第四节康普顿二极管………16138 、工作原理·……………………………………38! 、结构·… 第五节自给能探测器………………………………………385 、工作原理和结构……………………………386 、主要特性参量……………41387 第六节液体电离宝…………………………………388 、工作原理和结构………………………………388 二、主要特性参量……390 第匕节气体正比闪烁探测器……………………………………391 工作原理和结构………………391 二、主要特性参量…………………392 第八节穿越辐射探测器……………………………394 ·、穿越辐射及其特性……………………………………39 二、穿越辐射探测器………………………397 第六章放射性测最的误差和数据处理……………………401 第一节误弟的基本概念……………………………401 误差的表示形式…………… 402 、误差的分类……………………………:403 、准确度和精确庭……………………………104 第二节基本统讣概念………………………405 、随枫现象和随机变量 看。由非 405 二、基本统计量…………………1936 、概率的意义及概率分布的描述…………408 第节统计分布 411 、二项式分布…………………411 泊松分布 412 、高断分布 414 四、负二项式分布……………………………418 五、x2分布…………420 六、4分布…………………………421 第四节放射性测量的统计误差……………………………423 、计数的统计误差…………………………"……………423
测段条件的选择……145 、非等精度观测的误差处理……66427 第五节误差传递和最小二乘法……………429 、误差传递…………………………429 、最小二乘法………………………………………………生33 第六节测量数据的检验…48 、两次测量计数值差异的检验……………………242 、分布类型的险验……………6148 ∴、可疑测量值的舍弃……………………… 449 四、误差的分配与合成 151 第匕节核辐射事件的时间间隔分布… 453 、相继发生的核事件之间的时间何隔分布……………451 、定标事作的时间间隔分布……………455 附录1常用物理常数 459 附录2常用放射性同位素中子源 460 附录3常用a放射性核素表…… , 461 附录4常川和γ放射性核素表………………………462 附录5元素竹特征X射线能量和光产额……………465 附录6一些常用物质对窄束光子的质量吸收系数 /,(cIm"g …………477 附录7宽東γ射线在某些物质屮的积累因子乃 (,x,Z ,,甲非,.击·甲,中车,市护d中甲 附录8高斯(正态)分布数值表 49I 附录9相应于某些自由度下几种概宰的x2值………495 附录10某些自度下分布的t。数表…………………496 附录11圆形而探测器对面溯(或样品)所张平均立体角 的计算值…………………………………………,49 Ⅵ
第一章核辐射及其探测原理 各种核辐射的挥测原理跟它们与物质的相互作用密切相关。 本章将较详细地叙述这些相互作用的基本特性,着重于讲清物理 概念和作用机制,为以后讲述各种核辐射探测器打下物理基础。 第一节核辐射的基本特性 在各种核跃还中,从原子核中释放出米的辐射,包括y辐射 中子辐射、α和辐射等称为核辐射。本书所涉及的探测对象除核 辐射外,还包括X射线、质子和共他重带电粒子。由于它们本身 是粒子或具有粒f性质,本书中也将它们称为粒子。本节着重介 绍儿种主要粒子的性质和放射性衰变的基本规律。 、几种主要粒子的性质 1,中子和质子 纸成原子核的中子和质子统称为核子。质子(用符号P表示) 足氢原∮核,也是组成所有其他原子核的基本粒子之一。其自旋 为1/2,带一个正电荷(1,6021892×10-C),静止质量为 1,6726485×10-2kg。川加速器可以得到各种能量的质。中子 是一种不带电荷、与质子…·起组成除氢以外所有其他原子核的基 木粒子,共自旋也为1/2,静止质量为1679543×10-2kg。中 子在自由状态下是不稳定的(束缚在原子核内的中子是稳定的), 会衰变成质子、电子和反中徽子,其半衰期为106mi。大量的 中子是由反应堆和加速器产生的,实验室內也常利用放射性同位 崇中了源的中子。附录2给出了常用放射性问位素中子源 2.a粒子
粒子是核衰变时放出的重粒子。它由两个中了和两个质子 组成,带两个正电荷,质量为电子质量(用m表示)的7296.03 倍。它与He的原子核相同,习惯上称之为α射线。其能暈…般在 4~9MeV范围内。常用的a放射性核素及其转性见附录3 3.电子和中微子 电子是一种稳定的亚原子粒子,其电荷量为±1,6021892 10-1C,静止质量为9.109534×10-3kg。不加说明时,它通常指 带负电荷的电子,也叫负电子。它然反粒子是带正电荷的电子 称为正电子。B哀变中放出的电子(-)或正电子(P+)称为R 粒子。原子核由质子和中子组成,核内不存在电子,因此β衰变 实质上是中子和质f互相转化的过程。中子转变成质子放出粒 子,质子转变成中子则放出β粒子。 β射线的能量是连续的,一般小子2MeV,虽然比a射线的能 量低,但电子的质量小,因此它的速度比∝粒子快得多。单能电 子由加速器产生,能量可根据实验要求调节。 中微子()是不带电荷、自旋为1/2、首先在β哀变理论中 被预言的质量极小的粒子。目前已发现有与电子有关的和与f 有关的两类中微子,分别用和表示。每类中微子有正反两 种 4.y辐射(射线)和X辐射(X射线) γ辐射和X辐射都是电磁辐射。γ辐射是核跃迁或粒子湮没 过程中发出的电磁辐射。它们县有明显的粒子性,因此通常也称 之为光子。其自旋为1,静止质量为0,不带电荷。由量子力学知 道,光子的能量为: }以 (1.1 式中:形是普朗克常数,其值为6,626196×103J·s;“是振动频 率;c是光速;为波长,单位用mm。能量E的单位相应为ev 通常应用的?射线是y放射性核素发射的,附录4列出了 些常川γ放射性核素.γ辐射大都是母核进行或}衰变后,子核 2
处于较高激发态,退激到较低激发态或基态时发出的。其能量为 与跃近有关的两个能级间的能量差,通常在儿十keV与儿MeV 之间。 X辐射是核外电了跃迁过程巾产生的电磁辐射。原了内特定 轨道的电子从高能级跃迁到低能级时发射的辐射称为特征Ⅹ射 线 5.蠶离子 重离子是原子序数等于或大于2的核素的带电原子或原了 核,它们存在于宇宙线中。供实验历的主要是川重离了加速器 人工产生的。核裂片(重核分裂的产物)也包括在重离子之中。 质∫、a粒子和重离子等统称为重电粒了,以与电子等质量小 的带电粒了利不带电粒子相忆别。 放射性衰变的基本规律 面介绍的粒子、粒子利光子等都是从原子核内放出来 的。某些核素具有自发地放出粒了或?射线,或在发生轨道电子 俘获之后放出X射线或发壮自发裂变的性质,这种性质称为放身 性。具有放射性的核素称为放射性核素。 放射性核素的原子核自发地放出a、等粒子而转变成为另 种核素的过程称为核衰变。对某一个原子核来说,在何时衰 变,完全是偶然的。但是就大量这种原子核作为整体来说,在去 到+d址间内衰变的原子核数dN应当和时间间隔lt及时刻的放 射性原了核数N成正比: AN=ANdE 负号表示N随时间减少。式巾的常数λ称为哀变常数,它的景纲是 时间量纲的倒数。它表示某种放射性核素的一个核在单位时间内 进行衰变的概率。 显然,λ的大小决定∫衰变的快慢,铄种放射性核素郴们一 个特定的值。因此,它是放射性原子核的特征景,设却=0时放射 性原子核数为N,将(1.2)式积分就可得到时刻的放射性原子