电离辐射监测PPT课件
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禁带 激活中心
满带
(3) 发光机制：
辐射晶体 电离激发 满带中电子进入导带，产生空穴（过程1） ∵低 能态较高能态稳定 进入导带的电子落入电子陷阱 形成F中心（空穴移 入激活中心形成H中心)（过程2） 辐射能量贮存（常温下可保持很久）
• 加热 温度达到一定值 F中心的电子又进入导带 最终 与H中心的空穴复合（过程3） 发出荧光（热释光TL)
• 导带 —— 没有电子填入或尚未填满的容许能带 • 禁带 —— 隔开满带和导带（有一定宽度）
(2) 杂质原子及原子或离子的缺位和结构错位
• 电子陷阱——近导带下面的局部能级，能吸附电子 • 激活能级——近满带上面的局部能级，能吸附空穴 • 没有辐照——电子陷阱是空着的，
激活能级是填满电子的
导带 电子陷阱
• 从几种探测器的能响来看，电离室型较好，闪烁型次 之，计数管差些。在防护监测中，对数百千电子伏以 上的光子来说，能量响应差别不大，但对100keV以下 的光子，就需要注意仪器的能量响应性能与被测光子 的能量是否相适应。
• （四）环境特性：对温度，在-10℃-40℃的温度范围 内，仪器读数变化在±5%以内；对相对湿度，在10% 到95%范围内，读数变化在±5%以内。此外，应考虑 气压与电磁场的影响。
电离辐射环境监测简介
一、监测标准
• 《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871－2002 • 《辐射环境监测技术规范》HJ/T 61-2001 • 《环境地表γ辐射剂量率测定规范》GB/T14583-93 • 《表面污染测定第一部分：β发射体和α发射体》GB/T14056.1-2008 • 《含密封源仪表的放射卫生防护要求》GBZ 125-2009 • 《密封放射源及密封γ放射源容器的放射卫生防护》GBZ114-2006 • 《X射线衍射仪和荧光分析仪防护标准》GBZ115—2002 • 《X射线计算机断层摄影放射防护要求》GBZ165-2012 • 《医用X射线诊断放射防护要求》GBZ 130-2013 • 《工业X射线探伤放射卫生防护标准》GBZ117-2006 • 《工业γ射线探伤放射防护标准》GBZ 132-2008
–Ｇ－Ｍ计数管的主要缺点是：分辨时间太长，不能 用于高计数率测量；对γ射线的探测效率较低。 • 所测范围为0.1µGy/h～104µGy/h • 能量响应30keV～2MeV
个人剂量计
长杆剂量率仪
其他测量设备
被动测量
热释光剂量计(TLD)的工作原理
(1) 晶体物质的电子能级分属两种能带：
满带 —— 处于基态已被电子占满的容许能带
• 监测仪器选择原则：
• （一）射线性质：对于射线的种类及性质清楚的场 所，应选用针对性较强的仪器。如果对于辐射场的 性质不清楚的场所监测，应选用带有多用探头的监 测仪或携带多种监测仪。
• （二）量程范围：一般要求测量仪器的量程下限值 至少应在剂量限值的1/10以下，上限根据具体情况 而定。有的数显式仪表会在量程下限也报出数据， 而有的仪表会在超量程时数据为零，在实际使用前， 必须了解仪器的性能。
BH3103B便携式Χ-γ辐射仪
伽玛辐射仪
FH40
闪烁探测器能量响应特性
2.1常用X、γ辐射监测仪
• Ｇ－Ｍ计数管
–在气体电离探测器中，Ｇ－Ｍ计数管具有相当突出 的优点：气体放大倍数极高，入射射线只要产生一 个离子对就能引起放电而被记录，对带电粒子的本 征效率接近100%，并且输出脉冲的幅度很大，所需 的测量仪器很简单。
–闪烁剂量率仪表由闪烁探测器和电子线路两部分组 成。闪烁探测器包括闪烁体、光电倍增管、前置放 大器以及磁屏蔽外壳几部分组成，它主要起到把γ 辐射的能量转变为电信号的作用。
–目前常用的闪烁探测器有用硫化锌补偿的塑料闪烁 体、组织等效塑料闪烁体、Nal(T1)等。 • 所测范围为0.001µGy/h～102µGy/h • 实际测量条件有时比较复 杂，如高能γ射线和β射线都能穿透电离室引起仪器响 应，造成γ、β射线测量相互干扰；在中子和伽玛混合 场中，考虑探测器对两种射线的敏感程度。
二、监测仪器
辐射环境监测可分为： 1.主动测量 2.被动测量
人们根据射线与物质相互作用后产生的各种效 应，制成了许多不同类型探测器。放射性主动测量 常用的探测器有三类：
• 气体电离探测器（利用射线在气体介质中产生的电 离效应）、
• 闪烁探测器（利用射线在闪烁物质中产生的发光效 应）
• 半导体探测器（利用射线在半导体中产生的电子和 空穴）。
• 剂量测量原理：发出的总光子数∝释放的总电子数∝所吸收的辐射能量
TLD的种类和特性
• 热释光体 LiF Li2B4O7(Mn) CaF2(天然) CaF2(Mn)
BeO CaSO4(Mn) CaSO4(Dy) LiF(Mg,Cu,P)
• 主峰加热温度 110ºC~260ºC
2.2选用监测仪的原则
• 适用于低水平的γ环境剂量率的测量 • 所测范围为0.01µGy/h～103µGy/h • 能量响应50keV～3MeV
GE的RS131高气压电离室
高气压电离室原理图
25个大气压的高纯Ar气
高压电离室能量响应特性（相对与Cs－137的661keV）
2.1常用X、γ辐射监测仪
• 闪烁剂量率仪表
2.1常用X、γ辐射监测仪
• 电离室类监测仪
高气压电离室是测量环境剂量率的常用仪表，这 类仪器由一个高压电离室探测器和电子线路组成。前 者为一个充高气压（一般为25个大气压的氩气）的不 锈钢球壳组成，中间密封一个电极。电子线路主要为 MOSFET静电计、二次放大电路、高低压变换器以及读 出线路。这类仪表在环境监测中用得十分普遍，它的 缺点为价格比较昂贵。
• （三）能量响应：一台理想的辐射监测仪器应该是不 论射线的能量大小，只要照射量相同，其仪器的响应 就应相同。然而，事实上仪器的响应总是随着射线能 量的不同，产生一定的差异，响应对能量依赖性小， 这种差异就小，即能量响就好。反之能量响应差。对 剂 量 率 仪 表 一 般 要 求 与 137Cs 源 相 比 ， 在 50keV 到 3MeV的能量范围内能量响应不应大于±30%。
满带
(3) 发光机制：
辐射晶体 电离激发 满带中电子进入导带，产生空穴（过程1） ∵低 能态较高能态稳定 进入导带的电子落入电子陷阱 形成F中心（空穴移 入激活中心形成H中心)（过程2） 辐射能量贮存（常温下可保持很久）
• 加热 温度达到一定值 F中心的电子又进入导带 最终 与H中心的空穴复合（过程3） 发出荧光（热释光TL)
• 导带 —— 没有电子填入或尚未填满的容许能带 • 禁带 —— 隔开满带和导带（有一定宽度）
(2) 杂质原子及原子或离子的缺位和结构错位
• 电子陷阱——近导带下面的局部能级，能吸附电子 • 激活能级——近满带上面的局部能级，能吸附空穴 • 没有辐照——电子陷阱是空着的，
激活能级是填满电子的
导带 电子陷阱
• 从几种探测器的能响来看，电离室型较好，闪烁型次 之，计数管差些。在防护监测中，对数百千电子伏以 上的光子来说，能量响应差别不大，但对100keV以下 的光子，就需要注意仪器的能量响应性能与被测光子 的能量是否相适应。
• （四）环境特性：对温度，在-10℃-40℃的温度范围 内，仪器读数变化在±5%以内；对相对湿度，在10% 到95%范围内，读数变化在±5%以内。此外，应考虑 气压与电磁场的影响。
电离辐射环境监测简介
一、监测标准
• 《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871－2002 • 《辐射环境监测技术规范》HJ/T 61-2001 • 《环境地表γ辐射剂量率测定规范》GB/T14583-93 • 《表面污染测定第一部分：β发射体和α发射体》GB/T14056.1-2008 • 《含密封源仪表的放射卫生防护要求》GBZ 125-2009 • 《密封放射源及密封γ放射源容器的放射卫生防护》GBZ114-2006 • 《X射线衍射仪和荧光分析仪防护标准》GBZ115—2002 • 《X射线计算机断层摄影放射防护要求》GBZ165-2012 • 《医用X射线诊断放射防护要求》GBZ 130-2013 • 《工业X射线探伤放射卫生防护标准》GBZ117-2006 • 《工业γ射线探伤放射防护标准》GBZ 132-2008
–Ｇ－Ｍ计数管的主要缺点是：分辨时间太长，不能 用于高计数率测量；对γ射线的探测效率较低。 • 所测范围为0.1µGy/h～104µGy/h • 能量响应30keV～2MeV
个人剂量计
长杆剂量率仪
其他测量设备
被动测量
热释光剂量计(TLD)的工作原理
(1) 晶体物质的电子能级分属两种能带：
满带 —— 处于基态已被电子占满的容许能带
• 监测仪器选择原则：
• （一）射线性质：对于射线的种类及性质清楚的场 所，应选用针对性较强的仪器。如果对于辐射场的 性质不清楚的场所监测，应选用带有多用探头的监 测仪或携带多种监测仪。
• （二）量程范围：一般要求测量仪器的量程下限值 至少应在剂量限值的1/10以下，上限根据具体情况 而定。有的数显式仪表会在量程下限也报出数据， 而有的仪表会在超量程时数据为零，在实际使用前， 必须了解仪器的性能。
BH3103B便携式Χ-γ辐射仪
伽玛辐射仪
FH40
闪烁探测器能量响应特性
2.1常用X、γ辐射监测仪
• Ｇ－Ｍ计数管
–在气体电离探测器中，Ｇ－Ｍ计数管具有相当突出 的优点：气体放大倍数极高，入射射线只要产生一 个离子对就能引起放电而被记录，对带电粒子的本 征效率接近100%，并且输出脉冲的幅度很大，所需 的测量仪器很简单。
–闪烁剂量率仪表由闪烁探测器和电子线路两部分组 成。闪烁探测器包括闪烁体、光电倍增管、前置放 大器以及磁屏蔽外壳几部分组成，它主要起到把γ 辐射的能量转变为电信号的作用。
–目前常用的闪烁探测器有用硫化锌补偿的塑料闪烁 体、组织等效塑料闪烁体、Nal(T1)等。 • 所测范围为0.001µGy/h～102µGy/h • 实际测量条件有时比较复 杂，如高能γ射线和β射线都能穿透电离室引起仪器响 应，造成γ、β射线测量相互干扰；在中子和伽玛混合 场中，考虑探测器对两种射线的敏感程度。
二、监测仪器
辐射环境监测可分为： 1.主动测量 2.被动测量
人们根据射线与物质相互作用后产生的各种效 应，制成了许多不同类型探测器。放射性主动测量 常用的探测器有三类：
• 气体电离探测器（利用射线在气体介质中产生的电 离效应）、
• 闪烁探测器（利用射线在闪烁物质中产生的发光效 应）
• 半导体探测器（利用射线在半导体中产生的电子和 空穴）。
• 剂量测量原理：发出的总光子数∝释放的总电子数∝所吸收的辐射能量
TLD的种类和特性
• 热释光体 LiF Li2B4O7(Mn) CaF2(天然) CaF2(Mn)
BeO CaSO4(Mn) CaSO4(Dy) LiF(Mg,Cu,P)
• 主峰加热温度 110ºC~260ºC
2.2选用监测仪的原则
• 适用于低水平的γ环境剂量率的测量 • 所测范围为0.01µGy/h～103µGy/h • 能量响应50keV～3MeV
GE的RS131高气压电离室
高气压电离室原理图
25个大气压的高纯Ar气
高压电离室能量响应特性（相对与Cs－137的661keV）
2.1常用X、γ辐射监测仪
• 闪烁剂量率仪表
2.1常用X、γ辐射监测仪
• 电离室类监测仪
高气压电离室是测量环境剂量率的常用仪表，这 类仪器由一个高压电离室探测器和电子线路组成。前 者为一个充高气压（一般为25个大气压的氩气）的不 锈钢球壳组成，中间密封一个电极。电子线路主要为 MOSFET静电计、二次放大电路、高低压变换器以及读 出线路。这类仪表在环境监测中用得十分普遍，它的 缺点为价格比较昂贵。
• （三）能量响应：一台理想的辐射监测仪器应该是不 论射线的能量大小，只要照射量相同，其仪器的响应 就应相同。然而，事实上仪器的响应总是随着射线能 量的不同，产生一定的差异，响应对能量依赖性小， 这种差异就小，即能量响就好。反之能量响应差。对 剂 量 率 仪 表 一 般 要 求 与 137Cs 源 相 比 ， 在 50keV 到 3MeV的能量范围内能量响应不应大于±30%。