核放射基础知识

半衰期是指在衰 变的元素衰变到一半 时所要的时间。半衰 期的范围从几个毫秒 到几亿年不等。图 4 为半衰期的一个自然 衰减过程。氡 222 变 成铅 210 的半衰期为 3.8 天，两个半衰期 7.6 天后氡含量为原 来的四分之一。最后 会有 0.1%的放射性元 素留在铅里面。
β衰变过程是原子核中的一个中子变成一个 质子同时放出β射线，新的原子序数将增加：
rem=rad×QＲ sievert=gray×Q 其中：
剂量 剂量 整个身体瞬间接受计量
（Sv） （rem）
>4.0 >400
死亡
4.0
200-400
1-2
100-200
0.1-0.5 10-50
产生几种射线疾病：骨髓和 骨密度遭到破坏，红细胞和 白细胞数量极度减少，有内 出血、呕吐、腹泻症状 轻微的射线疾病，疲劳、呕 吐、食欲减退、暂时性脱发。 红细胞减少、不可恢复。 没有疾病感觉，但血样中白 细胞数量在减少。
剂量 剂量 射线源或限度
(μSv） (μrem）
3
300
天然背景值
乘 10 小时
30
3000
飞机
100 -200
10000 X 射线医学检查累积量
-20000
X 射线医学检测和应用人员 700 70000
一年的累积量
1000 100000 来自自然放射源一年的剂量
-2000 -200000
<1000 <100000 室内空气中来自氡的一年累
GammaRAEⅡ和 NeutornRAEⅡ检测器采用 Cs Gamma 射线源来做校准。射线源向各个方向发射射 线，我们采用当量剂量（DER）来确定仪器的技术 参数。如当 GammaRAEⅡ的检测范围为 10-4000μR/h 是它的统计误差在 30%以内。 怎样来校正和测试我们的检测器
GammaRAEⅡ和 NeutornRAEⅡ检测器在正常的 环境下不需要被标定，由于晶体传感器有很好的稳 定性，不会因使用而改变其属性从而改变仪器参 数。当然我们需要确认仪器是否正常工作，这样的 功能测试是必须的，我们打开仪器就能很好的显示 背景信号，这就证明仪器具有良好的运行状况；如 果要测试其报警功能是否完好我们就要低密度射 线源来检测我们的仪器，如烟雾报警器中的 Am 传 感器，它能使我们的这两个设备产生报警。 报警限的设定
半衰期和射线的衰退
不稳定的核元素放射出α、β、或中子（η） 射线，在炼钢、炼铁过程中同样存在这样的问题。 在这些能量释放的过程中同样有γ射线伴随着释 放出来。
α射线从元素中释放出来，该元素失去两个质 子，形成一个比原来小 2 个原子数的新元素。例如：
这就是一个α衰变过程。
图 3 从铀 238 到 氡 222 气体的衰减过 程，一直到形成稳定 的铅 206。
暴露在极强的射线下。有的元素有很长的半衰期， 射线的辐射强度很底，但放射持续的时间很长，会 有长期的危害。
放射单位和命名
放射单位有三种计量方式： 1） 射线源的放射性活度 2） 针对检测器和生物体的吸收剂量 3） 照射量 表 1、放射线单位和当量
种类
单位
Becquerel
放射材料的放 (bq)
射性活度
γ射线和 X 射线
Gamma 射线和 X 射线一样是一种电磁波。它们和光 速一样快，能穿透大多数物体，在介质中穿过波长 不会发生变化但强度会逐渐减弱。Gamma 射线在空 气中传播几乎不受影响，它可以被几英尺的水，数 英尺的混凝土，几英寸的钢或铅完全阻挡。由于它 不容易被减弱，所以能轻易的检测到它的存在，同 时人体也容易被它照射到。多数放射源在释放 Gamma 射线时都伴随着释放出α、β射线或中子射 线。X 射线能量比γ射线能量稍低。
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技 术 指 南 TN-176
中子射线（η）
中子射线来自于一些大分子量原子的原子核， 从原子核中释放出中子。中子具有很高的动能，它 会与空气分子或其它介质发生碰撞。那些能分散在 常温空气中能量最小的中子被叫做热中子。这些在 空气中到处移动的中子在遇到几英尺的水或溶液 时将容入其中。它们能轻易的被象水中的氢这样的 元素捕获。就象铅这样的重金属元素能够阻挡γ射 线一样。中子射线虽然不是很常见，但是暴露在它 之下将更加危险，因为它需要更严密的防护才能防 止他的照射。在含钚的武器中会释放出中子，这意 味着中子检测器可以用来检测是否拥有非法核武 器。
自然界中到处都存在射线，但它的量十分的低 下且不会对人造成伤害（小于 20μR/h）。这些微量 的射线有来自宇宙的少量射线，来自自然界各类物 质的γ射线辐射，还有当地层环境中本身含有的放 射性物质辐射出的各种射线，同时也包括建筑物中 所用的材料，及其材料的来源，不同原料的来源有 不同的射线含量。室内特别是地下室都会有氡气的 存在，人的身体受到各种射线的辐射，当冬天时， 地面覆盖的雪层会减弱现场的实现强度，而对于来 自宇宙的射线经过雪的反射反而会增强。我们所受 到的射线辐射来自各个方向和不同的物质，其强度 有一个限定的参考值。当工作人员在工作环境中所 能 承 受 的 射 线 剂 量 为 0.1-0.2Rem/ 年 （ 即 ： 0.001-0.002Sv/年；100000-200000μRem/年） 表 3：各类暴露剂量
α粒子
α粒子由两个质子和两个中子组成。α相对较 重，只要一张纸或几厘米空气或身体的表皮就能将 它吸收或阻挡掉。因此，想要检测到它或直接暴露 在α射线下是不太可能的。只有当吸入、摄入或注 入α粒子时才会导致呼吸系统大面积的严重破坏。 α探测器探测α粒子时需要离放射源十分接近才 能探测到。
β粒子
β粒子 是电子或正 电子，单个电 荷重量只有 质子质量的 1/1837。β粒 子能穿透纸 张和衣服，但是不能穿过薄金属片和玻璃。β粒子 能损伤皮肤，像α粒子一样β粒子在进入人体后有 很大的危害，要检测到它必须让探头与放射源保持 很近的距离。
<0.1 <10
对人体没有任何危害
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注：1 rem = 1 million μrem 或 1000000Μr 1 Sv = 1 million μSv 或 1000000μSv
在典型的环境中含有多大的射线剂量才会对 人体造成伤害，在表 3 中有详细说明。
背景射线水平
核射线到达检测器和其它物体表面时不会造 成该物体的污染。射线通过检测器时被检测器捕 获，从而激发检测器对射线强度做出响应。暴露在 射线中的物体不会变成放射性物质，除非受到中子 射线的照射，该物质可能会变成放射性物质。因为 中子射线能被稳定的原子核捕获成为放射性同位 素。出现这种情况时，检测器的表面材料转变为放 射性同位素，检测器本身就成为了一个放射源，令 人放心的是，一般情况下不会有中子射线存在的可 能。 GammaRAEⅡ 和 NeutronRAEⅡ射线检测器
核射线就和它们有很 大的不同。
1） 它们由α、β和中子组成同γ射线一样具 有很短的波长。
2） 它们的能量高到足以使分子离子化导致生 物组织遭到破坏。
核射线有时也叫做“离子射线”。受到射线照 射的生物体可能使机体遭到不同程度的破坏。这取 决于射线源的强度和广度以及采取的防护措施。通 常情况下穿透力较强的射线是γ射线和中子射线， 它们破坏性较小，但是防护困难。α、β射线穿透 力较弱，破坏性较大，但是防护比较简单。所有这 些放射源都是向四周空间时刻放射射线。
n N 报警点 相对背景值的 百分比
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核放射基础知识
简介：
RAE 放射性检测器能发现多种射线并找到发 出射线的放射源。放射线的类型是什么？放射源在
什么地方？射线强度如何？射线对我们的仪器是 否有破坏？等等。这一系列问题在本文中有详细的 解答。
四种常见的射线：
在我们的周围到处存 在着射线—太阳光、无线 电波、微波、红外线、宇 宙射线，这些射线都是电 磁波。由于光子的能量较 低，强度较小，它们大多 是没有危害的。
Curie
(Ci)
吸 收 剂 量 Gray(Gy)
（ 1rad=100 rad
ergs /g）
当量 2.7×10-11Ci
3.7×10-10bq 2.2×10-12dpm 100 rad
0.01Gy
Q≡1.0 （对于 200keV 的γ射线） Q≈1 （对于 10 到 1000 个 keV 的γ射线） Q≈1 (对于β射线) Q≈20 （对于α射线） Q≈2-20 （对于中子射线） 注意，QR 不等于 QG.在表 2 中测量的是雷姆和西 弗特剂量。在正常的生活环境中大约有 10 个雷姆 （100mSv）的本底值，这些射线人不能够被察觉到。 随着计量的增加，人体也不会察觉到射线的存在。 Q 值是表示射线照射到整个身体时的一个系数。这 个 Q 值采用特殊的器官和薄膜受到的射线照射密度 来定义其具体数值。当许多放射性化学物质进入人 体之后，因为在人体不同的器管和不同的组织分布 的不同产生不同的危害，Q 值是放射性物质对人体 危害的一个综合性评估。 表 2、放射的生物学特性
射线检测器的报警点设置不同于气体检测器 的报警点设置，气体检测器报警点设置在一个固定 的浓度下，而它是一个不断变动的报警点，当射线 水平较接近背景值时，仪器的灵敏度较高，而报警 点会随着背景值和灵敏度的变化而变化，其规律遵
循如下公式： 报警点=N+n N
N：背景值 n: 设定的报警灵敏度 根据上述公式，报警点与随处场所的背景值和您所 选择的灵敏度值有关。见表 4：
GammaRAEⅡ和 NeutornRAEⅡ是一款可用于防 止非法核原料交易的微型检测器。GammaRAEⅡ可以 检测γ射线，而 NeutornRAEⅡ可以检测γ射线和η 中子射线。当然它不能检测α和β射线。尽管这两
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款射线检测器精度很高但它只是一款便携式的射 线防护报警器，不可作为射线剂量检测器来使用。 响应和报警时间