核工程检测仪表(哈工程)

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第一节 核仪表的工作原理
三、固体探测器
• 利用辐射与固体的相互作用来进行辐射测量 的探测器，称为固体探测器，如各种类型的 闪烁计数器、半导体探测器等。
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第一节 核仪表的工作原理
1.闪烁计数器的工作原理
• 根据射线照射在某些闪烁体上能使它发出闪光的原 理进行测量的一种探测器。
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第一节 核仪表的工作原理
C隔
探测器
R负 C探 C分
R入 C入
E
电信号处理仪器
(a)输出脉冲信号
探测器的脉冲型工作状况
探测器
R负 C探 C分
R入 C入
E
电信号处理仪器
(b)输出电核科流学信 与技号术学院 探测器的电流型工作状况
7பைடு நூலகம்
第一节 核仪表的工作原理 二、气体探测器
电离室、正比计数器、G-M计数器。 核辐射转变成为电信号的物理过程都是在探测器 内充特定气体的特定体积中进行的。
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第一节 核仪表的工作原理
（三）盖革—弥勒计数管
G-M计数管的特点
（1）无法甄别射线的种类，若测和混合场时则采用吸收 层甄别掉射线，以达到测量射线的目的。
（2）不宜于测量强辐射场，因为存在约10-4秒的“失效时 间”，在测量强 辐射时会有漏计数。
（3）适用于低辐射场的测量，因为它具有较高的测量灵敏 度。
• 当射线照在闪烁体上后发出荧光，利用光导和反光 材料，使大部分荧光光子收集到光电倍增管的光阴 极上。光子在对光灵敏的阴极上打出光电子，这些 光电子经过光电倍增管倍增、放大，倍增后的电子 在阳极上产生电压脉冲，此脉冲被电子线路放大和 分析后记录下来，这样就可以对粒子进行探测了。
电离室就是利用核辐射对物质的电离作用，使其工作 特性处于饱和电流区间的检测装置。
当用电离室测量射线时，气体中的电离作用大部分是由室壁中 产生的次级粒子所引起的。所以测量核辐射剂量必须选择适当
的材料做室壁。
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第一节 核仪表的工作原理
（二）正比计数管
正比计数器有以下几个特点： 1．正比计数器的脉冲高度比电离室增大A倍，因此降低了
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第一节 核仪表的工作原理
计数器脉冲计数与外加电压的关系
N
• I区 复合区 • II区 饱和区(电离室区) • III区 正比区 • IV区 有限正比区 • V区 G-M区
ⅠⅡ
α β Ⅴ Ⅳ
Ⅲ
V
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第一节 核仪表的工作原理
(一)气体电离室
• 工作原理：当核辐射通过一个中间充有空气，两极加 上电压的容器时，容器内空气就产生电离。若容器两 极间所加的电压足够高的话，而且正负离子的复合和 损失可以忽略不计，即所有形成的离子几乎全部被收 集，这时测量电路中的电流达到饱和。
的关系；
（3）探测器的主要技术指标及其用途。
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第一节 核仪表的工作原理
核辐射转变为电信号的过程
• 第一阶段；入射的粒子，如果不是带电的，如光 子和中子，则通过与探测器物质的相互作用，转变 或产生出带电粒子，这些带电粒子在探测器内的一 个特定区域使原子或分子电离和激发；
• 第二阶段：初电离或激发的原子，在探测器的外加 电场中作定向移动，因而在探测器外部负载电路中 给出一个电流信号，称为探测器的本征电流信号。
对放大器的要求。 2．由于在一定的工作电压下A是常数，所以正比计数器输
出脉冲幅度正比于入射粒子能量，因此，它和脉冲电离 室一样，具有较高的灵敏度。正比计数器原则只要有一 对离子就可能分辨出来，因此，适于探测低能或比电离 低的粒子。 3．由于A随工作电压而变化，因此，工作中对电源电压的 稳定性要求很高，一般不稳定性小于0.1%。
核辐射探测器的基本类型：
气体探测器、半导体探测器和闪烁探测器。
与探测器配合的电信号处理设备：
高压电源、放大器、甄别器、计数器、计数率计脉冲幅 度分析器、符合和反符合单元等。
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第一节 核仪表的工作原理 通过学习应该掌握的内容：
（1）探测器把核辐射转变为电信号的物理过程； （2）探测器的输出回路及其与探测器输出电信号
• 辐射监测的任务是测量核辐射所造成的剂量和 排放物的放射性水平，防止工作人员遭受射线 的外照射以及由放射性气体或气溶胶引起的内 照射所带来的危害，根据辐射监测系统的指示 也可以判断反应堆运行的安全性。
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第一节 核仪表的工作原理
核辐射探测器的主要作用：
使进入探测器灵敏区域的核辐射转变为信号处理设备能 够接收的信号，例如电信号、光信号、声信号、热信号等。
直线称作计数管的“坪”，其长度叫“坪长”，其斜率称为
“坪斜”。
• 死时间:
坪斜＝ NDNG % NG(VDVG)
也称为失效时间，是G-M计数管不能对入射粒子计数的时间，
一般约在100～300微秒间。 • 探测效率：
N N0 1 N
为一个粒子通过计数管的灵敏体积而能引起输出脉冲的几 率。
• 本征电流信号的特点完全取决于核辐射在探测器内 转变为电信号的物理过程，而与探测器的外部负载 电路无关。
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• 为了使探测器内部产生一定电场，需供给探测 器以一定数值的直流电压。在探测器与提供直 流电压的电源之间还存在n个电子元件。为了把 本征电流信号转化成为适合测量任务需要的电 信号，在探测器与电信号处理仪器之间也需要 一些电子线路和元件。所有这些元件组成了探 测器的外部负载电路。
章反应堆核测量与辐射监测 节核仪表的工作原理
一、概述
核辐射可以利用它们和物质相互作用所呈现
的变化进行观察和检测。
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• 反应堆运行监测包括功率（中子通量）监测、 辐射监测和热工参数监测三部分。
• 功率监测系统的主要职能是监测反应堆从释热 到发电的整个过程，并为功率调节系统和保护 系统输送信号，以确保反应堆的安全运行；
（4）不需放大器，这就降低了计数设备的价格，因为气体 放大倍数很大。
（5）只能用作粒子强度的测量，不能用于入射粒子能量的 测量。
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第一节 核仪表的工作原理
G-M计数管的特性
• 坪特性：
在放射源强度不变的情况下，计数率随外加电压V变化的曲
线称为坪曲线，此曲线上计数率基本上不随V而改变的一段