什么是輻射探測器？輻射探測器的應用及原理

什么是輻射探測器？

輻射探測器是利用輻射與物質相互作用發生的物理、化學反應來間接檢測和測量輻射的裝置。

人類無法用五種感官直接感受到輻射。因此，利用輻射引起的電離和激發來進行檢測和測量。例如，它產生離子、自由電子或熒光等電磁波，然后將其轉換為電流信號。根據該電流信號，輻射劑量會顯示在儀表上或發出聲音。

還有許多其他應用產品，例如應用電子輻射的產品、利用熱產生的產品、將中子材料活化實用化的產品以及基于切倫科夫光檢測的檢測器。

輻射探測器的應用

輻射探測器常用于放射性凈化場所、庭院、工廠等。輻射有α射線、γ射線、β射線、X射線等不同類型，發射的劑量也有高有低，因此需要根據情況仔細選擇探測器本身。

通過測量空氣劑量率，可以了解有多少輻射在空間中飛行。此外，通過檢測物體表面發出的輻射，可以了解物體是否被污染并識別污染源。它還用于測量輻射暴露，例如一個人暴露于多少輻射。

輻射探測器原理

檢測輻射的方法有兩種：一種是利用輻射效應電離氣體分子，另一種是利用輻射效應激發主要為固體或液體的物質中的電子。

前者稱為氣體探測器，后者稱為閃爍探測器。

1. 氣體檢測儀

在氣體探測器中，探測器充滿惰性氣體或空氣等氣體，當輻射穿過氣體時，分子電離并產生正離子和電子。氣體分子的電離用于測量輻射量。預期的探測器有幾種類型，例如電離室、GM計數器和正比計數器。

電離室
電離室將正離子和電子吸引到電極，將其轉換成電信號并進行測量。由于被放射線的能量電離的正離子和電子的數量變成電信號，因此獲得與放射線的能量大致成比例的信號強度。換句話說，可以了解輻射的能量。但缺點是由于直接觀察電離，因此靈敏度較低。

GM 計數器
在 GM 計數器中，像電離室一樣充滿氣體，但通過在電極之間施加高電壓，電離產生的電子高速移動，從而進一步電離其他氣體分子。這可確保您獲得強勁的信號。

結果，每次電離都會導致電極之間產生一個脈沖。雖然可以獲得很強的信號，但缺點是該信號是脈沖，因此無法獲得有關輻射能量的信息。

在正比計數器
充氣檢測器中，如果適當調節電極間施加的電壓，則輻射電離后會發生其他氣體分子的電離，從而產生較強的信號，并且也可以獲得先電離的分子數量。與 成比例的信號。在這些條件下執行測量的類型是正比計數器。

2. 閃爍探測器

閃爍探測器利用一種稱為“激發"的現象，其中輻射將能量傳遞給原子核周圍軌道上的電子，導致電子移動到外軌道。設備的一個示例是閃爍測量儀。

受輻射激發后發光的物質稱為閃爍體。用作固體晶體閃爍體的物質是碘化鈉（NaI）晶體。當輻射被閃爍體吸收時，原子由于電子激發而變得不穩定，然后恢復到原來的穩定狀態。此時，原子以光的形式釋放能量。

這種微弱的光（光子）被光電倍增管放大，并通過將其轉換為電流來測量。由于發射的光子數量與輻射的能量成正比，因此可以用閃爍探測器確定輻射的能量。

由于 NaI 晶體具有吸濕性，因此將其密封以防止暴露在空氣中。另一方面，在輻射進入的地方設置有入射窗。入射窗由極薄的低原子序數金屬制成，例如鈹和鋁，厚度約為100微米。

如何選擇輻射探測器

選擇輻射探測器時，檢查以下項目很重要。

1. 輻射類型

輻射有不同類型，例如α射線、β射線、中子射線、伽馬射線和X射線。輻射探測器可探測的輻射類型和預期靈敏度由其結構和原理決定，因此在選擇探測器時了解這些因素非常重要。

2. 顯示值

選擇值時，請考慮顯示的值（無論是簡單的計數還是1cm劑量當量等）是否適合使用目的。

3.射線可透性

為了檢測輻射，輻射必須到達發生電離的部位（氣體或固體閃爍體），因此了解輻射的透明度可以讓您充滿信心地進行操作。例如，NaI 閃爍測量儀用于測量伽馬射線和 X 射線。這是因為吸濕性閃爍體必須被封閉和密封，從而無法檢測到無法穿透薄金屬窗口的輻射（α和β輻射）。

一些 GM 計數器可以測量 β 射線，而另一些則不能。 β射線測量可以使用具有大窗口并使用非常薄的云母作為窗口的類型進行。貝塔輻射可以穿過這個云母窗口。 GM計數器可以測量β射線和伽馬射線，有一個金屬蓋，但必須取下金屬蓋才能測量β射線。這是因為 β 輻射不會穿過金屬蓋。

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