核物理科普系列七

射线装置:是指X射线机、加速器、中子发生器以及含放射源的装置。

一、X射线机

1.种类:X射线机种类很多,如诊断X射线机、治疗X射线机、工业探伤X射线机及X射线分析仪等。

2.构造:X射线机的核心部分是X线管,通常由安装在真空玻璃壳内的阴极和阳极组成。

3.X射线有两种类型:

一种是高速电子在靶原子核附近经过时受靶核的强库仑场吸收而损失其部分或全部动能,转变为具有连续能谱的轫致辐射。

另一种是高速电子轰击靶物质时,靶原子的内层电子被电离而离开原子,位能较高的相邻外层电子进入内层轨道填补空位,多余能量以辐射形式释放,这种辐射光子具有确定的能量,称为特征X射线。

4.X射线强度影响因子:X射线机产生的X线强度正比于靶物质的原子序数Z、电流强度I和电子加速电压(管电压)U的平方。

二、加速器

1.定义:利用电磁场使带电粒子(电子、质子、氘核、及重离子等)获得高能量的装置。

2.分类:按加速粒子的能量区分有高能加速器、中能加速器和低能加速器;

3.特点:加速器是一个重要的辐射源,它具有所获得的粒子种类多、能量范围广、射线束的定向性好、能量和流强可调、操作维修方面、可随时启动或停机等特点。

4.构成:主要由产生带点离子系统(离子源或电子枪)、电磁场系统(粒子加速、聚焦、输运)、真空系统(减少与气体分子碰撞)、粒子束引出系统(通过电场或磁场使粒子偏转到特定方向)和控制系统组成。

5.运行时存在的辐射:

低能加速器(能量低于100MeV)产生的辐射有瞬发辐射和缓发辐射。

瞬发辐射包括初级辐射(加速的带电粒子)和次级辐射(加速粒子与物质相互作用产生的X、γ射线和中子等);

缓发辐射是由瞬发辐射与周围物质相互作用产生的感生放射性材料放射的β射线和γ射线等;

瞬发辐射只有在加速器开机时产生,停机后即消失;缓发辐射在加速器停机后仍然存在,而且随着加速器运行时间的增加而积累;

轫致辐射:当加速器加速的电子与物质相互作用时会产生轫致辐射(X射线),其为连续谱,能量从零到加速电子能量;

6.加速器中子:在加速器上中子是由各种核反应产生的,中子的发射率、能量和角分布强烈地依赖于入射粒子的种类、能量以及靶材料及核反应特性(反应截面、阈能等)。由轫致辐射产生,通常在能量大于10MeV的电子加速器会产生中子,在屏蔽设计时要考虑中子的影响。

7.感生放射性:加速器的结构材料、冷却水及加速器厅和辐照厅内的空气受中子照射会产生感生放射性,其辐射水平取决于加速粒子的能量、种类、流强和被辐照材料的性质以及加速器的运行时时间等。加速器停机后,进入加速厅或靶厅时要考虑感生放射性的影响。

直线电子加速器辐照加工应用大镭核技术成套设备

三、中子发生器

1.定义:利用直流电压,能量在1MeV以下,通过(d,n)反应产生快中子的小型加速器。

2.能量大小:其主要用于产生14MeV中子

3.构成:中子发生器是紧凑型中子发生器,将离子源、加速间隙、靶等密封在一个斑斑管中,管子的直径几厘米、长几十cm。

其结构紧凑、体积小,便于携带和使用简单,是一种很实用的中子源,特别适用于野外和现场应用。

来源:核安全综合知识辅导读本