核輻射套用儀器

核輻射套用儀器是以利用核輻射和核電子學技術為基礎並有明確套用目的的儀器。通過核輻射與生物機體相互作用的研究,可以製成各種測定照射劑量或吸收劑量的儀器,為放射性工作人員提供安全保護,稱為輻射防護儀器。

以利用核輻射和核電子學技術為基礎並有明確套用目的的儀器。這種儀器通常由輻射源、探測器和核電子學系統三部分組成。輻射源可以是放射性同位素,也可以是加速器、反應堆、中子發生器或 X射線發生器等。探測器的種類由所測輻射的種類、能量和使用要求決定(見輻射探測器)。核電子學系統進行隨機信號處理、數據處理和輻射信息的統計顯示;有的還配備專用微處理機或計算機。
核輻射套用技術由於利用了原子核輻射的特殊性質,可以解決許多其他方法無法解決的問題。
利用每种放射性核素只輻射一定種類和一定能量射線的特點,可以通過測定輻射能譜來識別其中所含的放射性核素成分。這種儀器要使用輸出幅度與能量成比例的探測器、低噪聲信號處理器和多道幅度分析器,它們統稱為多道譜儀或核輻射能譜儀。也可以按所用探測器類型、被測射線種類或探測目的命名,如閃爍譜儀、高純鍺譜儀、譜儀、鈾含量儀等,廣泛用於地質勘探、核電站反應物監測和各種核物理實驗。
利用核輻射、X 射線或加速的質子束激發待測樣品,可以使元素產生特徵 X射線(螢光)。通過測定待測樣品的特徵X射線譜,可以測定存在於樣品中極微量元素的含量。這種儀器使用能測量低能 X射線能譜的探測器(如正比計數管和矽鋰探測器)做成多道譜儀,稱為X射線螢光分析儀。利用中子照射樣品,使其中某些微量元素活化變成放射性同位素,然後通過測定其輻射能譜,可以測定樣品中極微量元素的成分。這種儀器稱為中子活化分析儀。X射線螢光分析儀和中子活化分析儀廣泛用於材料成分分析、環境樣品分析、考古分析和法醫鑑定等方面。
利用不同物質對核輻射有不同的吸收和反射特性,在樣品被輻射源照射時測定透射或反射的輻射強度,可以測定樣品的厚度或密度(如測量鋼板、紙張和貴金屬鍍層的厚度或焦炭的密度等)。這種儀器稱為輻射厚度計或密度計,它可以在生產線上無損地(有時是在容器或管道系統外無接觸地)進行連續測量和控制。
利用測量穿透裝填物料之容器的核輻射強度或測量被它們反射的輻射強度,可以測定其內部裝料情況(如煉鐵高爐或立式水泥窯的料位),稱為輻射料位計。利用水對快中子的慢化作用,通過測量慢化後的熱中子計數,可以確定水工建築、農田土壤和糧食種子等的水分含量,稱為中子水分計。
利用X射線在人體徑向不同角度進行透視測量,由計算機處理數據後可以建立人體體內斷層的圖像,為醫療診斷提供有用的新技術。所用儀器稱為 X射線計算機斷層掃描照相機,簡稱XCT。
利用微量放射性同位素參與生物體內的生理或生物化學過程,可以在生物體外測定這種元素在體內的擴散和聚集情況,廣泛用於醫療診斷和農作物研究,如γ射線心臟功能儀、放射性碘甲狀腺功能儀、腦血流圖儀、γ照相機和同位素示蹤儀等。通過計算機處理體內發射到各方向的射線強度,還可建立起反映生理、生物化學過程的人體斷層圖像,所用儀器稱為發射型計算機斷層掃描照相機(ECT)。
通過核輻射與生物機體相互作用的研究,可以製成各種測定照射劑量或吸收劑量的儀器,為放射性工作人員提供安全保護,稱為輻射防護儀器,如X或 γ輻射照射率計、中子劑量當量率計和個人劑量計。軍用輻射防護儀器除用於常規監測外,還用於測量核爆炸早期輻射、剩餘輻射和地面放射性沾染。對核爆炸產生的核輻射、光輻射和衝擊波等效應進行綜合觀測和分析,可以測定核爆炸的時間、地點、高度、當量和核爆炸動力學過程的各種參數,構成核爆炸觀測、預測系統和核爆炸動力學監測系統。

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