bức xạ hạt nhân là gì

Bức xạ hạt nhân thường được gọi là phóng xạ và có mặt trong tất cả các chất. Bức xạ hạt nhân là dòng hạt vi mô được tạo ra trong quá trình hạt nhân của một nguyên tử chuyển từ một cấu trúc hoặc trạng thái năng lượng này sang một cấu trúc hoặc trạng thái năng lượng khác; Các loại vật chất đều là do vật chất đơn giản tạo thành, người ta gọi những vật chất đơn giản này là nguyên tố cấu thành nguyên tố đơn vị cơ bản chính là nguyên tử, phàm là ở bảng tuần hoàn chiếm cùng một vị trí, nguyên tử thứ tự giống nhau nguyên tử khối lượng không giống nhau nguyên tố gọi là đồng vị. Nếu nguyên tử không phải vì nguyên nhân ngoại lai mà là sự thay đổi tự phát trong cấu trúc nguyên tử, chúng ta gọi nó là phân rã hạt nhân. Các đồng vị có tính chất phân rã hạt nhân này được gọi là đồng vị phóng xạ. Trong quá trình phân rã phát ra một loại hạt hoặc tia đặc thù có năng lượng nhất định, hiện tượng này chúng ta gọi là bức xạ hạt nhân hoặc phóng xạ.

Các loại và tính chất của bức xạ hạt nhân

Tùy thuộc vào tính chất của bức xạ hạt nhân, các hạt hoặc tia phát ra có tia alpha, tia beta, tia gamma, tia X, v.v.

* Các hạt alpha thường có năng lượng từ 4 đến 10 Mev, ion hóa khí với các hạt alpha mạnh hơn nhiều so với các bức xạ khác, vì vậy trong phát hiện, bức xạ alpha chủ yếu được sử dụng trong phân tích khí để đo áp suất và lưu lượng khí và các thông số khác.

Thứ hai, các hạt beta thực sự là các electron chuyển động ở tốc độ cao, và nó có thể có một phạm vi lên đến 20m trong khí.đồng hồ đoTrong đó, độ dày, mật độ hoặc trọng lượng của vật liệu được đo chủ yếu dựa trên bức xạ và hấp thụ của các hạt beta; Độ dày của lớp phủ được đo dựa trên phản ứng và tán xạ của bức xạ, và khả năng điện lớn của các hạt beta được sử dụng để đo lưu lượng khí.

Thứ ba, tia λ là một loại bức xạ điện từ phát ra từ hạt nhân nguyên tử, nó có khả năng xuyên qua vật chất tương đối mạnh, trong khí của nó có tầm bắn vài trăm nanomet, có thể xuyên qua vật chất rắn dày vài nghìn mét. Tia λ được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị phát hiện khác nhau, đặc biệt là trong các tình huống đòi hỏi bức xạ và trước khi thâm nhập, chẳng hạn như phát hiện kim loại, độ dày bên và mật độ đo của vật thể, v.v.

Thứ tư, tia X là năng lượng sóng điện từ được giải phóng bởi sự kích thích của các electron bên trong bên ngoài hạt nhân nguyên tử.

Sự nguy hiểm của bức xạ hạt nhân

Khi mọi người tiếp xúc với bức xạ hạt nhân, họ có thể mắc bệnh phóng xạ. Bệnh có triệu chứng. Trong vòng vài giờ, bạn sẽ cảm thấy buồn nôn và nôn mửa, tiếp theo là các triệu chứng như tiêu chảy, đau đầu hoặc sốt. Một giai đoạn ngắn không triệu chứng có thể xảy ra sau khi các triệu chứng ban đầu đã qua, nhưng các triệu chứng mới, nghiêm trọng hơn có thể xảy ra sau vài tuần. Ở liều bức xạ cao hơn, các triệu chứng này có thể xuất hiện nhanh hơn và rõ ràng hơn. Đồng thời, bức xạ hạt nhân có thể gây ra tổn thương rộng rãi, nhiều khi thậm chí gây tử vong cho các cơ quan nội tạng của con người. Tiếp xúc với bức xạ hạt nhân, một nửa số người trưởng thành khỏe mạnh không thể chịu được liều phóng xạ 4 gores.

Bức xạ hạt nhânCảm biến

Cảm biến bức xạ hạt nhân sử dụng đồng vị phóng xạ để thực hiện các phép đo, còn được gọi là cảm biến đồng vị phóng xạ. Cảm biến bức xạ hạt nhân hoạt động dựa trên sự hấp thụ tia của vật chất được thử nghiệm, phản tán hoặc kích thích ion hóa của tia đối với vật liệu được thử nghiệm. Cảm biến bức xạ hạt nhân thường bao gồm nguồn phóng xạ, máy dò và mạch chuyển đổi tín hiệu điện, có thể phát hiện độ dày và vị trí vật chất và các thông số khác.

Các nguồn phóng xạ và máy dò là những thành phần quan trọng của cảm biến bức xạ hạt nhân, bao gồm các chất đồng vị phóng xạ. Máy dò là máy dò bức xạ hạt nhân, nó có thể phát hiện ra sự mạnh yếu và thay đổi của tia. Với sự phát triển của công nghệ bức xạ hạt nhân, cảm biến bức xạ hạt nhân ngày càng được sử dụng rộng rãi.

Máy dò bức xạ hạt nhân

Máy dò là máy thu bức xạ hạt nhân, nó là một bộ phận quan trọng của cảm biến bức xạ hạt nhân, là vật liệu hoặc thiết bị có thể chỉ ra, ghi lại và đo bức xạ hạt nhân. Công dụng của nó là chuyển đổi tín hiệu bức xạ hạt nhân thành tín hiệu điện, từ đó phát hiện ra sức mạnh và sự thay đổi của tia. Hiện nay được sử dụng để phát hiện các thiết bị chủ yếu là buồng ion hóa, bộ đếm nhấp nháy và số lượng nắp, v.v.

Phòng ion hóa

Buồng ion hóa là nguyên tắc đơn giản trong máy dò khí. Hoạt động bình thường của buồng ion hóa là sử dụng điện trường để thu thập toàn bộ điện tích được tạo ra bởi quá trình ion hóa trực tiếp trong khí. Buồng ion hóa bao gồm hai điện cực cơ bản, một là điện cực cao áp và một là điện cực thu thập, bên trong chứa đầy khí argon cao áp và bên ngoài là một vỏ bọc kín. Nguyên tắc của máy dò khí là khi máy dò được chiếu xạ, tia hoạt động với các phân tử trong khí để tạo ra các cặp ion bao gồm một electron và một ion dương. Các ion này phân tán tự do vào khu vực xung quanh. Trong quá trình khuếch tán, các electron và ion dương có thể tái tạo thành các phân tử trung tính. Tuy nhiên, nếu điện áp phân cực V DC được thêm vào các cực thu và điện áp cao tạo nên máy dò khí, tạo thành điện trường, thì các electron và ion dương sẽ được kéo về phía các cực dương và âm tương ứng và được thu thập. Khi điện áp phân cực V tăng dần, trạng thái hoạt động của máy dò khí thay đổi từ vùng phức hợp, vùng bão hòa, vùng tỷ lệ trực tiếp, vùng tỷ lệ hữu hạn, vùng Geiger (vùng G-M) đến vùng xả liên tục.

Ống đếm xả khí (ống đếm Geiger)

Ống đếm Geiger cũng là một máy dò bức xạ được thiết kế dựa trên sự ion hóa của tia trên khí. Nó khác với buồng ion hóa ở chỗ nó hoạt động chủ yếu trong khu vực xả khí, có tác dụng khuếch đại. Cấu trúc của nó như được hiển thị bên phải. Ống đếm sử dụng xi lanh kim loại làm cực âm, một dây vonfram hoặc molypden ở trung tâm của xi lanh là cực dương, được ngăn cách giữa xi lanh và dây bằng chất cách điện. Ống đếm được nạp với argon, helium và các loại khí khác. Để dễ dàng niêm phong, ống đếm thường được sử dụng thủy tinh làm vỏ, trong khi cathode được phủ bằng kim loại hoặc than chì bên trong bề mặt thủy tinh hoặc bên trong vỏ với xi lanh kim loại làm cathode.

Bộ đếm nhấp nháy

Vật chất bị kích thích bởi các đường bức xạ, và trong quá trình chuyển từ trạng thái kích thích sang trạng thái cơ bản, hiện tượng phát ra ánh sáng dạng xung được gọi là hiện tượng nhấp nháy. Vật chất có thể tạo ra hiện tượng phát sáng như vậy được gọi là chất lấp lánh. Bộ đếm nhấp nháy đầu tiên thay đổi năng lượng bức xạ thành năng lượng ánh sáng, sau đó thay đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện và phát hiện, nó bao gồm một cơ thể nhấp nháy, ống nhân quang và thiết bị đầu ra.

Đếm ống tỷ lệ thuận

Nó bao gồm một cathode hình trụ và một sợi lõi * hoạt động như một anode, được niêm phong bằng các khí hiếm, nitơ, carbon dioxide, hydro, methane propane và các loại khí khác. Khi các dây phóng xạ bắn vào khí để tạo ra ion hóa, do mật độ điện trường gần lõi cao, va chạm electron được tăng tốc, thu được đủ năng lượng trong khí để va chạm với các phân tử và nguyên tử khí khác để tạo ra các cặp ion mới; Quá trình này được khuếch đại liên tục và mọi người gọi nó là khuếch đại khí. Sự khuếch đại hoạt động gần lõi, cảm biến bức xạ hạt nhân do đó có thể nhận được một số độ phóng đại nhất định không liên quan đến khu vực tới của đường phóng xạ, do khuếch đại tạo ra cation nhanh chóng rời khỏi khu vực khuếch đại khí và tạo ra xung đầu ra. Kích thước của xung đầu ra tỷ lệ thuận với số lượng cặp electron, ion dương được tạo ra do sự xâm nhập của đường bức xạ, trong khi electron, logarit ion dương tỷ lệ thuận với năng lượng của đường bức xạ được hấp thụ bởi khí, do đó, một ống đếm tỷ lệ thuận có thể phát hiện năng lượng của tia bức xạ tới. Đa số các ống đếm trực tiếp là hình trụ hoặc hình cầu, hình bán cầu. Cực dương của nó mỏng và đường kính cathode lớn, chủ yếu là để trong trường hợp điện áp cộng nhỏ hơn, vẫn có điện trường mạnh gần cực dương để có độ phóng đại khí đủ lớn. Ống đếm tỷ lệ có thể đo năng lượng của các hạt tới trong một phạm vi năng lượng rất rộng, độ phân giải năng lượng khá cao, thời gian phân giải rất ngắn và có thể đếm nhanh.

Máy dò bán dẫn

Máy dò chất bán dẫn là một loại máy dò tia đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Chúng ta biết rằng các hạt tích điện dừng lại ngay khi chúng đi vào chất rắn để tương tác với các electron trong chất rắn và mất năng lượng. Các hạt tích điện vào chất bán dẫn tạo ra các cặp electron và lỗ trong quá trình này.

Trong khi tia X hoặc tia gamma tạo ra electron thứ cấp do hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton, tạo cặp electron, v.v., electron thứ cấp tốc độ cao này trải qua quá trình tương tự như trường hợp của các hạt tích điện để tạo ra electron và lỗ. Nếu các điện tích này được lấy ra, bạn có thể biến dây phóng xạ thành tín hiệu điện. Trong trường hợp chất bán dẫn, việc sử dụng chính là Si và Ge, và các vật liệu như GaAs, CdTe cũng đã được nghiên cứu. Hiện tại, các cảm biến bán dẫn được phát triển là cảm biến loại PNknot, cảm biến loại rào chắn bề mặt, cảm biến loại trôi lithium, cảm biến silicon vô định hình, v.v. (end)