O que é radiação nuclear

A radiação nuclear é geralmente chamada de radioatividade e está presente em todas as substâncias. A radiação nuclear é o fluxo de partículas microscópicas geradas durante a transição de um núcleo atómico de uma estrutura ou um estado de energia para outro. Todas as substâncias são compostas de substâncias simples, as pessoas chamam essas substâncias simples de elementos que compõem os elementos, a unidade básica é o átomo, que ocupa a mesma posição na tabela periódica dos elementos, e os elementos com a mesma sequência atômica e a mesma massa atômica os chamam de isótopos. Se os átomos não são causados por causas externas, mas por mudanças espontâneas na estrutura atômica, chamamos isso de decadência nuclear. Os isótopos com essa propriedade de decadência nuclear são chamados de isótopos radioativos. Durante a decadência, uma partícula ou raio especial com uma certa energia é emitido, o que chamamos de radiação nuclear ou radioatividade.

Tipos e natureza da radiação nuclear

Dependendo da natureza da radiação nuclear, as partículas ou raios emitidos são raios alfa, raios beta, raios gamma, raios X, etc.

* As partículas alfa geralmente têm uma energia de 4 a 10 Mev e ionizam o gás com partículas alfa muito mais fortes do que outras radiações, portanto, na detecção, a radiação alfa é usada principalmente na análise de gás para medir parâmetros como pressão e fluxo de gás.

Em segundo lugar, as partículas beta são, na verdade, elétrons em movimento de alta velocidade, que podem alcançar até 20m no gás. Na detecção automáticaInstrumentaçãoMedina, principalmente para medir a espessura, densidade ou peso do material com base na radiação e absorção de partículas beta; A espessura da cobertura é medida com base na reação e dispersão da radiação, usando a grande capacidade elétrica das partículas beta para medir o fluxo de gás.

Em terceiro lugar, o raio λ é uma radiação eletromagnética emitida pelo núcleo atómico, com uma capacidade de penetração relativamente forte na matéria, com um alcance de centenas de nanômetros em seu gás, que pode atravessar matérias sólidas de vários quilômetros de espessura. Os raios λ são amplamente utilizados em vários instrumentos de detecção, especialmente em situações em que a radiação e a penetração são necessárias, como detecção de metais, espessura lateral e medição da densidade do objeto.

Em quarto lugar, os raios-X são a energia de ondas eletromagnéticas emitida pela excitação de elétrons da camada interna fora do núcleo atómico.

Perigos da radiação nuclear

Quando as pessoas são expostas à radiação nuclear, podem desenvolver doenças radiológicas. Esta doença tem sintomas. Em poucas horas, você vai sentir náuseas e vômitos, seguidos de sintomas como diarreia, dor de cabeça ou febre. Pode haver um curto período assintomático depois que os sintomas iniciais passam, mas novos sintomas mais graves podem aparecer algumas semanas depois. Em doses mais altas de radiação, esses sintomas podem aparecer mais rápido e mais evidentes. Ao mesmo tempo, a radiação nuclear pode causar danos generalizados, muitas vezes até fatais, nos órgãos internos do corpo humano. Exposto à radiação nuclear, metade dos adultos saudáveis ​​não suportam doses de radiação de 4 gores.

Radiação nuclearSensores

Sensores de radiação nuclear são sensores que usam isótopos radioativos para medir, também conhecidos como sensores de isótopos radioativos. Os sensores de radiação nuclear funcionam com base na absorção, anti-dispersão ou excitação ionizante da substância em teste. Os sensores de radiação nuclear são geralmente compostos por fontes de radiação, detectores e circuitos de conversão de sinais elétricos que podem detectar parâmetros como espessura e posição do objeto.

As fontes de radiação e os detectores são componentes importantes dos sensores de radiação nuclear, que são compostos de materiais radioisótopos. O detector é um detector de radiação nuclear que detecta a força e a fraqueza dos raios. Com o desenvolvimento da tecnologia de radiação nuclear, a aplicação de sensores de radiação nuclear é cada vez mais ampla.

Detectores de radiação nuclear

Um detector é um receptor de radiação nuclear, que é um componente essencial de um sensor de radiação nuclear e é um material ou dispositivo capaz de indicar, registrar e medir a radiação nuclear. Seu propósito é converter sinais de radiação nuclear em sinais elétricos para detectar a força e a fraqueza dos raios. Atualmente, os principais usados ​​em instrumentos de detecção são câmaras de ionização, contadores de piscar e contadores de Geiger.

Sala de Ionização

A câmara de ionização é um simples princípio no detector de gás. O trabalho normal da câmara de ionização é usar campos elétricos para coletar toda a carga gerada pela ionização direta no gás. A câmara de ionização é composta por dois eletrodos básicos, um eletrodo de alta tensão e o outro eletrodo de coleta, com gás argão de alta tensão no interior e uma carcaça selada no exterior. O princípio do detector de gás é que, quando o detector é exposto a raios, os raios interagem com as moléculas no gás, produzindo um par de íons composto por um elétron e um pós-íon. Estes íons se espalham livremente para as áreas circundantes. Durante a difusão, os elétrons e os posiões podem se combinar para formar moléculas neutras. No entanto, se a tensão de polarização V de corrente contínua é adicionada ao pólo de coleta e ao pólo de alta tensão que compõem o detector de gás, formando campos elétricos, os elétrons e os íons positivos são puxados para os pólos positivos e negativos, respectivamente, e são coletados. À medida que a tensão de polarização V aumenta gradualmente, o estado de trabalho do detector de gás muda da zona composta, da zona saturada, da zona proporcional positiva, da zona proporcional positiva finita, da zona de Geiger (zona G-M) para a zona de descarga contínua.

Tubo de contagem de descarga de gás (tubo de contagem Geiger)

O tubo de contagem Geiger também é um detector de radiação projetado com base no efeito ionizante dos raios sobre o gás. Diferente da câmara de ionização, ela trabalha principalmente na área de descarga de gás, com efeito de amplificação. Sua estrutura é mostrada na imagem à direita. O tubo de contagem tem um cilindro metálico como cátodo, um fio de tungstênio ou fio de molibdênio no centro do cilindro como ânodo, separado entre o cilindro e o fio por um isolante. O tubo de contagem está cheio de gás como argônio e hélio. Para facilitar a selagem, os tubos de contagem geralmente usam vidro como caixa, enquanto os cátodos são revestidos com metal ou grafite no interior da superfície do vidro ou com cilindros metálicos como cátodos dentro da caixa.

Contador de piscar

A matéria é excitada pela ação de raios de radiação, e no processo de salto do estado excitado para o estado básico, o fenômeno de emissão de luz pulsada é chamado de fenômeno de piscar. A substância que produz esse fenômeno é chamada de corpo cintilante. O contador de piscar primeiro transforma a energia da radiação em energia da luz e, em seguida, transforma a energia da luz em energia elétrica para a detecção, que consiste em um corpo piscante, um tubo fotoelétrico e um aparelho elétrico de saída.

Tubo de contagem proporcional

É composto por um cátodo em forma de cilindro e um núcleo * como ánodo, selado dentro de gases raros, nitrogênio, dióxido de carbono, hidrogênio, metano propano e outros gases. Quando os raios entram para ionizar o gás, devido à alta densidade do campo elétrico perto da linha central, a colisão de elétrons é acelerada, obtendo energia suficiente no gás para colidir com outras moléculas de gás e átomos, gerando novos pares de íons; Este processo é amplificado repetidamente e é chamado de amplificação de gás. A amplificação atua perto da linha de núcleo, o sensor de radiação nuclear pode obter um certo múltiplo de amplificação não relacionado com a área de entrada dos raios de radiação, devido à amplificação, os catiões gerados rapidamente deixam a área de amplificação do gás e produzem um pulso de saída. O tamanho do pulso de saída é proporcional ao número de pares de elétrons e íons positivos gerados devido à entrada de raios, e o logaritmo de elétrons e íons positivos é proporcional à energia dos raios absorvidos pelo gás, portanto, o tubo de contagem proporcional pode detectar a energia dos raios de entrada. A maioria dos tubos de contagem é cilíndrica ou esférica, hemisférica. Seu ánodo é muito fino e o diâmetro do cátodo é maior, principalmente para que, em caso de menor tensão adicional, ainda haja um campo elétrico muito forte perto do ánodo para que haja um multiplicador de amplificação de gás grande o suficiente. Os tubos de contagem proporcionais podem medir a energia das partículas entrantes em uma ampla gama de energia, com resolução energética bastante alta, tempo de resolução curto e contagem rápida.

Detectores de semicondutores

O detector de semicondutores é um detector de raios que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos. Sabemos que as partículas carregadas que entram no sólido interagem com os elétrons no sólido e perdem energia. As partículas carregadas que entram no semicondutor geram pares de elétrons e buracos no processo.

Enquanto os raios X ou raios gamma produzem elétrons secundários devido ao efeito fotoelétrico, à dispersão de Compton, à geração de pares de elétrons, etc., este elétron secundário de alta velocidade passa pelo mesmo processo que as partículas carregadas produzem elétrons e buracos vazios. Se essas cargas forem removidas, os raios podem ser transformados em sinais elétricos. No que diz respeito aos semicondutores, são usados principalmente Si e Ge, e materiais como GaAs e CdTe também foram estudados. Atualmente, os sensores semicondutores desenvolvidos são sensores de nó PN, sensores de barreira de superfície, sensores de deriva de lítio, sensores de silício não cristalino, etc. (end)