第4章 帶電粒子測(cè)量方法

輻射探測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)成都理工大學(xué)核自院主講教師:

楊佳《輻射探測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)》課程講授的主要內(nèi)容

本課程的理論學(xué)時(shí)24學(xué)時(shí)，主要講授內(nèi)容包括：放射性測(cè)量的基本知識(shí)（4學(xué)時(shí)）；射線與物質(zhì)相互作用（4學(xué)時(shí)）；γ射線測(cè)量方法（3學(xué)時(shí)）；核輻射測(cè)量的統(tǒng)計(jì)誤差和數(shù)據(jù)處理（4學(xué)時(shí)）；帶電粒子測(cè)量方法（6學(xué)時(shí)）；核輻射測(cè)量單位及核輻射防護(hù)（3學(xué)時(shí)）；第四章帶電粒子測(cè)量方法§4.1帶電粒子測(cè)量的基本原理§4.2氡氣測(cè)量方法第一節(jié)帶電粒子測(cè)量的基本原理4.1.1核輻射探測(cè)對(duì)象4.1.2核輻射探測(cè)器概述4.1.3帶電粒子的測(cè)量泛指核衰變或核裂變放出的粒子，和由加速器或核反應(yīng)產(chǎn)生的各種粒子，包括α、3He、p、d、T、β、γ、X、n、重離子和裂片等。射線（核輻射）：核輻射粒子的基本性質(zhì)1.0086650

n中子1.007276+1

p質(zhì)子00

5.486×10-4

±1

e±

β

4.00279+24Heα質(zhì)量(u)電荷(e)符號(hào)種類可見：射線的本質(zhì)就是核輻射粒子4.1.1核輻射探測(cè)對(duì)象一、核輻射探測(cè)的主要對(duì)象帶電粒子：重帶電粒子（α粒子、裂變碎片）輕帶電粒子（快電子，β粒子）非帶電粒子：X、γ射線中子非帶電粒子與物質(zhì)作用時(shí)，先與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生帶電的次級(jí)粒子后（如載能電子），由次級(jí)電子使物質(zhì)原子電離間接致電離輻射。二、核輻射探測(cè)對(duì)象與物質(zhì)發(fā)生相互作用的特點(diǎn)帶電粒子與物質(zhì)作用時(shí)，可直接發(fā)生電離作用（使物質(zhì)原子電離，產(chǎn)生電子和正離子）稱為（致）電離輻射或直接致電離輻射。4.1.2核輻射探測(cè)器概述一、核輻射探測(cè)器定義利用核輻射在氣體、液體或固體中引起的電離、發(fā)光現(xiàn)象等物理、化學(xué)變化進(jìn)行核輻射探測(cè)的元件稱為核輻射探測(cè)器。將核輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或可記錄徑跡的元件稱為核輻射探測(cè)器。通過核輻射與物質(zhì)相互作用提供有關(guān)核輻射信息并對(duì)其進(jìn)行分析處理的實(shí)驗(yàn)儀器稱為核輻射探測(cè)器。二、放射性測(cè)量裝置的組成一臺(tái)完整的放射性測(cè)量裝置應(yīng)包括兩部分:第一部分是將射線的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的能量轉(zhuǎn)換器—輻射探測(cè)器或輻射探測(cè)元件；第二部分是各種特殊的電子線路，它是將靈敏的輻射探測(cè)器輸出的信號(hào)經(jīng)放大、鑒別、記錄，進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，從而得到入射射線的計(jì)數(shù)率和能量分布等情況。三、核輻射探測(cè)器的分類按“利用核輻射與物質(zhì)相互作用的不同過程”進(jìn)行分類:

電離型核輻射探測(cè)器：基于核輻射在阻止介質(zhì)中的電離效應(yīng)—帶電粒子在探測(cè)器中直接產(chǎn)生電離；γ射線、中子等不帶電粒子則是先與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生帶電的次級(jí)粒子后再在探測(cè)器中產(chǎn)生電離。電離型核輻射探測(cè)器包括：氣體探測(cè)器（電離室、正比計(jì)數(shù)器、蓋革計(jì)數(shù)器）、半導(dǎo)體探測(cè)器、云室、火花室和徑跡探測(cè)器等?；诤溯椛渑c物質(zhì)相互作用使阻止介質(zhì)的原子或分子激發(fā)、分解等作用構(gòu)成的探測(cè)器：閃爍探測(cè)器：以閃爍晶體為探測(cè)介質(zhì)，利用閃爍效應(yīng)的閃爍探測(cè)器（當(dāng)入射射線進(jìn)入閃爍體，損失的能量使閃爍體的原子或分子激發(fā)；當(dāng)被激發(fā)的原子或分子由受激態(tài)回復(fù)到基態(tài)時(shí)，將能量轉(zhuǎn)換為波長更長的光輻射出來，即為可見的閃爍光）；原子核乳膠：帶電粒子射入乳膠后，與乳膠的主要成分溴化銀晶粒發(fā)生作用，不斷損失能量，并使溴化銀分解成溴原子和銀原子。銀原子匯集在一起形成可以顯影的核心，即潛影。經(jīng)化學(xué)顯影處理后，還原的銀顆粒就把帶電粒子的徑跡顯示出來?？梢哉J(rèn)為：通過任何一種相互作用都有可能設(shè)計(jì)一種核輻射探測(cè)器。按“工作狀態(tài)”進(jìn)行分類:脈沖型核輻射探測(cè)器：平均電流型核輻射探測(cè)器：響應(yīng)于單個(gè)核輻射粒子與介質(zhì)的相互作用；輸出的每個(gè)脈沖信號(hào)代表一個(gè)射線粒子與介質(zhì)相互作用的結(jié)果；輸出信號(hào)是大量射線粒子與探測(cè)器相互作用的平均效果，不企圖區(qū)分單個(gè)射線粒子的效應(yīng)；在核反應(yīng)堆、核電站等核設(shè)施運(yùn)行中，大量使用平均型探測(cè)器來監(jiān)測(cè)、控制正常工作狀態(tài)和核輻射劑量防護(hù)（如電流電離室，其輸出電流強(qiáng)度正比于單位時(shí)間射入探測(cè)器的核輻射粒子數(shù)目）；按“功能”進(jìn)行分類:計(jì)數(shù)器：能譜儀：位置靈敏探測(cè)器：時(shí)間探測(cè)器：提供入射核輻射粒子的數(shù)目，確定核輻射的有無及其強(qiáng)弱，它不能鑒別核輻射種類，也不能確定射線粒子的能量或能量分布。詳細(xì)按能量將核輻射粒子進(jìn)行分類，給出不同能量的核輻射粒子數(shù)目。給出核輻射的空間入射方向或空間位置分布的信息。給出核輻射到達(dá)或穿過探測(cè)器的時(shí)間信息或不同核輻射粒子間的時(shí)間順序及關(guān)聯(lián)信息。應(yīng)用：在高能物理和中高能重離子核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，需要在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一操縱下構(gòu)成多探測(cè)器系統(tǒng)，提供有關(guān)一個(gè)物理事件的各種參量。4.1.3帶電粒子的測(cè)量一、氣體探測(cè)器對(duì)帶電粒子測(cè)量常用的三類核輻射探測(cè)器：以氣體為探測(cè)介質(zhì)，利用電離作用的氣體探測(cè)器；以閃爍晶體為探測(cè)介質(zhì)，利用閃爍效應(yīng)的閃爍探測(cè)器；以半導(dǎo)體為探測(cè)介質(zhì)，利用電離作用的半導(dǎo)體探測(cè)器。氣體電離探測(cè)器是早期應(yīng)用最廣的核輻射探測(cè)器，五十年代后逐漸被閃爍和半導(dǎo)體探測(cè)器代替，但至今在工業(yè)上仍廣泛應(yīng)用。其主要原因是：制備簡(jiǎn)單；成本低廉；較好的特性：低噪聲、高能量分辨率。氣體電離探測(cè)器是以氣體作為帶電粒子電離或激發(fā)的介質(zhì)，在氣體電離空間置有兩個(gè)電極，外加電場(chǎng)并保持一定的電位差，當(dāng)帶電粒子穿過氣體時(shí)與氣體分子軌道上的電子發(fā)生碰撞，使氣體分子產(chǎn)生電離而形成離子對(duì)，在電場(chǎng)中電子向正極移動(dòng)，正離子向負(fù)極移動(dòng)，最后分別到達(dá)兩極而被收集起來。電子和正離子在電場(chǎng)中漂移過程中，在兩極引起感生電荷量的變化，進(jìn)而在電子線路回路上形成電壓脈沖（瞬間電壓變化）而由后續(xù)的電子儀器記錄。氣體中電子與離子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定探測(cè)器的基本特性。氣體探測(cè)器通常包括三類處于不同工作狀態(tài)的探測(cè)器：電離室、正比室（正比計(jì)數(shù)器）和雪崩室（蓋格-米勒計(jì)數(shù)管，G-M計(jì)數(shù)管）。它們的共同特點(diǎn)是通過收集射線穿過工作氣體時(shí)產(chǎn)生的電子-正離子對(duì)來獲得核輻射的信息。（一）氣體電離探測(cè)器的工作原理1、氣體的電離1）帶電的入射粒子通過氣體；2）粒子與氣體分子軌道電子發(fā)生碰撞，引發(fā)電離或激發(fā)；3）在通過的徑跡上生成大量離子對(duì)。總電離=初電離+次級(jí)電離初電離（直接電離）：入射粒子直接產(chǎn)生的電離次（級(jí)）電離：初電離產(chǎn)生的次級(jí)粒子如果能量較大，與氣體分子產(chǎn)生的電離。一般多為電子，稱為δ電子平均電離能(W)：入射粒子在氣體中產(chǎn)生一對(duì)離子所需的平均能量。約為30eV>最低電離點(diǎn)位總電離離子對(duì)數(shù)N與入射粒子在氣體中損失的總能量E成正比關(guān)系：電離碰撞中被激發(fā)的原子，即受激原子有三種退激方式：1）輻射光子：光子可能在周圍介質(zhì)中打出光電子，或被某些氣體分子吸收而使分子解離（在受激后10-9s內(nèi)完成）；2）俄歇效應(yīng)：發(fā)射俄歇電子，內(nèi)層電子的空穴被外層電子填充，伴隨發(fā)射特征X射線（在受激后10-9s內(nèi)完成）；3）亞穩(wěn)原子：只能與其它粒子發(fā)生非彈性碰撞才能退激，這種原子的壽命較長，約10-2~10-4s。2、電子和正離子在氣體中的運(yùn)動(dòng)在氣體中，電離后生成的電子和離子的運(yùn)動(dòng)：1）雜亂無章的熱運(yùn)動(dòng)；②從密度大向密度小的空間擴(kuò)散，溫度越高，氣壓越低，擴(kuò)散系數(shù)越大。3）吸附：電子與氣體分子碰撞時(shí)，可能被捕獲而形成負(fù)離子。4）復(fù)合：電子和正離子碰撞或負(fù)離子和正離子碰撞可復(fù)合成中性原子或中性分子，前者稱電子復(fù)合，后者稱離子復(fù)合。離子復(fù)合幾率比電子大幾個(gè)量級(jí)。電子被捕獲形成負(fù)離子的結(jié)果使漂移速度大大地減慢，從而增加了復(fù)合損失。2）兩種定向運(yùn)動(dòng)：①漂移。沿電場(chǎng)方向漂移，一方面與氣體碰撞損失能量，另一方面從電場(chǎng)獲得能量；3、離子的收集和外加電壓關(guān)系氣體探測(cè)器利用收集射線在氣體中產(chǎn)生的電離電荷來探測(cè)入射粒子。當(dāng)一個(gè)射線粒子進(jìn)入靈敏體積內(nèi)，由于與工作氣體分子作用產(chǎn)生電子離子對(duì)數(shù)目N，在收集電場(chǎng)作用下，正離子和電子分別向內(nèi)壁和中心絲運(yùn)動(dòng)。當(dāng)RC時(shí)間常量比電荷收集時(shí)間長得多的條件下，收集全部離子對(duì)數(shù)目隨所加工作電壓V的變化曲線如下圖所示（曲線分為6個(gè)區(qū)域）：

第Ⅰ區(qū)：收集的離子對(duì)數(shù)目（電離電流）隨收集電壓增大而增加。表明在Ⅰ區(qū)域內(nèi)收集電壓還不夠高，射線粒子在工作氣體中產(chǎn)生的電子-正離子對(duì)由于復(fù)合損失而未被完全收集。第Ⅱ區(qū)：稱飽和區(qū)或電離室區(qū)。在Ⅱ區(qū)，收集電壓實(shí)現(xiàn)了對(duì)射線粒子在工作氣體中產(chǎn)生離子對(duì)的完全收集（設(shè)離子對(duì)數(shù)目為N0）。因而，在一定的電壓變化范圍內(nèi)，收集離子對(duì)數(shù)目不隨工作電壓而變化，電離室就工作在這個(gè)區(qū)域。外加電壓與電離電流曲線（圖中兩條曲線分別代表具有不同比電離的α粒子和β粒子）第Ⅲ區(qū)：稱為正比區(qū)。繼續(xù)增加工作電壓，收集到的離子對(duì)數(shù)目又會(huì)重新隨V增加而增大，且仍保持與射線粒子在工作氣體中產(chǎn)生的初始離子對(duì)數(shù)目N0成正比（離子對(duì)數(shù)目為N=MN0，M稱為氣體放大倍數(shù)），因此稱為正比區(qū)。外加電壓與電離電流曲線第Ⅳ區(qū)：稱為有限正比區(qū)。收集到的離子對(duì)數(shù)目N與初始離子對(duì)數(shù)目N0不再保持正比關(guān)系，而是滿足：第V區(qū)：稱為G-M區(qū)或蓋革區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，收集的離子對(duì)數(shù)目根本與射線粒子在工作氣體中產(chǎn)生的初始離子對(duì)數(shù)目無關(guān)，即使在工作氣體中只產(chǎn)生一對(duì)離子對(duì)，收集的離子對(duì)數(shù)目也是很大的，其數(shù)值完全由氣體探測(cè)器本身的特性及相隨電子學(xué)電路來決定。第Ⅵ區(qū)：稱為連續(xù)放電區(qū)。當(dāng)外加電壓繼續(xù)增高，即達(dá)到連續(xù)放電區(qū)，只要電離開始就連續(xù)放電不止。（二）電離室1、電離室結(jié)構(gòu)電離室的主體由兩個(gè)處于不同電位的電極組成，電極之間用絕緣體隔開，并密封于充一定氣體的容器內(nèi)。典型結(jié)構(gòu)如下：高壓極(K)：正高壓或負(fù)高壓；收集極(C)：與測(cè)量?jī)x器相聯(lián)的電極，處于與地接近的電位；保護(hù)極(G)：又稱保護(hù)環(huán)，處于與收集極相同的電位；負(fù)載電阻(RL)：電流流過時(shí)形成電壓信號(hào)。平行板型電離室圓柱型電離室平行板型電離室2、電離室的分類1）脈沖電離室，記錄單個(gè)輻射粒子，主要用于測(cè)量重帶電粒子的能量和強(qiáng)度。2）電流電離室和累計(jì)電離室，分別記錄大量輻射粒子平均效應(yīng)和累計(jì)效應(yīng)，主要用于測(cè)量X、γ、β和中子的照射量率或通量、劑量或劑量率，它是劑量監(jiān)測(cè)和反應(yīng)堆控制的主要傳感元件。3、電離室脈沖形成入射粒子引起電離，產(chǎn)生電子和正離子(離子對(duì))

。在電場(chǎng)作用下，分別朝著正、負(fù)電極漂移，因而電極上的感生電荷隨之而變。當(dāng)高壓電極保持固定電位時(shí)，則收集極的電位將隨著電子和正離子的漂移而變化。

脈沖的形成始于兩電極上感生的電荷發(fā)生變化（即始于離子對(duì)生成，終于離子對(duì)全部被收集），不能以為脈沖是由電子和離子被收集到電極上才形成的。這是不符合實(shí)際的，卻又是常有的錯(cuò)誤概念。脈沖始于離子對(duì)的形成，終于離子對(duì)全部到達(dá)電極，時(shí)間以毫秒計(jì)。所以，一入射粒子進(jìn)入電離室，收集極就出現(xiàn)一個(gè)電壓脈沖。當(dāng)離子對(duì)全部到達(dá)電極，此時(shí)的電壓脈沖值為：電子漂移速度~106cm/s，正離子~103cm/s。設(shè)T-和T+分別代表收集電子和正離子所需的時(shí)間，所以脈沖的快成分是電子的貢獻(xiàn)（電子全部被收集的過程）；慢成分是正離子的貢獻(xiàn)（正離子全部被收集的過程）。⑴離子脈沖電離室離子脈沖電離室的工作條件為RC>>T+，其中：RL：負(fù)載電阻；Ri：放大器的輸入電阻；Ci：放大器的輸入電容；C0：電離室電容；C’：雜散電容理解：電流脈沖先給電容C充電，在充電過程中，因RC很大使在R上流過的電荷可忽略。當(dāng)t=T+時(shí)，充電達(dá)最大值。當(dāng)t>T+后，充電停止，C上的電荷通過R放電，電壓VC(t)按指數(shù)規(guī)律下降。

離子脈沖電離室可用來測(cè)量帶電粒子的能量，特別是重帶電粒子（如α粒子）。缺點(diǎn)：脈沖延續(xù)時(shí)間太長（~ms），當(dāng)計(jì)數(shù)率大于102cps時(shí)，脈沖可能發(fā)生重疊。當(dāng)t<T+時(shí)，脈沖是上升階段，當(dāng)t=T+時(shí)，脈沖達(dá)到最大值，隨后，按時(shí)間常數(shù)為RC的指數(shù)規(guī)律下降。在此條件下，Vc(t)波形為：因而，脈沖寬度為RC的量級(jí)（10-4~10-5s），最大幅度決定于，但與離子對(duì)產(chǎn)生的地點(diǎn)有關(guān)。所以，電子脈沖電離室雖可獲得更高的計(jì)數(shù)率，但不能用于分析帶電粒子的能量。電子脈沖電離室的工作條件為T-<RC<T+，在t<=T-時(shí)間內(nèi)，電子電流脈沖Ic(t)在C上充電至，而在t>T-以后就以時(shí)間常數(shù)RC放電?？烧J(rèn)為電子已被收集而正離子幾乎還沒動(dòng)。⑵電子脈沖電離室

屏柵電離室克服了電子脈沖電離室的脈沖幅度與電離產(chǎn)生地點(diǎn)有關(guān)的缺點(diǎn)，使脈沖高度正比于原始電離電荷，而不再與產(chǎn)生位置有關(guān)。改進(jìn)：結(jié)論：脈沖的變化率取決于漂移速度。脈沖前沿主要是電子脈沖的貢獻(xiàn)，但脈沖幅度與電離產(chǎn)生的地點(diǎn)有關(guān)。至于脈沖最終達(dá)到的最大幅度只決定于原電離的離子對(duì)總數(shù)，而與電離產(chǎn)生的地點(diǎn)無關(guān)。認(rèn)為電子脈沖和離子脈沖的貢獻(xiàn)是各占一半的概念也是錯(cuò)誤的。RC是電路的時(shí)間衰減常數(shù)，其大小直接影響脈沖幅度和形狀，因而影響電離室的性能。電離室工作在飽和區(qū)，此時(shí)，沒有電離離子數(shù)的放大存在。4、討論電離室的大小和形狀，壁厚和電極的材料、充氣成分、電壓強(qiáng)度等，根據(jù)輻射的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)的要求而確定。對(duì)重帶電粒子可測(cè)量能量（FWHM≈1%），對(duì)X、β、γ與中子主要是測(cè)量其通量（粒子注量率），強(qiáng)度和劑量（率）。測(cè)量γ射線時(shí)，則要求電離室具有較厚的室壁，以阻隔住β射線、X射線等。用于α粒子測(cè)量時(shí)，要求電離室的容積要大，充較高氣壓的氣體。電離室氣體探測(cè)器的探測(cè)效率較低。（三）正比計(jì)數(shù)器1、正比計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)為獲得好的能量分辨率，大多數(shù)采用圓筒形、鼓形結(jié)構(gòu)，以便有均勻的電場(chǎng)分布，可使射線入射窗作得很大。陽極絲加正高壓，金屬殼為陰極，面對(duì)入射窗設(shè)置一個(gè)出射窗，好讓未被氣體吸收的光子穿出。正比計(jì)數(shù)器是一種充氣型輻射探測(cè)器，工作在氣體電離放電伏安特性曲線的正比區(qū)。2、正比計(jì)數(shù)器的工作原理在正比區(qū)，M與射線離子的原始比電離無關(guān)，只決定與工作電壓，收集的總電量MQ仍保持著與射線粒子在靈敏體積內(nèi)產(chǎn)生的總離子對(duì)數(shù)目成正比。氣體探測(cè)器工作于正比區(qū)，因?yàn)楣ぷ麟妷鹤銐蚋撸谥行慕z陽極附近出現(xiàn)了高電場(chǎng)，在離子收集的過程中將出現(xiàn)氣體放大現(xiàn)象，即被加速的原電離電子在電離碰撞中逐次倍增（雪崩現(xiàn)象）。所以最后收集到的離子對(duì)總電荷量不再等于射線粒子產(chǎn)生的原始電荷量Q，收集的總電量變?yōu)镸Q，M稱為氣體放大倍數(shù)（可高達(dá)104）。于是，在收集電極上感生的脈沖幅度V∞將是原電離感生的脈沖幅度的M倍，即處于這種工作狀態(tài)下的氣體探測(cè)器就是正比計(jì)數(shù)器。使氣體原子電離＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－－－初級(jí)射線高壓氣體放大機(jī)制：即滿足收集到的離子對(duì)數(shù)目N與射線離子在工作氣體中產(chǎn)生的初始離子對(duì)數(shù)目N0成正比：N=MN0廣泛應(yīng)用于正比計(jì)數(shù)器的電極結(jié)構(gòu)：設(shè)圓柱形計(jì)數(shù)管的陽極半徑為a，電位為Vc；陰極半徑為b，電位為Vk；外加工作電壓，則沿著徑向位置為r的電場(chǎng)強(qiáng)度為:

E(r)隨距中心絲距離減小而急劇增強(qiáng)。原始電離的自由電子當(dāng)漂移至中心絲陽極附近時(shí)就會(huì)引發(fā)氣體放大。由于電子具有高遷移率且就在中心絲周圍，所以被很快收集，隨后正離子開始向陰極運(yùn)動(dòng)，在中心絲陽極上感應(yīng)出電荷，選取RC<<T+（正離子收集時(shí)間），所以正比室的輸出脈沖窄且其幅度正比于電離輻射在工作氣體中產(chǎn)生的原電離而與產(chǎn)生位置無關(guān)，特別適合測(cè)量低電離輻射粒子的能量（如β粒子、軟X射線），且可忍受較高的計(jì)數(shù)率。3、討論1）工作在正比區(qū)，有氣體放大效應(yīng)，輸出信號(hào)幅度較電離室大；2）輸出信號(hào)幅度尚與充氣氣壓有關(guān)。3）采用不同的結(jié)構(gòu)，充不同的氣體，可以設(shè)計(jì)出測(cè)量不同射線：α、β、γ、X、n的正比計(jì)數(shù)管。例如：充BF3—測(cè)量中子；4）可以進(jìn)行能量與強(qiáng)度測(cè)量（即能注量率和粒子注量率的測(cè)量）。

探測(cè)中子的本質(zhì)是探測(cè)中子與原子核的相互作用中產(chǎn)生的次級(jí)帶電粒子。探測(cè)中子的4種基本方法：核反應(yīng)法、核反沖法、核裂變法和核活化法。

10B(n,α)7Li反應(yīng)是目前應(yīng)用最廣泛的，主要原因是硼材料容易獲得，氣態(tài)可選用BF3氣體。

核反應(yīng)法：由于中子核反應(yīng)所產(chǎn)生的帶電粒子與中子和靶核的作用截面以及中子注量率成正比，即，所以通過測(cè)得帶電粒子在探測(cè)器中產(chǎn)生的脈沖數(shù)可求出中子注量率。主要用來探測(cè)慢中子注量率。（四）G-M計(jì)數(shù)器1、G-M計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)圓柱形計(jì)數(shù)管為圓柱形玻璃外壁，內(nèi)襯一金屬圓筒或涂一層導(dǎo)電物質(zhì)（Hg或ZnCl2）作為陰極。計(jì)數(shù)管內(nèi)沿軸心穿一根細(xì)鎢絲作為陽極。鐘罩形計(jì)數(shù)管外觀象一個(gè)扣著的鐘罩，供射線進(jìn)入的底窗是云母片制成的。G-M計(jì)數(shù)管內(nèi)充工作氣體：惰性氣體（氬、氖、氮）；猝滅氣體（乙醇、二乙醚、溴、氯等）。2、G-M計(jì)數(shù)器的工作原理惰性氣體的作用是射線照射后引起氣體的電離，產(chǎn)生放電。猝滅氣體的作用是防止計(jì)數(shù)管在一次放電之后，發(fā)生連續(xù)放電。1）射線進(jìn)入計(jì)數(shù)管內(nèi)，引起管內(nèi)惰性氣體電離，形成正負(fù)離子對(duì)。在電場(chǎng)作用下，正離子向負(fù)極，電子向正極移動(dòng)。射線引起的電離稱為原電離。2）當(dāng)電子靠近陽極電場(chǎng)強(qiáng)度越大，受到作用也大，運(yùn)動(dòng)速率加快，又碰撞到陽極附近的惰性氣體分子引起次級(jí)電離。多次的新的次級(jí)電離，使得陽極附近在極短時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生大量次級(jí)電子，這種現(xiàn)象稱為雪崩。3）沿整個(gè)陽極金屬線引起雪崩的結(jié)果，大量的電子跑到陽極上，陽極產(chǎn)生放電，產(chǎn)生脈沖電壓，記錄即可檢測(cè)粒子的數(shù)目。4）惰性氣體正離子這時(shí)在陽極絲周圍形成正離子鞘。5）惰性氣體正離子與猝滅氣體發(fā)生電子交換，恢復(fù)成中性。猝滅氣體正離子移動(dòng)到陰極通過解離（分解成小分子）釋放能量，抑制連續(xù)放電。3、討論1）工作在GM計(jì)數(shù)區(qū)，有很大的氣體放大效應(yīng)，輸出信號(hào)幅度較正比計(jì)數(shù)器大；2）輸出信號(hào)幅度尚與充氣氣壓有關(guān)。3）采用不同的結(jié)構(gòu)，充不同的氣體，可以設(shè)計(jì)出測(cè)量不同射線：α、β、γ、X的G-M計(jì)數(shù)管。4）只能進(jìn)行粒子的強(qiáng)度測(cè)量。即只能用作計(jì)數(shù)（測(cè)粒子注量）、顯示有無射線進(jìn)入探測(cè)器，根本無法分辨射線的種類和能量。二、閃爍探測(cè)器核輻射與物質(zhì)相互作用會(huì)使阻止介質(zhì)原子或分子被激發(fā)，當(dāng)其退激的過程中，將把從輻射粒子處獲得的能量以一定波長的光的形式釋放出來，這種光的波長屬于可見光波長范圍，稱為閃爍光。閃爍探測(cè)器就是利用這一特性來工作的。1、閃爍探測(cè)器的結(jié)構(gòu)閃爍探測(cè)器是由閃爍體、光學(xué)收集系統(tǒng)和光電轉(zhuǎn)換器件組成。

閃爍晶體，如：NaI(Tl)晶體、BGO（鍺酸鉍，Bi4Ge3O12）晶體、CsI(Tl)晶體、ZnS(Ag)、蒽、塑料、液體閃爍體等。其中，NaI(Tl)晶體應(yīng)用最為廣泛。有常用的標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器，還有根據(jù)用戶具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)的特殊探測(cè)器。

光學(xué)收集系統(tǒng)，包括：反射層、光學(xué)耦合劑、光導(dǎo)。

光電轉(zhuǎn)換器件，如：光電倍增管（PMT或GDB）、光電二極管，及所需的電子學(xué)電路組成。NaI(Tl)BGOBaF2塑料閃爍體CsI(Tl)閃爍晶體幾種主要閃爍體介紹：

NaI(Tl)晶體：Z較大、易潮解、易碎裂、溫度穩(wěn)定要求高，與PMT的光譜匹配好，F(xiàn)WHM優(yōu)于8%

主要用于探測(cè)低能γ射線和X射線。

CsI(Tl)晶體：

不潮解，密度和Z比NaI(Tl)大，機(jī)械強(qiáng)度大，溫度穩(wěn)定性好，貴。對(duì)重帶電粒子阻止本領(lǐng)高，便于在高能γ輻射本底下測(cè)量α及低能X射線等。對(duì)α粒子的發(fā)光效率很高，早期常作為α閃爍譜儀的閃爍晶體。對(duì)210Po的5.3MeV的α粒子，能量分辨率優(yōu)于4%。

ZnS(Ag)閃爍體：多晶粉末，易塑性，Z較大，半透明，發(fā)光效率極高，對(duì)重帶電粒子阻止本領(lǐng)很大。對(duì)γ射線極不靈敏。很適合于在β、γ本底場(chǎng)中測(cè)量重帶電粒子α、p等。缺點(diǎn)：由于透明度和能量分辨率較差，不能用來測(cè)量α能量，只能作α強(qiáng)度測(cè)量。

BGO（鍺酸鉍，Bi4Ge3O12）晶體：

Z較大、不潮解、透明度高，與PMT的光譜匹配好。對(duì)低能X射線和高能γ有特別高的探測(cè)效率。

主要用于探測(cè)低能X射線和高能γ射線或電子。液體閃爍體：塑料閃爍體：

用發(fā)光物質(zhì)溶于有機(jī)溶液內(nèi)制成。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光衰減時(shí)間短(毫微秒數(shù)量級(jí))、透明度好、容易制備、成本較低、Z小、易塑性、體積不受限。

主要用于測(cè)量中子及β射線，在某些弱放射性或液態(tài)樣品的測(cè)量中也廣泛采用。摻Gd(gá)的液體閃爍體

特點(diǎn)：制作簡(jiǎn)便、發(fā)光衰減時(shí)間短(1~3ns)、透明度高、光傳輸性能好、性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高。

可測(cè)量α、β、γ、快中子、質(zhì)子、宇宙射線及裂變碎片等。光電倍增管（PMT）：結(jié)構(gòu)：由光陰極K、陽極A、倍增級(jí)（通常為12~14級(jí)）以及高壓（HV）組成。作用：將閃爍體發(fā)出的閃爍光轉(zhuǎn)換成光電子，并進(jìn)行倍增。工作原理：PMT通常工作在1000~2500V的高壓下，光陰極最低，陽極最高。每個(gè)相鄰倍增極間分別有100~200V電位差，通過分壓電阻向各倍增極提供電壓。閃爍體發(fā)出的光子通過光導(dǎo)照射到光陰極K上，通過光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子發(fā)射。在電場(chǎng)加速下，光電子打在倍增極上，通過電離引起倍增極的二次電子發(fā)射。每個(gè)電子能從倍增極上打出3~6個(gè)次級(jí)電子，倍增極使電子再次加速倍增，電子流逐漸升高，最后到達(dá)陽極的電子流增益在105~106數(shù)量級(jí)。PMT把陰極的光電流放大幾萬~幾百萬倍。2、閃爍探測(cè)器的工作原理

⑴射線進(jìn)入閃爍體，與之發(fā)生相互作用，閃爍體吸收帶電粒子能量而使原子、分子電離和激發(fā)；

⑵受激原子、分子退激時(shí)發(fā)射熒光光子；

⑶利用反射物和光導(dǎo)將閃爍光子盡可能多地收集到光電倍增管的光陰極上，由于光電效應(yīng)，光子在光陰極上擊出光電子；

⑷光電子在光電倍增管中倍增，數(shù)量由一個(gè)增加到104~109個(gè)，電子流在陽極負(fù)載上產(chǎn)生電信號(hào)；

⑸電信號(hào)由電子儀器記錄和分析。輸出信號(hào)幅度V與入射粒子能量E的關(guān)系：1200V入射射線EV輸出端電信號(hào)NaI(Tl)PMT

脈沖信號(hào)產(chǎn)生率∝單位時(shí)間進(jìn)入探測(cè)器射線數(shù)通過分辨信號(hào)幅度，可以分辨射線能量；通過測(cè)量脈沖信號(hào)數(shù)，可以測(cè)定射線強(qiáng)弱。ZnSαNaIγ3、閃爍探測(cè)器測(cè)量射線信號(hào)的基本特征典型的閃爍探測(cè)器測(cè)量的137Cs的γ射線譜線184KeV（反散射峰）三、半導(dǎo)體探測(cè)器1、半導(dǎo)體探測(cè)器的結(jié)構(gòu)及工作原理半導(dǎo)體探測(cè)器（semiconductordetector）是以半導(dǎo)體材料為探測(cè)介質(zhì)的輻射探測(cè)器。最通用的半導(dǎo)體材料是鍺和硅。PN結(jié)型面壘型固體半導(dǎo)體探測(cè)器可看作固體電離室，即“填充”半導(dǎo)體晶體（而不是氣體）作介質(zhì)的電離室。因此其工作原理與電離室相同（通過電離將入射射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)）。半導(dǎo)體探測(cè)器有兩個(gè)電極，加有一定的偏壓。當(dāng)入射粒子進(jìn)入半導(dǎo)體探測(cè)器的靈敏區(qū)時(shí)，即產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。在兩極加上電壓后，電荷載流子就向兩極作漂移運(yùn)動(dòng)，收集電極上會(huì)感應(yīng)出電荷，從而在外電路形成信號(hào)脈沖。由于固體半導(dǎo)體探測(cè)器阻止本領(lǐng)比電離室中所充氣體的大好幾倍。產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對(duì)所需的平均能量，硅為3.6eV，鍺為2.8eV。而在氣體中產(chǎn)生一對(duì)離子對(duì)，需要電離能量36.5eV左右。閃爍探測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)光電子需100eV。射線消耗相同能量，在半導(dǎo)體探測(cè)器中產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù)要多得多，因而形成脈沖幅度的相對(duì)漲落要小得多，所以半導(dǎo)體探測(cè)器的能量分辨率好得多。PN結(jié)型面壘型2、常用的半導(dǎo)體探測(cè)器金硅面壘型半導(dǎo)體探測(cè)器：金硅面壘探測(cè)器，由于耗盡層厚度較薄，主要用于探測(cè)帶電重粒子(如α、P等)，亦可用作能譜測(cè)量，探測(cè)效率近于100％。也可用于β射線測(cè)量，對(duì)γ射線不靈敏。金硅面壘探測(cè)器屬于PN結(jié)型半導(dǎo)體探測(cè)器，以N型硅單晶作基片。基片經(jīng)酸處理后形成一氧化層，氧化層具有P型硅特性，氧化層構(gòu)成PN結(jié)耗盡層為金硅面壘探測(cè)器的靈敏區(qū)。在氧化層上鍍一層金膜(約10nm厚)。下圖為使用不同孔徑濾膜采集的空氣樣品，用金硅面壘探測(cè)器測(cè)得的214Po（7.687MeV）和218Po（6.002MeV）的α能量譜。根據(jù)α能譜儀測(cè)得的能量峰，可以確定樣品中的不同核素，以及各單個(gè)核素的活度水平。cpm:countsperminute儀器常用單位：金硅面壘探測(cè)器測(cè)量的α能譜

HPGe（高純鍺）半導(dǎo)體探測(cè)器：

HPGe靈敏區(qū)的厚度與材料的電阻的平方根成正比，所以高純度的Ge的探測(cè)靈敏區(qū)厚度可達(dá)10mm，一般有平面型和同軸型兩種。常溫時(shí)Ge的禁帶太?。ㄇ彝S型結(jié)電容較大），因此必須在低溫下工作。主要測(cè)量γ射線和X射線。3、半導(dǎo)體探測(cè)器的特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：能量分辨率高（優(yōu)于正比計(jì)數(shù)器、閃爍計(jì)數(shù)器）。例如：金硅面壘探測(cè)器對(duì)241Am的5.486MeV的α射線峰的線寬度達(dá)10.8KeV。線性范圍寬。在很大能量范圍內(nèi)，探測(cè)器的輸出幅度與所測(cè)射線的能量都精確地成正比。主要缺點(diǎn)：受強(qiáng)輻照后性能變壞，輸出脈沖幅度小，性能隨溫度變化較大等。脈沖上升時(shí)間較短，可用于快速測(cè)量；窗可以做得很薄，可測(cè)量低能X射線；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，不用很高電壓，適合空間環(huán)境的嚴(yán)格要求。典型的α粒子探測(cè)器：閃爍體：ZnS、無屏蔽層無機(jī)閃爍體探測(cè)器半導(dǎo)體：金硅面壘探測(cè)器、HPGe、PIN氣體電離探測(cè)器：電離室、正比管、G-M計(jì)數(shù)管典型的β粒子探測(cè)器：閃爍體：蒽、萘、有機(jī)玻璃等有機(jī)閃爍體探測(cè)器氣體電離探測(cè)器：G-M管、正比管第二節(jié)氡氣測(cè)量方法同時(shí)，可利用氡氣的一些性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于鈾礦資源勘查、石油天然氣勘查、裂隙基巖地下水資源勘查、地質(zhì)構(gòu)造勘查、地震預(yù)報(bào)、地質(zhì)災(zāi)害探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域

。隨著人類對(duì)氡認(rèn)識(shí)的深入，氡是人類健康危害最大的天然核素，據(jù)統(tǒng)計(jì)研究表明，室內(nèi)氡氣污染是僅次于吸煙導(dǎo)致肺癌的第二大誘因。自世界衛(wèi)生組織公布為19個(gè)致癌因素之一以來，其在輻射環(huán)境研究中倍受重視。目前對(duì)天然放射性核素衰變產(chǎn)生的α射線測(cè)量主要應(yīng)用于氡氣測(cè)量?！?.2.1氡的常規(guī)測(cè)量方法§4.2.2氡的累積測(cè)量方法§4.2.3測(cè)氡儀的標(biāo)定4.2.1氡的常規(guī)測(cè)量方法在鈾系中222Rn及其子體218Po、214Po和210Po都是強(qiáng)α輻射體，占鈾系α輻射體能量的57.1%，是測(cè)氡方法的主要輻射體。214Pb和214Bi是主要的γ輻射體。測(cè)量α射線的方法有：瞬時(shí)測(cè)氡法，徑跡蝕刻法，α聚集器方法，釙-210法，以及半導(dǎo)體α儀方法和液體閃爍測(cè)量方法等。α和γ射線兼用的方法有：活性炭吸附器測(cè)量法和熱釋光測(cè)量方法等。

測(cè)量土壤中氡和測(cè)量空氣中氡，由于目的要求不同，在技術(shù)方法上也有所不同。一、瞬時(shí)土壤氡測(cè)量方法瞬時(shí)氡測(cè)量方法或稱微分氡測(cè)量方法，又叫常規(guī)氡測(cè)量方法，區(qū)別于20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的多種累積測(cè)氡方法。這是一種最早用于土壤氡測(cè)量的方法。（一）土壤測(cè)氡儀簡(jiǎn)介FD-3017型測(cè)氡儀的特點(diǎn)：探測(cè)器不受氡子體的污染，也不受釷射氣的干擾。適于現(xiàn)場(chǎng)快速獲得測(cè)量結(jié)果，探測(cè)靈敏度高，操作簡(jiǎn)便。

近年來從國外進(jìn)口多種類型的測(cè)氡儀，如RAD7測(cè)氡儀。1985年國產(chǎn)的FD-3017型測(cè)氡儀，是通過測(cè)量222Rn衰變產(chǎn)生的218Po來測(cè)氡的濃度，可用于測(cè)量土壤、水的氡的濃度。由于FD-3017型測(cè)氡儀是目前我國應(yīng)用最廣、性能最好的測(cè)量氡子體218Po的儀器。因此，著重介紹該儀器。1、FD-3017型測(cè)氡儀的工作原理

經(jīng)過一段時(shí)間加電壓收集后，取出金屬片放入到操作臺(tái)的探測(cè)器內(nèi)測(cè)量218Po的α放射性，其活度將與氡濃度成正比。

FD-3017型測(cè)氡儀由測(cè)量操作臺(tái)、抽氣泵和取樣（氡）器三部分組成。抽氣泵除了完成抽取地下氣體或水樣脫氣任務(wù)外，還將起到貯存收集氡子體的功能。當(dāng)氡氣經(jīng)干燥器被抽入筒內(nèi)后，隨即開始衰變，并產(chǎn)生子體—218Po(RaA)，它在初始形成的瞬間是帶正電的離子，F(xiàn)D-3017型測(cè)氡儀就是利用它的帶電特性，采用加電場(chǎng)的方式對(duì)它進(jìn)行收集，使218Po離子在電場(chǎng)作用下被濃集在帶負(fù)高壓的金屬(Ni)收集片上?？梢姡孩偌词钩槿氲臍鈽又泻蠺n等其它氣體（如土壤氣樣），但由于儀器只將Rn產(chǎn)生的子體218Po收集至金屬片上。因此探測(cè)器不會(huì)受儲(chǔ)氣筒內(nèi)Rn的其它子體污染，也不受釷射氣Tn的干擾。探測(cè)靈敏度高。②因?yàn)閮x器不受釷射氣Tn的干擾無法在野外條件下直接確定鈾釷性質(zhì)。2、FD-3017型測(cè)氡儀的結(jié)構(gòu)通過插入土壤中的取樣器，使用抽氣泵，抽取土壤(或水)中的氡氣。先經(jīng)過干燥器脫除水氣，使干燥氡氣進(jìn)入儲(chǔ)氣筒內(nèi)，利用加負(fù)高壓的金屬片收集氡第一代衰變子體218Po(RaA)。抽氣后靜置10~20s，2min后將沉積有218Po的金屬片，放置到金硅面壘半導(dǎo)體探測(cè)器位置，測(cè)量α射線的放射性活度濃度(Bq/L)。表FD-3017型測(cè)氡儀測(cè)量土壤氣和水中氣采用的兩種時(shí)間FD-3017型測(cè)氡儀的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。采用的是金硅面壘半導(dǎo)體探測(cè)器。由于輸出脈沖信號(hào)幅度很小，隨后需要一個(gè)靈敏放大器。在線性放大器之后，采用的是單道脈沖幅度分析器。其主要用途是去除幅度較小的噪聲脈沖；同時(shí)去除214Po高能α射線(E平均加權(quán)=7.687MeV)產(chǎn)生的影響，只記錄218Po的α信號(hào)(E平均加權(quán)=6.002MeV)。通過計(jì)數(shù)換算顯示出土壤(或水)中氡濃度(Bq/L)值。儀器使用的金硅面壘探測(cè)器直徑為26mm，面積531mm2。儀器保證在-10~+40℃環(huán)境溫度下工作。最小探測(cè)限為0.37Bq/L；對(duì)239Puα源探測(cè)效率≥40%；本底計(jì)數(shù)≤4/h。3、其它測(cè)氡儀簡(jiǎn)介RAD7測(cè)氡儀：可連續(xù)氡監(jiān)測(cè)也可抽吸測(cè)氡的手提式測(cè)氡儀原理：測(cè)量氡子體218Po產(chǎn)生的α射線特點(diǎn)：配置相應(yīng)探頭可測(cè)空氣、土壤、水中的氡；內(nèi)置氣泵，可充電電池，紅外接口HP打印機(jī)；容易操作使用，微電腦指示操作步驟測(cè)量范圍：3.7Bq/m3~740000Bq/m3

RAD7測(cè)氡儀（美國產(chǎn)）（二）工作方法和技術(shù)土壤氡測(cè)量常用的是淺孔氡氣測(cè)量，一般土壤層厚度不超過5m時(shí)，取樣孔深80cm左右。當(dāng)土壤層較厚(5m<h≤

10m)，需進(jìn)行深孔氡氣測(cè)量，取樣孔深達(dá)到2m或更深一些。若用人力打深孔，效率很低，可借助各種輕便機(jī)械（如麻花鉆）打孔，打孔深度可達(dá)10m以上。1、常用的工作方法

淺孔氡氣測(cè)量：

深孔氡氣測(cè)量：另有一種叫氡氣測(cè)井，孔深數(shù)米或10m左右。

氡氣測(cè)井：氡氣測(cè)井是用來探查鉆孔周圍未被揭穿的礦體。由于γ射線很快被巖石所吸收，故當(dāng)γ測(cè)井效果不好時(shí)，氡氣測(cè)井有時(shí)可能測(cè)到明顯異常。

在干孔的條件下，一般是沿鉆孔每隔1m左右，用上下兩頭有鼓氣泡的專門取樣器從鉆孔中取出氣體樣品，然后用氡氣儀進(jìn)行測(cè)量。

孔中有水時(shí)，一般不宜逐段進(jìn)行測(cè)量，而是采用封孔測(cè)量。2、野外氡氣測(cè)量的工作程序進(jìn)行野外氡氣測(cè)量的一般程序如下：①用鐵錘和六棱鋼釬打好取樣孔，打孔后立即插入取樣器，將取樣器在靠近地表處周圍用土壤封緊，防止大氣竄入孔中稀釋氡濃度，影響測(cè)量效果。②用橡皮管或其它低吸附氡的管子，連接取樣器和儀器，并使儀器處于工作狀態(tài)。

④抽氣完畢，稍停片刻(10~20s)，或按預(yù)定的工作方法進(jìn)行讀數(shù)。并將測(cè)量結(jié)果記入野外記錄本。

③用抽氣筒（或其它工具）抽氣，對(duì)于每個(gè)地區(qū)和不同取樣器來說，抽氣次數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確定（一般抽5~6次）。一般將讀數(shù)不改變時(shí)的最少抽氣次數(shù)作為最佳抽氣次數(shù)。

⑥測(cè)量過程中若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即進(jìn)行氡氣異常的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)工作。

⑤測(cè)量結(jié)束后取出取樣器，排除探測(cè)器中的氡氣，作下一點(diǎn)測(cè)量的準(zhǔn)備工作。在野外工作期間，每日出工前需對(duì)測(cè)氡儀進(jìn)行例行檢查；儀器穩(wěn)定性檢驗(yàn)是每日出工前和收工后用工作標(biāo)準(zhǔn)源（α源）檢測(cè)。每次計(jì)數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)的相對(duì)誤差應(yīng)≤±10%。

如果使用FD-3017型儀器，只測(cè)222Rn，則野外氡氣測(cè)量的程序如下：①先用鐵錘和六棱鋼釬，在測(cè)點(diǎn)處土壤層打孔。然后取出鋼釬，插入取樣器，周圍用土壤封緊以免進(jìn)入空氣。②用橡皮管連接取樣器和儀器（如右圖所示），放入探測(cè)片(收集片，注意：收集片上有記號(hào)的面朝上，光面向下)，打開儀器，抽取地下氣樣，等待一定時(shí)間（2min），使218Po在帶負(fù)高壓的探測(cè)片上沉積。③將探測(cè)片取出，放入測(cè)量?jī)x的探測(cè)器室，進(jìn)行測(cè)量(注意：把收集子體的光面朝上)。該儀器使用的是金硅面壘半導(dǎo)體探測(cè)器，測(cè)量218Po的α射線(6.002MeV)的計(jì)數(shù)率；也可以調(diào)節(jié)閾值測(cè)量其他能量的α射線。二、空氣中氡濃度測(cè)量方法連續(xù)測(cè)量空氣中氡濃度，近年來發(fā)展很快。目前使用的連續(xù)氡濃度測(cè)量?jī)x主要有三種類型：閃爍室、半導(dǎo)體探測(cè)器和脈沖電離室。1027型連續(xù)測(cè)氡儀

（美國產(chǎn)）1027型連續(xù)測(cè)氡儀：采用專利擴(kuò)散結(jié)光電二極管傳感器測(cè)量氡氣濃度。主要應(yīng)用于工業(yè)、建筑業(yè)、環(huán)保、實(shí)驗(yàn)室、居室、辦公室各大院校等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試氡含量。測(cè)量范圍：0.1~999pCi/L(3.7~37000Bq/m3)

1pCi/L=37Bq/m3

在我國目前最常用的是閃爍室法和雙濾膜法。（一）閃爍室法1、閃爍室的結(jié)構(gòu)及類型閃爍室用有機(jī)玻璃制成，外有硬鋁殼密閉，有圓柱形和球形。閃爍室內(nèi)有隔膜，目的在于增加ZnS(Ag)的面積，提高探測(cè)效率。球形閃爍室圓柱形閃爍室閃爍室內(nèi)壁涂有ZnS(Ag)閃爍體，容積范圍：0.15L~0.5L。閃爍室與光電倍增管相接，組成探測(cè)器。2、閃爍室法測(cè)氡的程序測(cè)量程序如下(以真空法為例)：我國常用的閃爍室測(cè)氡儀有FD-124型和FD-3016型Rn、Tn測(cè)量?jī)x。測(cè)量氡濃度，可采用真空法或循環(huán)法；但在取氣嘴之前應(yīng)接干燥劑管，使采樣氣體先行干燥。①引入氡氣樣之前先測(cè)量本底計(jì)數(shù)；②將閃爍室抽成真空(達(dá)到1.333kPa)。應(yīng)注意的是：每次測(cè)量，保持一致，都要抽到同一真空度；③可直接采集空氣樣(對(duì)土壤氣體也可直接取樣；但如果取水樣，則應(yīng)控制進(jìn)氣速度,直到液體不冒泡為止)；④關(guān)閉閥門，封閉閃爍室，放置3h

后開始測(cè)量(在該時(shí)間段，Rn與其短壽子體基本達(dá)到平衡)。用下式計(jì)算氡濃度NRn(Bq/m3)：式中：ks為刻度系數(shù)，通過標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)量對(duì)儀器標(biāo)定求出；nRn為累積3h后測(cè)量的計(jì)數(shù)率，cpm；n底為本底計(jì)數(shù)率，cpm；V為取樣器體積，m3；t為樣品累積時(shí)間，h。若為氣體樣品,可以不考慮Rn的累積因子。（二）雙濾膜法1、雙濾膜法的測(cè)氡原理雙濾膜法是20世紀(jì)70年代興起的測(cè)氡方法。雙濾膜金屬管兩端各一個(gè)濾膜。抽氣時(shí)一端為進(jìn)氣口濾膜，可以濾去氣體中已有的氡子體。純氡進(jìn)入管內(nèi)產(chǎn)生新的子體(主要是218Po)，其中一部分子體被出口濾膜接收。(氡在管內(nèi)遷移過程中產(chǎn)生新子體，由于擴(kuò)散作用，一部分在管壁上沉淀，只有一部分到達(dá)出口濾膜。)這些新子體的增長，遵守固有的累積和衰減規(guī)律，所以通過測(cè)量出口濾膜上的α放射性活度，可計(jì)算氡的濃度。2、雙濾膜法測(cè)氡的程序先安放好濾膜，連接抽氣系統(tǒng)，流速q，取氣時(shí)間t。抽氣結(jié)束后，取出口濾膜進(jìn)行α測(cè)量。用下式計(jì)算氡的濃度NRn(Bq/m3)：式中：n出、n底—出口濾膜α射線計(jì)數(shù)率和本底計(jì)數(shù)率(cps)；V—雙濾膜管的容積，L；Ft—濾膜包括自吸收修正在內(nèi)的過濾率；ε—探測(cè)效率；Ff—新生子體到達(dá)出口濾膜的份額(與新生子體的擴(kuò)散系數(shù)、管長、氣體流速有關(guān)，查表可得)；B—與抽氣時(shí)間t以及抽氣時(shí)間間隔(T1~T2)有關(guān)的參數(shù)，可查表得到。（三）氣球法排氣過程中，出口濾膜上收集到一部分新生子體，測(cè)量出口濾膜上的α活度來計(jì)算氡的濃度。氣球法，實(shí)質(zhì)上是雙濾膜法的變種。它將雙濾膜管改為一個(gè)球，氣體入口和出口為同一通道。抽氣泵開動(dòng)，充氣過程中：入口濾膜只讓氡氣(純氡)進(jìn)入氣球，在氣球內(nèi)產(chǎn)生新的子體。用下式計(jì)算氡的濃度NRn(Bq/m3)：式中：kp—儀器刻度系數(shù)；nRn—出口濾膜α射線計(jì)數(shù)率；n底—本底計(jì)數(shù)率。氣球法使用方便，是目前礦井和環(huán)境測(cè)量中常用的方法。4.2.2氡的累積測(cè)量方法一、固體徑跡探測(cè)器方法徑跡蝕刻測(cè)量，也稱α徑跡測(cè)量，它是采用一種固體塑料薄膜（以玻璃、云母和各種塑料片最為普遍）作為探測(cè)器，稱為固體徑跡探測(cè)器（SSNTD），這種探測(cè)器只對(duì)α粒子靈敏，對(duì)γ射線不靈敏。固體徑跡探測(cè)原理：具有一定動(dòng)能的重帶電粒子，在射入某些絕緣固體物質(zhì)中時(shí)，它們?cè)谒?jīng)過的路程上使絕緣固體出現(xiàn)輻射損傷，留下微小的痕跡。以輻射損傷為探測(cè)對(duì)象，采用化學(xué)蝕刻方法將輻射損傷擴(kuò)大到光學(xué)顯微鏡可以觀察的尺寸來加以記錄。磷灰石中的不完整徑跡照片云母記錄的裂變徑跡照片作為α徑跡探測(cè)器(ATD—AlphaTrackDetectors)，常用的高分子聚合物主要有：醋酸纖維(CA)和硝酸纖維(CN)，以及聚碳酸酯等。（一）α徑跡測(cè)量土壤氡的操作程序

α徑跡蝕刻測(cè)量應(yīng)用在地質(zhì)條件對(duì)成礦有利，地面有浮土覆蓋的地區(qū)。根據(jù)需要布置好測(cè)線和測(cè)點(diǎn)。工作方法如下：

⑵將探測(cè)裝置埋入地下：在測(cè)點(diǎn)挖埋杯探坑，如右圖所示。一般深度40cm，將探杯倒扣坑中，用塑料袋裝土將探杯壓緊，蓋上填土，在地表插上標(biāo)志。

⑴準(zhǔn)備探測(cè)裝置（探測(cè)器及探杯）：將α徑跡探測(cè)片，切成一定形狀，一般取0.8cm×1.5cm，將探測(cè)片固定在探杯(T-702型)內(nèi)的支架上，并在徑跡片和杯上統(tǒng)一編號(hào)。探坑埋杯示意圖

⑷化學(xué)蝕刻液的配制與蝕刻，受α輻射過的探測(cè)器進(jìn)行化學(xué)處理，各種探測(cè)器有一定差別：

⑶埋杯采樣時(shí)間：使探測(cè)器接受α輻射，一般為20d左右（20d的密封時(shí)間，氡的積累量達(dá)到了與母體鐳處于放射性平衡量的96%，）。①對(duì)硝酸纖維，用6~7mol/L的NaOH或KOH，在恒溫50℃左右，浸泡30min即可。②對(duì)醋酸纖維，需要在上述化學(xué)蝕刻液中按100ml加1~3g的KMnO4的比例，制成蝕刻液，蝕刻時(shí)保持60℃恒溫，浸泡30min。③對(duì)聚碳酸酯，需要先將化學(xué)純的KOH用蒸餾水配制成5.7mol/L的溶液，再取KOH(5.7mol/L)與乙醇(C2H5OH)按體積比1:2制成化學(xué)蝕刻液。將聚碳酸酯片放入保持60℃恒溫，30min取出，用清水沖洗晾干。注：在一個(gè)工作區(qū)工作時(shí)，淺坑深度、埋片時(shí)間等條件應(yīng)盡量保持一致，避免人為因素的影響。

⑸確定徑跡密度：用一般光學(xué)顯微鏡觀察，探測(cè)器上徑跡密度（勞動(dòng)強(qiáng)度大，速度慢）；或用徑跡掃描儀計(jì)數(shù)徑跡密度（減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率）。

⑹平均氡濃度的計(jì)算：平均氡濃度NRn可用下式計(jì)算：式中：nRn—探測(cè)片上每cm2凈計(jì)數(shù)（凈徑跡密度），單位：徑跡數(shù)/cm2；t—布放探測(cè)器時(shí)間（暴露時(shí)間），單位：h；ks—刻度系數(shù)。④CR-39片，蝕刻液用KOH制成6.5mol/L。保持恒溫70℃，放置10h后取出，用清水沖洗晾干。（二）α徑跡測(cè)量空氣中氡濃度的程序如果進(jìn)行室內(nèi)氡測(cè)量，采樣器應(yīng)懸掛在天花板上，距天花板不得小于20cm，周圍20cm之內(nèi)不得有其他物體。根據(jù)測(cè)量結(jié)果和儀器的刻度系數(shù)（對(duì)較長時(shí)期內(nèi)測(cè)量空氣中氡濃度，一般將徑跡片布放3個(gè)月時(shí)間），可以根據(jù)下式計(jì)算平均氡濃度：選一個(gè)塑料制成的采樣盒，直徑60mm，高30mm，如右圖所示,內(nèi)面底部放置三個(gè)采樣片，用不干膠固定住。采樣盒口用濾膜封住，放在采樣位置。式中各參數(shù)含義同上。二、α聚集器方法218Po(RaA)是鈾系列中222Rn通過α衰變后的第一代產(chǎn)物，半衰期為3.05min。氡測(cè)量中有不少方法是通過測(cè)量218Po(RaA)來達(dá)到測(cè)氡的目的的。將此α輻射體218Po(RaA)沉積在一個(gè)金屬（或塑料）薄皮上，再用α測(cè)量?jī)x測(cè)量薄片上α粒子的活度。實(shí)驗(yàn)證明，α活度與土壤（或空氣）中222Rn濃度成正比。此薄片稱α聚集器。

α聚集器方法包括：α卡測(cè)量法（天然α卡測(cè)量、帶電α卡測(cè)量和靜電α卡法）、α膜測(cè)量法（亦稱氡膜法或α收集膜法）、α管測(cè)量法（亦稱氡管法）、

218Po(RaA)測(cè)量法（亦可稱帶電瞬時(shí)α卡測(cè)量）等多種收集α輻射體探測(cè)器的總稱。（一）α卡測(cè)量方法實(shí)質(zhì)：利用一種薄膜材料（即α卡）在土壤層的淺孔中收集氡衰變后產(chǎn)生的子代產(chǎn)物，然后再用儀器測(cè)量收集在薄膜上的氡的子代產(chǎn)物的α放射性。該方法是一種累積測(cè)氡的深部找鈾礦方法。

特點(diǎn)：α卡的材質(zhì)，可以是金屬片(銀、銅或鋁片)，也可是塑料片。探測(cè)片(α卡)可重復(fù)使用(測(cè)量后殘留在探測(cè)片上的氡子體可在5h內(nèi)衰變完，因此用后5h可再使用)。卡片面積，一般取為3.8cm×4.5cm。

α卡的活度用專用的α儀來測(cè)定：常用的測(cè)量?jī)x有CD-1，CD-2型α卡儀和FD-3012型α卡儀，以及其他α測(cè)量?jī)x均可使用。1、方法的實(shí)質(zhì)及特點(diǎn)2、方法的測(cè)量程序α卡測(cè)量方法，目前主要用于土壤氡測(cè)量。其采樣方法的操作程序與α徑跡相似，步驟如下：④若時(shí)間允許最好12h后再取出測(cè)量(Rn的短壽α子體和Tn的α子體均達(dá)到完全平衡)；若時(shí)間緊，可3h后取出（實(shí)驗(yàn)表明：與12h相比，其收集到的α活度結(jié)果很接近），測(cè)量α卡上沉積218Po的α粒子活度。①先將α卡片預(yù)先放置在專門使用的T-702型探杯內(nèi)的支架上固定好，并在卡片與探杯上編號(hào)。②在測(cè)點(diǎn)處挖埋卡采樣坑，坑深20cm；③將杯倒置坑中，上面用塑料膜封蓋，如右圖所示，再用土壤壓緊；探坑埋杯示意圖3、帶電α卡測(cè)量和靜電α卡測(cè)量在自然條件下，Rn及其子體很快與空氣中水汽等顆粒物結(jié)合成氣溶膠，會(huì)影響天然α卡收集氡子體的效率。為提高探測(cè)效率提出了帶電α卡測(cè)量方法：即在埋卡的同時(shí)，給金屬α卡片上接上負(fù)300V電壓。使用一段時(shí)間之后，感到很不方便進(jìn)一步提出了靜電α卡測(cè)量方法：即乙烯塑料薄片，通過摩擦帶負(fù)電。只要使用一種簡(jiǎn)便的充電設(shè)備，在埋杯之前，先使卡片充電達(dá)-600V~-800V，使其帶靜電。實(shí)驗(yàn)證明：帶電α卡和靜電α卡，相對(duì)于不帶電的α卡，可提高探測(cè)靈度2.5倍左右。對(duì)于探測(cè)低氡異常體是比較有用的。（二）α管測(cè)量方法此方法與α膜方法類似，目的在于加大采樣探測(cè)卡的面積。利用一根導(dǎo)氣管插入土壤層淺孔中，管的尾端有一個(gè)直徑較大的收集室，其中放有收集膜(與α膜相同)，土壤層中的氡通過導(dǎo)氣管進(jìn)入收集室中，氡衰變時(shí)產(chǎn)生的氡子體被收集在收集膜上，經(jīng)過一定的收集時(shí)間（通常為12h）后，從收集室中取出收集膜，并立即將其放入射氣儀的閃爍室中測(cè)量收集膜的α活度。1、方法原理及特點(diǎn)：方法原理：α管裝置及透明聚酯收集膜有許多小的通氣孔儀器所測(cè)量的氡子體與α卡法測(cè)量的完全一樣，不同之處為：方法特點(diǎn)：α管法所用的收集膜比α卡法的面積大得多；α管法所用的探測(cè)器是射氣儀的閃爍室，而α卡的α活度是用專用的α儀來測(cè)定的；α管法直接的測(cè)量深度（打孔眼一般深70~80cm）比α卡法（30cm）大一半以上；α管法采用有一定長度的導(dǎo)管插入測(cè)孔中收集氡（子體），可消除Tn的干擾，因?yàn)門n的半衰期短（54.3s），它一般不能通過導(dǎo)管而達(dá)到收集室；α管法所收集和測(cè)量的是固態(tài)產(chǎn)物（氡子體）而不是氡本身，而且是把氡子體收集在收集膜上，因此對(duì)閃爍室無污染。3、方法的優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：加大了α收集器的面積，提高了探測(cè)效率；加大了采樣深度，對(duì)探測(cè)深部氡源比較有利。缺點(diǎn)：裝置笨重；使用不便：每個(gè)測(cè)點(diǎn)必須使用一個(gè)氡管，雖靈敏度高，但在野外使用不太方便，且成本高；若只有一個(gè)氡管，測(cè)量進(jìn)度又太慢。2、方法的測(cè)量程序采樣時(shí)，在測(cè)點(diǎn)上，先用鋼釬打孔深70~80cm，插入特制采樣器（即右圖所示）；周圍壓實(shí)土壤，以免進(jìn)入空氣。各測(cè)點(diǎn)的氡管埋深應(yīng)保持一致。累積采樣10~12h（最好埋設(shè)12h，可保證氡及其子體達(dá)到完全平衡），取出后用RM-1003射氣儀測(cè)量α粒子活度。（三）α膜測(cè)量方法采用比α卡面積大25倍的16cm×8cm的透明塑料膜代替α卡，放入特制的圓柱形探杯周圍；埋入采樣坑中，3h或12h后取出；反轉(zhuǎn)放入RM-1003型射氣儀的閃爍探測(cè)室，進(jìn)行α粒子活度測(cè)量，其計(jì)數(shù)率比一般α卡增大10倍。為克服α管法的缺點(diǎn)，又能提高探測(cè)靈敏度用大面積收集膜代替小面積的α卡α膜法：（四）218Po法218Po法也是一種α卡測(cè)量方法，或者說是一種帶靜電α膜方法。將內(nèi)裝α膜的探杯，埋入測(cè)點(diǎn)之前，用充電器使α膜充電達(dá)-1000V靜電；埋入坑中5~8min即取出，測(cè)量α粒子活度。由于收集時(shí)間短，膜上沉積的只是218Po，所以叫218Po法，工作效率較高。三、釙-210測(cè)量方法1、方法原理210Po方法的物理基礎(chǔ)：210Po測(cè)量的實(shí)質(zhì)：通過測(cè)量土壤（巖石、水及其沉積物，甚至空氣等）中210Po的含量（通過α放射性活度換算）來達(dá)到找礦或解決其它領(lǐng)域中某些問題的目的的一組方法。238U的放射性衰變中唯一的氣體產(chǎn)物、能夠通過巖層向地表擴(kuò)散遷移的222Rn，它衰變后會(huì)產(chǎn)生210Po。210Po在常溫、常壓下是固體，而且在所有放射性核素中210Po最易形成膠體，極易吸附在塵埃、沉淀物的表面。一旦形成，基本上不再離開巖層、裂隙、破碎帶以及這些地質(zhì)構(gòu)造上方的土壤中，這是找礦的重要條件。又因210Po具有足夠強(qiáng)的α放射性，因此成為確定地下鈾礦和裂隙斷層、破碎帶的重要方法。⑵取土樣4g，置于100mL燒杯中；加入0.5g抗壞血酸和一片直徑d=16mm的銅片；再加入20ml，3mol/L鹽酸溶液；放入恒溫?fù)u床振蕩箱，在40℃下振蕩3h，或在60℃下振蕩2.5h。在這期間銅片上的銅與釙發(fā)生置換反應(yīng)，釙沉浸在銅片的表面。然后取出銅片，洗凈晾干。2、具體操作程序⑴根據(jù)測(cè)網(wǎng)，在每點(diǎn)20~40cm深處取土樣50g。⑶為了消除218Po的影響，將銅片放置30min()后，等218Po衰變完后進(jìn)行測(cè)量，以避免218Po的干擾。用α輻射儀，測(cè)量銅片α粒子活度，每個(gè)樣品測(cè)量時(shí)間一般為10min?；疃鹊偷目裳娱L至30min或1h，甚至更長。如果需要測(cè)量水中210Po，一般都要經(jīng)過濃縮處理。一般取水樣5L經(jīng)蒸發(fā)、濃縮，然后進(jìn)行上述操作。四、活性炭吸附器(ROAC)方法

活性炭：用含炭物質(zhì)為主的物質(zhì)做原料，含有少量的氧、氫、硫等核素及水分和灰分，經(jīng)高溫加工制成的疏水性固體吸附劑。特性：活性炭微細(xì)的孔隙豐富，比表面積大（700~1600m2/g），是氡的強(qiáng)吸附劑，在很大容量范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。（一）活性炭測(cè)氡法的原理測(cè)量的對(duì)象主要是氡子體衰變的α粒子、β射線或γ射線，或者其中某一能譜線的能量?；钚蕴课诫焙?，可在野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，也可在室內(nèi)測(cè)量。20世紀(jì)60年代初，瑞典用活性炭吸附氡，測(cè)量子體214Bi的β射線(最大能量3.28MeV)，尋找鈾礦。1977年美國用活性炭法找鈾礦，測(cè)量的是214Bi的γ射線0.609MeV能量峰的凈峰面積，計(jì)算氡的濃度。（二）測(cè)量土壤氡的操作程序⑴按一定的測(cè)網(wǎng)挖坑，坑深約50cm；⑵取直徑3cm左右的塑料瓶(編號(hào))，先裝活性炭4~5cm厚(~10g)；上面裝干燥劑(如硅膠)至瓶口，既去濕，也可以去除Tn的影響；用紗布封口，扎緊，裝入探杯內(nèi)，埋于采樣坑中(如圖所示)；⑶一般埋置4~7d為宜，使Rn與子體達(dá)到平衡。取出后即刻密封，以防止已被吸附的氡解吸；⑷在實(shí)驗(yàn)室（或在現(xiàn)場(chǎng)），用帶有γ探測(cè)器和鉛室的定標(biāo)器測(cè)量活性炭吸附器的γ射線照射量率（或計(jì)數(shù)率）：在鉛室內(nèi)，進(jìn)行γ射線總量測(cè)量；或用高分辨半導(dǎo)體探測(cè)器的多道γ能譜儀選擇適當(dāng)?shù)膯文芰糠暹M(jìn)行測(cè)量，一般可選0.609MeV(214Bi)，或0.352MeV(214Pb)。計(jì)算凈峰面積，用來計(jì)算氡的平均濃度。探坑埋杯示意圖（三）測(cè)量空氣氡的操作程序活性炭裝置，放在待測(cè)位置，空氣中氡擴(kuò)散進(jìn)入活性炭床被吸附，同時(shí)衰變產(chǎn)生的新子體，也沉積在活性炭床內(nèi)。用多道γ能譜儀測(cè)量炭床氡子體產(chǎn)生的γ射線單能峰或能量峰群的凈峰面積，可以算出空氣中氡的濃度。操作程序如下：⑴將選用的活性炭放入烘箱，在120℃下烘烤5~6h，取出后放入磨口瓶中密封保存待用。⑵準(zhǔn)備好采樣盒，一般為塑料或金屬制成，直徑6~10cm，高3~5cm，內(nèi)裝25~200g烘烤后的活性炭(專用的采樣盒為直徑8cm，高2.4cm，內(nèi)裝50g活性炭。上有圓形金屬過濾器孔徑56μm)，上面覆蓋濾膜，稱量總重量。⑶樣品盒放置在采樣點(diǎn)，放在距地面50cm以上的地方(架子上)，面朝上放置，上面20cm范圍內(nèi)不得有其他物品，放置2~7d。收回時(shí)，立即封好，防止氡再沉積。⑸將活性炭盒放入鉛室，用半導(dǎo)體探測(cè)器的多道γ能譜儀，測(cè)量單能峰(0.609MeV或0.352MeV)或峰群，計(jì)算凈峰面積，用下式計(jì)算空氣中平均氡濃度NRn。⑷放置3h后測(cè)量（Rn與其短壽子體基本達(dá)到平衡），此時(shí)，再稱重量與前者（采樣前稱重）相比，計(jì)算水的含量。式中：Ap—采樣1h的響應(yīng)系數(shù)，Bq·m-3/cpm，即儀器刻度系數(shù)；nγ—特征能量峰的凈計(jì)數(shù)，cpm；kw—水分校正因子(實(shí)驗(yàn)求得)；t1—采樣時(shí)間，h；b—累積指數(shù)(實(shí)驗(yàn)求得，一般為0.48)；t2—采樣終止到測(cè)量開始時(shí)間，h。4.2.3測(cè)氡儀的標(biāo)定

無論是測(cè)量土壤氡或水中氡或空氣中氡，很少用到絕對(duì)測(cè)量，絕大多數(shù)都是相對(duì)測(cè)量。

要使儀器讀數(shù)值變?yōu)殡睗舛戎担枰_定測(cè)量?jī)x的每個(gè)讀數(shù)值相當(dāng)于氡的濃度值。因此需要在測(cè)量條件一致的情況下，對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定。

如果兩者（儀器讀數(shù)值與氡濃度值）是線性關(guān)系，可以確定出一個(gè)換算系數(shù)。標(biāo)定的作用：氡氣測(cè)量系統(tǒng)或稱測(cè)氡探測(cè)器（含瞬時(shí)測(cè)量和累積測(cè)量）的標(biāo)定：標(biāo)定的步驟：

①將一已知濃度的氡氣引入裝探測(cè)器的容器內(nèi)（如閃爍室、電離室、徑跡探杯、活性炭吸附器等）；

②然后，按照一定規(guī)則進(jìn)行測(cè)量，求出測(cè)量系統(tǒng)的讀數(shù)與氡濃度之間的關(guān)系，即標(biāo)定系數(shù)，或稱換算系數(shù)（刻度系數(shù)、校正系數(shù)）等。已知濃度的氡氣(Rn)，可以由液體鐳源、固體鐳源或氡室給出。測(cè)氡儀的標(biāo)定方法：循環(huán)法、真空法、自由擴(kuò)散法。標(biāo)定的方法：

循環(huán)法一般用于野外工作標(biāo)定常規(guī)氡測(cè)量?jī)x器；

真空法大都用于室內(nèi)氡測(cè)量?jī)x器和測(cè)水中氡儀器的標(biāo)定；

自由擴(kuò)散法一般用于α徑跡蝕刻測(cè)量用探測(cè)器、α卡探測(cè)器及α硅探測(cè)器等累積法測(cè)氡儀的標(biāo)定。探測(cè)器標(biāo)定時(shí)取得的標(biāo)定系數(shù)是相應(yīng)于一定條件下的標(biāo)定系數(shù)，標(biāo)定的條件改變，得到的標(biāo)定系數(shù)也會(huì)有變化。這部分內(nèi)容詳見教材P137本章

結(jié)束

謝謝！思考題：1、對(duì)氣體電離探測(cè)器，說明電離室的工作原理、并分別說明離子脈沖電離室、電子脈沖電離室、屏柵電離室能夠用于測(cè)量入射粒子的哪些物理量（如粒子注量率、能注量率）及其原因，它們各有哪些缺點(diǎn)存在？2、說明正比計(jì)數(shù)器的工作原理，它可用于測(cè)量入射粒子的哪些物理量（如粒子注量率、能注量率）及其原因？3、說明G-M計(jì)數(shù)器的工作原理，它可用于測(cè)量入射粒子的哪些物理量（如粒子注量率、能注量率）及其原因？4、說明閃爍探測(cè)器的工作原理，它可用于測(cè)量入射粒子的哪些物理量（如粒子注量率、能注量率）及其原因？5、說明半導(dǎo)體探測(cè)器的工作原理，它可用于測(cè)量入射粒子的哪些物理量（如粒子注量率、能注量率），與氣體探測(cè)器和閃爍探測(cè)器相比，它的主要優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？8、請(qǐng)簡(jiǎn)述采用α徑跡測(cè)量土壤氡的操作程序。9、簡(jiǎn)述采用210Po法測(cè)量土壤氡濃度的操作程序。10、測(cè)氡儀有哪三種常用的標(biāo)定方法，簡(jiǎn)述各種標(biāo)定方法的適用條件。6、請(qǐng)簡(jiǎn)述采用FD-3017型測(cè)氡儀進(jìn)行野外土壤氡氣測(cè)量的工作程序。7、請(qǐng)簡(jiǎn)述氣球法測(cè)空氣中氡濃度的原理。1、對(duì)氣體電離探測(cè)器，說明電離室的工作原理、并分別說明離子脈沖電離室、電子脈沖電離室、屏柵電離室能夠用于測(cè)量入射粒子的哪些物理量（如粒子注量率、能注量率）及其原因，它們各有哪些缺點(diǎn)存在？氣體探測(cè)器利用收集射線在氣體中產(chǎn)生的電離電荷來探測(cè)入射粒子。電離室工作在氣體電離放電伏安曲線的飽和區(qū)。入射粒子在靈敏體積內(nèi)引起工作氣體分子的電離，產(chǎn)生電子和正離子(離子對(duì))。在電場(chǎng)作用下，分別朝著正、負(fù)電極漂移，因而電極上的感生電荷隨之而變。當(dāng)高壓電極保持固定電位時(shí)，則收集極的電位將隨著電子和正離子的漂移而變化。當(dāng)離子對(duì)全部到達(dá)電極，此時(shí)的電壓脈沖值為?？梢?，電壓脈沖的個(gè)數(shù)能夠反映入射粒子的個(gè)數(shù)；電壓脈沖的幅度V飽和能夠反映入射粒子的能量E。離子脈沖電離室的工作條件為時(shí)間常數(shù)RC>>收集正離子所需的時(shí)間T+，當(dāng)t<T+時(shí)，脈沖是上升階段，當(dāng)t=T+時(shí)，脈沖達(dá)到最大值，隨后，按時(shí)間常數(shù)為RC的指數(shù)規(guī)律下降。因此，離子脈沖電離室可用來測(cè)量帶電粒子的能量，特別是重帶電粒子（如α粒子）。即可測(cè)量入射粒子的能注量率和粒子注量率。缺點(diǎn)：脈沖延續(xù)時(shí)間太長（~ms），當(dāng)計(jì)數(shù)率大于102cps時(shí)，脈沖可能發(fā)生重疊。因而，脈沖寬度為RC的量級(jí)（10-4~10-5s），最大幅度決定于，但與離子對(duì)產(chǎn)生的地點(diǎn)有關(guān)。所以，電子脈沖電離室的缺點(diǎn)是不能用于分析帶電粒子的能量(不能測(cè)量能注量率)，可用于測(cè)入射粒子的粒子注量率，并可獲得更高的計(jì)數(shù)率。屏柵電離室克服了電子脈沖電離室的脈沖幅度與電離產(chǎn)生地點(diǎn)有關(guān)的缺點(diǎn)，使脈沖高度正比于原始電離電荷，而不再與產(chǎn)生位置有關(guān)。因此可用于測(cè)入射粒子的粒子注量率和能注量率。電子脈沖電離室的工作條件為T-（收集電子所需時(shí)間）<RC<T+（收集正離子所需時(shí)間），在t<=T-時(shí)間內(nèi)，電子電流脈沖Ic(t)在C上充電至，而在t>T-以后就以時(shí)間常數(shù)RC放電。可認(rèn)為電子已被收集而正離子幾乎還沒動(dòng)。

正比計(jì)數(shù)器是一種充氣型輻射探測(cè)器，工作在氣體電離放電伏安特性曲線的正比區(qū)。因?yàn)楣ぷ麟妷鹤銐蚋?，在中心絲陽極附近出現(xiàn)了高電場(chǎng)，在離子收集的過程中將出現(xiàn)氣體放大現(xiàn)象，即被加速的原電離電子在電離碰撞中逐次倍增（雪崩現(xiàn)象）。所以最后收集到的離子對(duì)總電荷量不再等于射線粒子產(chǎn)生的原始電荷量Q，收集的總電量變?yōu)镸Q，M稱為氣體放大倍數(shù)（可高達(dá)104）。于是，在收集電極上感生的脈沖幅度V∞將是原電離感生的脈沖幅度的M倍，即在正比區(qū)，M與射線離子