SANKO山高研究所 测量仪基本知识

什么是测量仪？

辐射测量仪是一种便携式简易辐射测量仪器，用于处理辐射或放射性同位素的设施中，以测量环境剂量率或附着在工人衣服等上的放射性物质（表面污染）量。

辐射按穿透能力递增的顺序依次为：中子、伽马射线、X射线、β射线、α射线和带电粒子。穿透能力的顺序不仅取决于辐射类型，还取决于其能量。测量设备的选择必须根据具体用途而定，例如测量放射性物质的类型和数量，或测量辐射暴露量。

测量仪的用途

1. 环境剂量率监测

核设施周围和各县的指定地点都设有监测站。在这些监测站，通过测量连接到环境剂量率计和粉尘监测器的放射性粉尘产生的β射线来测量放射性粉尘的含量，以便监测放射性物质（例如粉尘）的泄漏。

对于低剂量率区域（例如城区）的测量，对伽马射线高度敏感的闪烁计数器是理想之选。对于辐射工作人员，测量辐射剂量是法律强制要求的，主要使用个人剂量计，例如胶片剂量计和热释光剂量计（TLD）。

2. 表面污染监测

对于测量物体表面，通常使用测量β射线的GM计数器式测量仪，但也使用测量α射线的闪烁体式测量仪器和测量α射线和β射线的比例计数器式测量仪。

食品中放射性污染的阈值非常低，分析是将高灵敏度的锗半导体探测器或闪烁探测器与分析仪器相结合进行的。

测量仪的原理

测量仪中使用的基本原子因型号（GM系数管型、电离室型、闪烁型）和辐射类型（特别是中子辐射）而异。

1. 气体的电离

如图1所示，盖革计数器由一个充满惰性气体（例如氦气或氩气）的圆柱形探测器组成，并在中心阳极和周围阴极之间施加高直流电压。探测器内部产生的电子与阴极材料发生反应，从而发射出伽马（X）射线；而α射线和β射线则可直接电离气体。空间剂量率可通过电离引发的放电产生的脉冲数来测量。根据每分钟计数的脉冲数，可以确定有效剂量率约为0.1 μSv/h至10 Sv/h。　

电离室探测器的结构与盖革-米勒管辐射测量仪相同，但内部填充的是空气或氩气。当辐射进入探测器时，空气被电离成正离子和电子，电离室辐射测量仪通过测量电极间微弱的电流来显示辐射剂量率。电离室辐射测量仪适用于测量β射线、γ射线和低能X射线，根据型号不同，其有效剂量率测量范围为1 μSv/h至5 Sv/h。

2. 激发诱导闪烁

闪烁测量仪由闪烁体和光电倍增管组成。当辐射入射到闪烁体上时，闪烁体的晶体材料会因光电效应等效应而被激发。

当系统返回基态时产生的微弱光能经光电倍增管转换为电流并放大，由此产生的脉冲电流被计数。对于伽马（X）射线，通常使用NaI(Tl)和CsI(Tl)等闪烁体；对于β射线，通常使用塑料闪烁体；对于α射线，通常使用ZnS(Ag)闪烁体。伽马（X）射线闪烁体灵敏度高，适用于测量一般环境中的低剂量辐射。

3. 利用核反应探测中子中子巡测仪由阴极和阳极组成的探测器构成，探测器内密封有BF3气体或3He气体。它利用与电离室相同的原理，测量由10B (n,α) 9Li和3He (n,p) 3H核反应产生的α射线和质子(p) 。中子能量范围很广，从热中子(0.025 eV)到快中子(10 MeV)。有效剂量率的测量范围为0.01 μSv/h至0.01 mSv/h。

有些探测器是球形的，通常被称为邦纳球。通过使用多个不同尺寸的球体，可以确定中子的能谱（强度分布）。

4. 个人剂量计

个人使用辐射剂量计时，通常采用胶片剂量计和热释光剂量计等积分式剂量计。胶片剂量计利用感光胶片的感光特性来防护辐射，各种滤光片和小块胶片被封装在塑料外壳中。

TLD剂量计利用某些晶体材料（如CaSO4）的特性，根据接收到的辐射量发出荧光。