压电源开关→显示器→计算机主机，进入WindowsXP 。

ii) “双击”计算机桌面的BH1216应用程序，启动程序。

2) 进行实验i) α、β本底测量通过程序通过BH1216II 型单路低本底α、β测量仪，分别对α、β的本底进行测量，记录或打印相关数据。

ii) 标准源效率刻度制作标准源样本放入铅室托盘测量标准源的α、β效率，以便在样品测量中作为参照基准记录或打印相关数据iii) 样品活度测量制作测量样品放入铅室托盘测量样品的α、β活度记录或打印相关数据3）结束实验关闭系统，操作顺序为：计算机主机→显示器→高压电源开关→测量单元电源(BH1216)，依次关闭。

5. 实验数据处理1）根据记录，分析测量的本底、标准源效率和样品活度结果；2）编写实验报告。

实验二、辐射防护实验1. 实验目的学习α、β测量及辐射防护的原理和方法。

2. 实验装置BH1216II型单路低本底α、β测量仪。

该测量仪可对一般样品、水样品、生物样品、气体样品和环境样品等多种样品进行α和β测量，仪器使用参见使用说明书。

3. 实验原理和方法3.1 实验原理通常对核辐射的防护有三种基本方法：时间防护、距离防护和屏蔽防护。

时间防护是以减少工作人员受照射的时间为手段的一种防护方法；距离防护是利用照射量与距离平方成反比的原理，通过增加与辐射源的距离来降低工作人员所受辐射的防护方法；而屏蔽防护是在辐射源和工作人员之间设置由一种或数种能减弱射线的材料构成的物体，从而使穿透屏蔽物入射到工作人员的射线减少，以达到降低工作人员所受剂量的目的。

本实验要完成的防护方法是屏蔽防护，是在完成实验一、已经获得样品的α和β粒子活度测量结果的情况下，分别在所测样品上覆盖屏蔽材料重新测量，得到增加屏蔽材料后α和β粒子活度来减少，分析不同材料，如纸张、铝片、有机玻璃、铅片和混凝土等材料对α和β粒子的屏蔽作用。

3.2 实验方法3.2.1 无屏蔽情况下样品α和β粒子活度测量具体测量方法和步骤参见实验一。

3.2.2屏蔽情况下样品α和β粒子活度测量1）在样品中覆盖屏蔽材料；2）重新测量屏蔽情况下样品α和β粒子活度；3）记录实验结果4. 实验步骤1）完成无屏蔽情况下样品α和β粒子活度测量；2）在样品中覆盖屏蔽材料；3）重新测量屏蔽情况下样品α和β粒子活度；4）更换不同的屏蔽材料测量样品α和β粒子活度；5）记录实验结果。

5. 实验数据处理1）根据记录，分析在增加屏蔽材料测量样品α和β粒子活度变化；2）分析不同屏蔽材料对α和β粒子的屏蔽作用的异同；3）编写实验报告。

附：BH1216 II型单路低本底αβ测量仪使用说明1 概述1.1 用途与特点BH1216Ⅱ型单路低本底αβ测量仪具有一个主探测器，可同时给出被测样品中的总α总β活度浓度。