3.核辐射检测的基本原理 根据粒子、射线与物质的相互作用原理，选择合适的辐
射源，使其射线与被测物质相互作用，由此产生的相应变化 由探测器检测出来，即可达到测量的目的。 如:β、X、γ射线穿过物质层后，由于物质的吸收作用，使射线的强度按
指数规律衰减，即：
I I0eh
式中 I、I0 —— 分别为出射和入射的辐射通量的强度； μ —— 吸收层的线性吸收系数； h —— 吸收层的厚度。
四、核辐射式物位计
在物位检测仪表中，一般都采用穿透能力强的γ射线， 其放射源采用Co60、Cs137等同位素。核辐射式物位计也是 基于物质对放射线的吸收特性设计的。
1.γ射线物位计的几种类型 γ射线物位计有许多种类型，如定点监视型、跟踪型、
度h 的关系为：
I I0emh
h 1 Ln I3.透射式γ射线测厚仪的应用----输煤量的测量
检测器安装位置示意图
为了使煤层保持一定形状以保证测量的准确性，输煤皮 带前方应安装一些刮板。测量用的三套放射源－核辐射探测 器输出的信号，经单片机的计算处理，可以求出煤层的截面 积，再测出传送皮带的速度，即可由单片机计算出煤的质量 流量并予以显示。如果把这个信号进行积分处理，还可以得 到总的耗煤量的信息。
147Pm 170Tm 192Ir 204Tl 210Po 288Pu 241Am
半衰期
5720 年 2.7 年 270 天 5.26 年 125 年 9.4 年 19.9 年 290 天 1.3 年 2.3 年 33.2 年 282 天
2.2 年 120 天 74.7 天 2.7 年 138 天 86 年 470 天
此关系式是设计穿透式厚度计和物位计的理论基础。
若引入质量吸收系数μm=μ/ρ（其中ρ为密度），则上 式可改写为：
I

I em h 0
当厚度h一定后，上式即成为核辐射式密度计的理论基础。
研究结果表明，当γ射线能量E小于0.3MeV时，质量吸
收系数将取决于吸收体的化学成份。成份复杂的物质对γ射
X辐射和γ辐射 X射线和γ射线本质上都是波长很短的电磁 波， X射线可以穿透几十厘米厚的金属板，而γ射线能穿 透几十厘米厚的铅板。 X射线和γ射线被广泛地应用到了 探伤、厚度、物位的测量等方面。
中子辐射 中子是一种不带电的粒子，按其本身的能量可将 中子分为快中子、中能中子、慢中子和热中子。中子辐射 具有较强的贯穿能力，它可以从含氢介质中打出质子，因 此可用来测量含氢介质的物位和成份等。
2. 各种射线的基本特征
常见的核辐射的种类有α辐射、β辐射、γ辐射、X辐 射和中子辐射。
α辐射 α粒子，实际上就是氦原子核。 α粒子对气体的电离 作用比其它辐射强得多。作α衰变的放射性同位素有 84Po210 (钋) 、88Ra226 (镭) 等。
β辐射 β粒子实际上就是电子，放射性同位素的原子核放 射出电子的衰变称为β衰变。β射线与α射线相比，电离作 用小而穿透能力大。
线的吸收系数μm可表示为：
n
m Fi mi i 1
式中 Fi —— 物质中第i种成份的质量百分比； μmi —— 物质中第i种成份的质量吸收系数。
利用这种关系可以分析物质的成份。
二、放射源和核辐射探测器
1.放射源 X射线的获得
β、α、γ射线的获得 β、α、γ射线一般是由放射性同 位素产生的。
0.8
5.48,0.027
常用的放射性同位素及其基本参数
X 射线能量 （MeV） 5.9 6.4
12～21
2.核辐射探测器 常用的核辐射探测器有：电离室、正比计数器、盖革-弥
勒计数器和半导体探测器等。 电离室
正比计数器
三、透射式γ射线测厚仪
1.工作原理 由于物质的吸收作用，使得射入核辐射探测器
的射线强度降低，射到探测器的透射射线强度I和物质厚
辐射种类
β X γ，X β，γ β β，γ β β，γ α，γ β，γ β，γ β，γ
β β，γ β，γ
β α，γ
X α，γ
β粒子能量 （MeV） 0.155
α射线能量 （MeV）
0.31 0.067 0.672,0.159 0.54,2.24 0.039,3.5
0.658,0.090,0.24 0.532,0.004 0.3,2.56
N N0et
式中 N0 —— 原有的物质原子数； N —— 物质在 t 时尚未衰变的原子数； λ—— 物质的衰变常数。
放射性元素从N0个原子衰变至N0/2个原子所经历的时 间，称为半衰期。不同放射性元素的半衰期T是不同的。
原子系数在83以下的每一种元素都有一个或几个稳定 的同位素，原子序数在83以上的同位素则只有放射性同位 素。放射性同位素又分天然的和人工的两种。目前知道的 可以利用的放射性同位素有二百多种，这些放射性同位素 是用原子能反应堆和回旋加速器等办法制造出来的。
0.022
0.229 0.884,0.004,0.968
0.67 0.783
5.3
5.44,0.06
γ射线能量 （MeV）
0.136,0.0014 1.17,1.33
0.513
0.52 0.085 0.568,0.602,0.794 0.6614,0.0007 0.03～0.23 0.7～2.2
0.0841,0.0001 0.137,0.651
放射源容器
同位 素
碳 14 铁 55 钴 57 钴 60 镍 63 氪 85 锶 90 钌 106 镉 109 铯 134 铯 137 铈 144
符号
14C 55Fe 57Co 60Co 63Ni 85Kr 90Sr 106Ru 109Cd 134Cs 137Cs 144Ce
钷 147 铥 170 铱 192 铊 204 钋 210 钚 238 镅 241
核辐射检测技术
主要内容: ● 核辐射检测的基本原理 ● 放射源和核辐射探测器 ● 透射式γ射线测厚仪 ● 核辐射式物位计 ● 射线的防护
一、核辐射检测的基本原理
1.放射性同位素 具有相同的核电荷数Z而有不同的质子数A的原子所构成 的元素称同位素。某种同位素的原子核在没有任何外因的作 用下，它的核成分自动变化，这种变化称为放射性衰变。在 衰变过程中将放出射线的同位素就称为放射性同位素。 根据实验可得出放射性衰变规律为