辐射测量仪器有多种测量方法。
许多仪器只使用一种辐射测量方法,但有些型号的仪器却配备了几种测量方法。
根据测量方法的不同,可以测量的辐射和敏感度也大不相同,所以在选择辐射测量仪器时,一定要检查使用哪种测量方法。
同一测量方法的灵敏度还取决于测量仪器的尺寸。
测量仪器越大,灵敏度越高,价格也越高。
根据检测方法和测量仪器的形状,有些仪器被设计为测量表面污染、空气剂量率或累计剂量。
在接近高辐射水平时,需要有报警功能来检测危险。
对于表面污染测量,主要是那些只在短距离内检测β射线的仪器。
对于空气剂量测量和综合剂量测量,只测量γ射线,所以很多型号是专门用于γ射线的。
也有一些型号在某种程度上可以用于这两种用途,但有必要考虑到可以检测的辐射和灵敏度,检查它们是否适合这种用途。
一般来说,使用可测量β射线的GM管适用于表面污染测量,而使用只测量γ射线的闪烁体的则适合测量空气剂量率和综合剂量。
类型 | 可检测辐射 | 能量分辨率 | 灵敏度 | 密度 | 备注 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
α射线 | β射线 | γ射线 | 中子射线 | |||||
GM管(盖革计数管) | ✓ | ✓ | △ | - | × 仅计数 (有一些例外) |
☆ | - | Wikipedia: 盖革计数器[zh] 只有那些有云母窗的才能检测到α射线。 云母窗(mica window)是非常脆弱的,必须小心处理。 如果窗面被玻璃或塑料覆盖,就不能检测到阿尔法射线。 也可检测γ射线,但灵敏度不佳。 |
NaI(Tl)闪烁体 | - | - | ✓ | - | ☆ | ☆☆ | 3.67g/cm3 |
NaI本身的灵敏度虽然较低,但它很容易制成大晶体,许多测量仪器都配备了大晶体。 通过增加晶体的尺寸,有可能使其比GM管的灵敏度高10到1000倍,它们经常被用于高灵敏度的测量仪器中。 |
CsI(Tl)闪烁体 | - | - | ✓ | - | ☆☆ | ☆☆ | 4.51g/cm3 |
灵敏度比NaI略高,能量分辨率略有提高。 与NaI一样,许多测量仪器都配备了大型晶体,在可以看光谱的机型中采用的也很多。 |
LaBr3(Ce)闪烁体 | - | - | ✓ | - | ☆☆☆ | ☆☆☆ | 5.06g/cm3 | 能量分辨率约为NaI(Tl)的两倍。 用于具有核素分析功能的高端机型。 通常价格很贵。 |
CdTe(CdZnTe)半导体 | - | - | ✓ | - | ☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | 5.85g/cm3 | 从材料上看,CZT比NaI或Ge更敏感,但使用大型CZT材料的技术还不成熟,所以与NaI和其他容易使用大型晶体的材料相比,很难提高灵敏度。 目前还没有使用大型CZT的辐射测量仪器(它们只存在于医疗用途中)。 |
Ge半导体(HPGe) | - | - | ✓ | - | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆ | 5.33g/cm3 | 锗探测器的定义[en] 需要用液氮冷却。现代手持机型也有用斯特林制冷器或电制冷。 它具有极高的分辨率和高灵敏度,因此经常被用于食品检查。 |
Si(Li)半导体 | - | - | ✓ | - | ☆☆☆☆☆ | ☆ | 2.33g/cm3 | 适用于低能量区域测量。 适用于20keV以下,Cs134/137等600keV能量检测困难(直接穿过)。 |
有机液体闪烁体 | - | - | ✓ | △ | ☆ | ☆☆ | 1g/cm3 | 密度通常不超过1g/cm3 部分硼液体闪烁体可以进行中子探测的应用。 |
电离室 | △ | ✓ | ✓ | - | ☆ | ☆ | - | 通常内部充惰性气体,也有使用空气的电离室 通常低剂量下灵敏度较低,需要探测大剂量的情况比较合适 一些特殊型号可以检测α与中子射线 |
He3 | - | - | - | ✓ | - | - | - | - |
Li6闪烁体 | - | - | - | ✓ | - | - | - | - |
在探测辐射时,探测器的密度越高,越容易接收到辐射,也就越能探测到辐射。
对于同样大小的探测器,一般来说,密度越高越好。
(然而,即使探测器本身接受了辐射,将其转化为电信号的部分也可能存在差异,等等)。
GM管与电离室,因为它含有气体,所以无法在密度方面进行比较。
一般的辐射测量仪器常被称为盖革计数器,但最初,使用GM管(盖革-缪勒计数器)的仪器才被称为盖革计数器。
那些使用闪烁体并只计算辐射数量的仪器被称为闪烁计数器,而那些具有通过观察辐射能量的高度来识别放射性物质类型(核素分析)的功能的仪器被称为光(能)谱仪。
用电离室传感器计算辐射数量的装置称为电离室计数器。
用GM传感器计算辐射的装置称为盖革计数器。
带能量补偿的闪烁式测量仪适用于测量空气剂量和累积剂量。
带有能量补偿的闪烁型仪器适用于测量空气剂量和综合剂量。
能量补偿的仪器有一个机制,可以根据γ射线的能量减少Sv/h和综合Sv的误差
参考:能量补偿
即使是有能量补偿的型号,也可能测量不同的东西。
在测量外部辐射暴露时,适合使用能以H*(10)或Hp(10)为单位测量的仪器。
H*(10)被校准为在空气中测量时给出正确的数值,而Hp(10)被校准为在佩戴者身上测量时给出正确的数值。
有些单位是Gy/h而不是Sv/h。 请注意,这些是吸收的剂量,其数值与外部照射的数值略有不同。
此外,使用GM管的盖革计数器(盖革-缪勒计数器)通常不如闪烁计数器敏感,因此在低剂量下测量的数值往往不太稳定,或者需要更长的时间来测量。
在测量低剂量、低灵敏度的空气剂量时,使用能显示测量值误差的辐射测量仪是很方便的。
选择有误差显示的型号可以更容易确定显示值的可靠程度。
(例如,Polimaster PM1610的手册指出,在误差为15%或更小的情况下,应读取数值)。
你可以模拟出达到15%以下误差的敏感度和时间。
参考:辐射测量仪器(盖革计数器)的误差模拟。
如果你使用的是高灵敏度的型号或在高剂量地区,误差指示并不重要,因为数值会在短时间内准确。
一些GM管型也可以测量β射线,但在测量空气剂量和综合剂量时只应测量γ射线。
参考:用盖革计数器测量β射线时的错误指示
关闭外壳盖,关上过滤器等 取决于型号 。
请注意,如果过滤器是选件,则必须单独购买。
如果是可以测量β辐射的盖革计数器,处理时可能需要小心。
由于探测器的特性,它不能防水,因此很容易被损坏。
如果要检测危险,就需要有报警功能。
有些可以通过多个项目打开/关闭,例如声音、LED 和振动,而其他则不能。
有些警报器的音量不能设置,因此必须注意。
inspector、DoseRAE2等等,声音相当大,音量大到在日常生活中如果发出警报声,会把周围的人吓一跳。音量是无法设置的。
音量大小不买是不知道的,所以基本上还是建议大家选择有震动提示功能的。
此外,接受放射性物质检查和治疗的人会释放出大量的辐射。
如果去市区靠近这些人,有时会出现正常的 0.1μSv/h 突然变为 3μSv/h 或更高的情况。
虽然这不是故障,但有必要知道,由于这种原因会发生警报。
选择辐射测量仪时,需要注意其灵敏度。
产品照片上可能显示为 "0.12 µSv/h "或 "0.123 µSv/h",等等。但如果你认为这个数字的小数点后位数越多越是好产品,你的判断可能是错误的。
辐射测量仪用探测器接收辐射并检测其数量和能量。这种检测性能用“cpm/μSv/h”表示,代表了实际的灵敏度(设备的好坏)。
这意味着在1μSv/h的情况下,辐射测量仪每分钟能够检测到X次辐射,也就是说,在相同的辐射强度下,能够检测到更多射线的测量仪也就意味着产品更好。
如果灵敏度高,
灵敏度用“cpm/μSv/h”表示,但有多种单位。
cpm是每分钟的检测数,cps是每秒钟的检测数。术语"/µSv/h "是指辐射强度为1µSv/h时的检测数量,但也可表示为µR/h或mR/h。
以下所有都具有相同的灵敏度。
显示位数的可信度取决于此灵敏度以及显示值是在多长时间前测量的。
例如,一个具有 100cps/µSv/h 的型号,其灵敏度可以在 0.01μSv/h 下每秒检测 1 次辐射。
如果显示是基于每秒的检测次数,0.00 µSv/h代表0个检测,0.01 µSv/h代表1个检测,0.02 µSv/h代表2个检测,以此类推,就不可能显示出0.001 µSv/h的精度。
但是,例如,如果显示是基于过去 10 秒的数值,那么精确度可以提高 10 倍。每 10 秒一次是 0.001 µSv/h,每 10 秒两次是 0.002 µSv/h...以此类推。
这样一来,如果花时间测量,可以提高准确度,但另一方面,对辐射剂量的反应也会变慢。
如果测量值每10秒才更新一次,那就不方便了,所以,比如说,可以根据过去10秒的数值计算,每秒钟更新一次。屏幕每秒都在变化,但在给出辐射剂量的正确值之前,有必要在现场测量10秒。
在选择测量仪器时,最好注意这一点,看看它的灵敏度如何,反应时间有多长。
你可以在这里模拟更改灵敏度时数字显示会发生什么情况。
根据不同的型号,仪器不是简单地计算一定时间内的平均值,而是在剂量变化时计算最新的数值,或者在剂量稳定时计算较长时间内的平均值,等等。
大多数辐射计以 Sv/h 显示,这可能是不准确的显示。
主要有两个因素。
至于第一个因素,辐射具有不同程度的能量。根据该能量的高低,即使是相同的单次辐射检测,应显示的 Sv/h 的数值也会发生变化。此外,辐射测量仪器的检测器的检测难易程度也取决于辐射的能量水平。
如果要显示的 Sv/h 数值的变化与由于能量高低引起的检测容易度非常一致,那就太好了,但在许多情况下,这两者是不一致的。
这意味着,除非进行修正,否则将无法显示正确的数值。
通常情况下,数值被调整为在一个能量高度(铯-137或钴-60)下是准确的。换句话说,如果检测到其他能量高度的辐射,就会显示一个错误的数值。
为了防止这种情况发生,根据能量等级进行补偿,这被称为能量补偿。
带有能量补偿的型号有一个机制,可以根据γ射线的能量水平减少Sv/h和总Sv的误差。
参考:关于能量补偿
即使是有能量补偿的机型,也可能会测量不同的东西。
测量外照射剂量时,以H*(10)或Hp(10)为单位进行测量的仪器为宜。H*(10)被校准为在空气中测量时给出正确的值,而Hp(10)被校准为在佩戴者身上测量时给出正确的值。
有些用 Gy/h 而不是 Sv/h。请注意,这是吸收剂量,与外照射略有不同。
如果机型配备了核素分析功能,则可以根据能量的高低进行分析,因此似乎可以进行准确的计算。
(核素分析是一种通过分析放射出什么样能量的辐射来识别放射性物质的功能,因为放射出的能量因放射性物质而异。)
第二个因素是测量,它有其自身的误差。
一般规格列表不会表示误差,但根据型号的不同,误差从大约 ±10% 到 ±30% 不等。
此外,由于要检测随机发射的辐射的特性,测量仪器的灵敏度越低,被测剂量越低,测量值的波动就越大。
你可以在这里模拟测量仪器数值的波动。
它与普通的测量设备(体重秤等)有很大不同,其数值往往比想象的更不稳定。因此最好在其中输入要购买的测量设备的灵敏度并进行模拟。
发射的辐射类型因放射性物质的核素而异。
例如,不发射伽马射线的放射性物质,根本无法用只能检测伽马射线的辐射测量仪器进行测量。
核素 | 半衰期 | 发射辐射/类型能量 (MeV) | 备注 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
α射线 | β射线 | γ射线 | 中子射线 | |||||||
K40 钾 | 12.51亿年 | - | - | ○ | 1.311 | ○ | 1.461 | - | - | 0.0117%存在于自然界中。 |
Sr90 锶 | 28.79年 | - | - | ○ | 0.546 | - | - | - | - | 子核素 Y90。会堆积在骨头里 |
I131 碘 | 8.02070天 | - | - | ○ | 0.606 | ○ | 0.365 | - | - | 子核素 Xe131m。会积聚在甲状腺 |
Cs134 铯 | 2.0648年 | - | - | ○ | 0.658 | ○ | 0.605 | - | - | 会积聚在肌肉中 |
Cs137 铯 | 30.1671年 | - | - | ○ | 0.514 | ○ | 0.662 | - | - | 子核素 Ba137m。会积聚在肌肉中 |
U234 铀 | 24.55万年 | ○ | 4.775 | - | - | ○ | 0.0532 | - | - | 子核素 Th230 |
U235 铀 | 7.04亿年 | ○ | 4.397 | - | - | ○ | 0.186 | - | - | 子核素 Th231。核燃料。易裂变。 |
U238 铀 | 44.68亿年 | ○ | 4.202 | - | - | ○ | 0.0152 | ○ | - | 子核素Th234。在天然铀中含量丰富,因此在核电站的燃料中也有。 |
U239 铀 | 23.45分钟 | - | - | ○ | 1.189 | ○ | 0.0747 | - | - | 子核素 Np239。它是在中子撞击 U238 时产生的。β 衰变为 Np239。 |
Pu238 钚 | 87.7年 | ○ | 5.499 | - | - | ○ | 0.0435 | ○ | - | 子核素 U234。 |
Pu239 钚 | 2.4110万年 | ○ | 5.157 | - | - | ○ | 0.0516 | - | - | 子核素U235m、U235。当 U238 被中子撞击时,变成U239,Np239产生。 |
Pu240 钚 | 6564年 | ○ | 5.168 | - | - | ○ | 0.0452 | ○ | - | 子核素 U236。 |