第五章 辐射测量的基本仪器1汇总
s
M
ds
A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为: A
dE2
L ( AM )2
cos2 ds
L ds ( AM )2
(
AM r
/
2
2)
2
L ds 4 r2
ds
整个球面发生一次漫射在M处建立的二次照度为：
E2 dE2 4 r2 EAds 4 r2
类似分析为：二次漫射光线在M处建立的三次照度
D
(涂MgOBaSO4)M1M2为反射镜或全
M2
M1 反射棱镜，P为光头,使L1L2经D
反
P
E 射来的光线在目镜E的视场内造 成两个相邻的像.
2.光度头P的结构及原理:
光度头由二个直角棱镜胶合而成—称为陆末-布洛洪 (Lummer Brodhum)棱镜，其中一个棱镜沿斜面刻出一 个不太深的凹陷图梯,图中Ａ的位置.这样由SM1来的光 线直接透过立方体,射到目镜上,在刻有图案的A处则被 反射出去;而由SM2来的光线在A处被反射到目镜上,其 余部分的光线则透出立方体,因而在目镜内形成二个互 不干扰的相邻的像,如图(b)中打斜线的表示来自一个 光源，而其余部分则来自另一光源．
• 挡屏的放置：
1.挡屏的中心在球心与窗口的中心连线上，离球心 r/3处
2.设光源的最大尺寸为2b,窗口的直径为2a,挡屏的 半径为d如下图所示:
A
1 3r
C
2 3r
d
2b
2a
c
B
D
则有：
c
2r 3
c
2 (b a) d
a
2 (b a)
ba r
3
3
分析： b↑→d↑→sAB↑、sCD↑→测量误差↑
E x
x 4 r2
1
②
由①/②得：
G1 SM1
A A A
目镜E
G2
SM 2
(a)
(b)
§4-1理想积分球原理及光通量标准灯
• 理想积分球的条件： ①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处
相等 ②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光
线具有相同的漫反射比 ③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实
物的抽象光源
• 理想积分球原理： １.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m、
第四章 积分球 分布光度计
• §4-1理想积分球原理及光通量标准灯 • §4-2积分球实际结构及球内壁的喷涂 • §4-3相对比较法测总光通量 • §4-4影响积分球测量精度的因素及其修正方法 • §4-5分布光度计测量光通量的原理和装置
光度导轨
• 特点：有精确的轴向距离刻度和标尺 • 主要功能：
2m、3m等 ③球壁上开一小窗口,其直径d∝r(灯的尺寸） ④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线
架、灯头、挡屏等
2.积分球原理：
设光源S直接在球内任一点建立的照度EA，在M处
的照度为EM，A处dS发生第一次漫射出度为：M Ea
故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：
L0 EA /
为：
dE3 E2ds / 4 r2 E3
dE3
E2 4 r2
ds E2
同理：E4 E3 2E2
E5 E4 2E3 3E2
则M点的总照度EM为:
EM E1 E2 E3 E1 E2 (1 2 )
EM
E1
1
1
E2
E1 1
4 r2
E1 E
故用小挡屏挡住S直接射向M点的光线时，则E1=0
• 部件轴向的相对位置对准，移动时亦对准 • 精确确定测量部件之间的轴向距离（辐照度距
离平方反比定律） • 光源+透射-漫射屏得到近似朗伯辐亮度源，改
变二者距离，辐亮度值可连续精确变化。
• 目视光度计的工作原理：
1.结构与原理:如图L1 L2为二个光源,L1光强已
L2 (C)
L1(S) 知,L2待测光源,D为白色漫射屏
EM
E
1
4 r 2
1
4 r 2E
上式中r、ρ均为常数,球壁上任何位置的E与光 源S的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁 上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
原理:标准光源的光通量已知ΦS,EρS可测得,在待 测光源的EρX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的Φ总即为球型光度计测量光源总光 通量的原理。
实际使用时要考虑以下问题
• 球内的遮挡屏与物的影响 • 涂层的光谱反射比（高？低？） • 出射窗口（无选择性透明材料，与积分球
直径比不大于0.1）
• 光通量标准灯
1.满足标准灯的条件： ①有一定的强度和光谱能量分布 ②发光稳定 ③具有很好的重复性 ④制备和使用方便
(光通量标准灯的供电监测系统和光强标准灯相同) 2.国产标准灯种类：
BDT、BDP和BDX型
3.使用注意事项： ①标准灯在标定量值前,要按规定在超压5%的情况 下,老化40-50小时,并进行稳定性实验,再经国家计 量部门标定量值后逐级传递到使用部门.低级标灯 稳压供电,高级标灯稳流供电 ②标灯使用过程中要严格按照标准、规则执行,根 据测试要求选用适当级别的标灯,并按规定定期到 计量部门检定。
一层喷一层,每层厚度为0.5-1.5mm之间,喷10次 以上
§4-3 相对比较法测总光通量
• 测量前准备工作：
1.在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定
2.测量时依次点燃标准灯和待测灯
• 相对比较法测量光源总光通量原理：
装标灯在球心：
ES
S 4 r 2
1
①
装待测灯在球心：
因此： 要求灯的最大尺寸不超过球体直径的1/6-1/10
• 球内壁的喷涂：
1.球内壁喷涂白色涂料(硫酸钡或氧化镁)使积分球 具有良好的光谱漫射特性和较小的光谱选择性
2.内壁喷涂方法： ①喷涂前用砂纸去锈、磨光,然后用汽油清洗干净,
如果表面凹凸不平,则用油灰找平并喷上一层白色 无光底漆,最后再喷涂料 ②喷涂时用喷雾器进行喷涂,不用手工喷涂,一般干
§4-2 积分球实际结构及球内壁的喷涂
• 光通球的实际结构示意图：
(
滤光片
)
光电池
A
S
1
B
3r
余弦角度补偿器
中性减光片 可变光栏
• 球体的要求：
1.采用不易变形以及不易受环境影响的材料制成 2.球内表面应光滑,力求各处曲率半径相同 3.球的密闭性要好 4.为减小测量误差,灯应安装在球心 5.灯的支架应采用细金属管,里边装电线 （应尽量减少球内部件的件数和部件的体积）
电离辐射仪器
电离辐射仪器
电离辐射仪器是一类用于测量和监测电离辐射水平的仪器。
它们可以检测和计量不同类型的电离辐射，包括α粒子、β粒子、γ射线以及X射线。
这些仪器主要由以下几个部分组成：
1. 探测器：探测器是电离辐射仪器的核心部分，用于探测辐射。
常见的探测器包括间隔式离子化室、半导体探测器、闪烁体探测器等。
不同类型的探测器适用于不同种类的辐射。
2. 放大器和电子学系统：这部分主要用于放大和处理来自探测器的信号。
放大器根据探测器输出的信号强度放大后送入后续的电子学系统。
电子学系统负责对放大后的信号进行滤波、排序和计数等操作。
3. 显示和记录系统：这部分用于显示和记录测量到的辐射水平。
常见的显示方式包括指针仪表、液晶显示屏和数码显示屏。
同时，一些电离辐射仪器还可以输出数据到计算机或数据记录器进行记录和分析。
4. 电源系统：电离辐射仪器通常需要使用外部电源供电。
电源系统提供稳定的直流电源，以保证仪器的正常工作。
电离辐射仪器在核能行业、医疗诊断、环境监测等领域有着广泛的应用。
它们可以用于检测和监测辐射源的辐射水平，保护人员和环境的安全。
防辐射仪器
防辐射仪器
防辐射仪器是一类用于检测、测量和防护各种辐射，如电磁辐射、核辐射等的仪器设备。
常见的防辐射仪器包括：
1. 电离辐射测量仪：用于测量电离辐射水平，包括个人剂量计、环境辐射监测仪等。
2. 电磁辐射测量仪：用于测量电磁辐射水平，包括电磁辐射监测仪、电磁波阻隔屏等。
3. 核辐射测量仪：用于测量核辐射水平，包括放射性元素测试仪、核辐射防护仪等。
4. 防护服和防护眼镜：用于防护辐射的服装和眼镜，能有效减少辐射对身体的伤害。
5. 防护窗帘和防护墙板：用于防护电磁辐射的窗帘和墙板，能有效阻挡电磁波的穿透。
6. 防护涂料和防辐射内衣：用于在房间墙壁和衣物上涂抹的涂料和内衣，能有效降低辐射的侵入。
这些防辐射仪器可以用于辐射环境监测、个人防护和辐射治疗等领域，对人体健康起到重要的保护作用。
在使用防辐射仪器时，需要遵循相应的操作规程和安全指南，确保正确使用并保护自己的健康。
辐射探测及常用辐射探测器
半导体探测器的特点：
(1) 能量分辨率最佳； (2) 射线探测效率较高，可与闪烁探测器 相比。
常用半导体探测器有：
(1) P-N结型半导体探测器； (2) 锂漂移型半导体探测器； (3) 高纯锗半导体探测器；
(一) 半导体作为探测介质的物理性能 1.平均电离能 （w）
入射粒子在半导体介质中平均产生一对电子7º K
3.62eV 3.76eV
半导体中的平均电离能与入射粒子能量无 关。在半导体中消耗能量为E时，产生的载流 子数目N为：
N E /w
2. 载流子的漂移
E 对N型半导体，电子的漂移速度为 u n n E 对P型半导体，空穴的漂移速度为u p p
渡越时间离散 t e ：te的分布函数的半宽 度
到达阳极的每个电子都经历了不 同的倍增过程和飞行距离，反映了 飞行时间的涨落，是决定闪烁计数 器分辨时间的限制因素。
5) PMT 的稳定性
稳定性是指在恒定辐射源照射下，光电倍增管 的阳极电流随时间的变化。
包含两部分：
短期稳定性，指建立稳定工作状态所需的时间。 一般在开机后预热半小时才开始正式工作。 长期稳定性：在工作达到稳定后，略有下降 的慢变化，与管子的材料、工艺有关，同时 与周围的环境温度有关。长期工作条件下， 须采用“稳峰”措施。
1、P-N结半导体探测器的工作原理
P-N结区(势垒区)的形成： 多数载流子扩散，空间电荷形成内电场并 形成结区。结区内存在着势垒，结区又称为 势垒区。势垒区内为耗尽层，无载流子存在， 10 实现高电阻率，达 ，远高于本征电阻 10 cm 率。
n-type
p-type
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
核辐射检测仪 常见技术
核辐射检测仪常见技术核辐射检测仪是一种用于检测和测量环境中核辐射水平的仪器。
它主要用于核电厂、医院、科研机构等场所，以确保人员和环境的安全。
核辐射检测仪常见技术包括闪烁探测器、电离室、半导体探测器和荧光体探测器等。
一、闪烁探测器闪烁探测器是核辐射检测仪中常用的一种技术。
它利用某些物质在受到核辐射激发后产生闪光的特性来测量辐射水平。
这种探测器通常由闪烁晶体和光电倍增管组成。
当核辐射进入闪烁晶体时，晶体中的原子被激发并产生光子，光子经过光电倍增管放大后被检测。
通过测量闪烁光子的数量和能量，可以确定核辐射的类型和强度。
二、电离室电离室是一种常见的核辐射检测技术。
它利用核辐射与气体分子的相互作用产生离子对来测量辐射水平。
电离室通常由一个带电电极和一个接地电极组成。
核辐射进入电离室后，与气体分子相互作用产生离子对，离子对被电场吸引到电极上，产生电流。
通过测量电离室中的电流大小，可以确定核辐射的强度。
三、半导体探测器半导体探测器是一种利用半导体材料的电导率变化来测量核辐射的技术。
半导体探测器通常由P型和N型半导体材料组成。
当核辐射进入半导体材料时，会激发半导体中的电子和空穴，导致电导率的变化。
通过测量电导率的变化，可以确定核辐射的强度和能量。
四、荧光体探测器荧光体探测器是利用某些物质在受到核辐射激发后产生荧光的特性来测量辐射水平的技术。
荧光体探测器通常由荧光体和光电倍增管组成。
当核辐射进入荧光体时，荧光体中的原子被激发并产生荧光，荧光经过光电倍增管放大后被检测。
通过测量荧光的强度和能量，可以确定核辐射的类型和强度。
以上所述的闪烁探测器、电离室、半导体探测器和荧光体探测器是核辐射检测仪中常见的技术。
它们各自利用不同的物理原理来测量核辐射的强度和能量。
在实际应用中，根据不同的需求和场景，可以选择合适的技术来进行核辐射检测。
这些技术的不断发展和改进，使得核辐射检测仪在核安全和环境保护方面发挥了重要作用。
通过准确测量和监测核辐射水平，可以及时采取相应的防护措施，保障人员和环境的安全。
第五章辐射测量的基本仪器一
• §4-1理想积分球原理及光通量标准灯 • §4-2积分球实际结构及球内壁的喷涂 • §4-3相对比较法测总光通量 • §4-4影响积分球测量精度的因素及其修正方法 • §4-5分布光度计测量光通量的原理和装置
§4-1理想积分球原理及光通量标准灯
• 理想积分球的条件： ①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处
相等 ②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光
线具有相同的漫反射比 ③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实
物的抽象光源
• 理想积分球原理： １.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m、
2m、3m等 ③球壁上开一小窗口,其直径d∝r(灯的尺寸） ④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线
4 r 2E
上式中r、ρ均为常数,球壁上任何位置的E与光 源S的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁 上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
原理:标准光源的光通量已知ΦS,EρS可测得,在待 测光源的EρX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的Φ总即为球型光度计测量光源总光 通量的原理。
①把标准灯装在球心点燃5-10分钟,记下光电流is 后,把电源关掉,取下标灯
②装上待测灯点燃5-15分钟待其稳定后,记下光电 流ix、P灯（U灯、I灯）
③据Φx=(is/iБайду номын сангаас)·Φs计算出灯的总光通量,并由 η=Φ/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量求 平均值）
• 注意事项：
1.光通球质量好 2.标灯与待测灯均在额定电压下工作稳定性要好： （频率：50±0.5Hz 电压：220±0.2V） 3.光通量偏离完好性较远应多测几次求平均值(至
电磁辐射监测仪器和方法
中华人民共和国环境保护行业标准辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法Guidline on Management of Radioactive Environmental Protection Electromagnetic Radiation Monitoring Instuments and Methods1 电磁辐射测量仪器本导则所称电磁辐射限于非电离辐射。
电磁辐射的测量按测量场所分为作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境测量。
按测量参数分为电场强度、磁场强度和电磁场功率通量密度等的测量。
对于不同的测量应选用不同类型的仪器，以期获取最佳的测量结果。
测量仪器根据测量目的分为非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪。
1.1 非选频式宽带辐射测量仪 1.1.1 工作原理偶极子和检波二极管组成探头这类仪器由三个正交的2~10cm 长的偶极子天线，端接肖特基检波二极管、RC 滤波器组成。
检波后的直流电流经高阻传输线或光缆送人数据处理和显示电路。
当Dh 时（D 偶极子直径，h 偶极子长度）偶极子互耦可忽略不计，由于偶极子相互正交，将不依赖场的极化方向。
探头尺寸很小，对场的扰动也小，能分辨场的细微变化。
偶极子等效电容C A 、电感L A 根据双锥天线理论求得：0ln 12A LC L S a Lπε=+- （1.1）0211ln3A L L L a b μπ⎛⎫=- ⎪⎝⎭(1.2) 式中：a ——天线半径；S ——偶极子截面积； L ——偶极子实际长度。
由于偶极子天线阻抗呈容性，输出电压是频率的函数：E =(1.3)式中：ω——角频率，ω=2·π·f ，f 频率； C L ——天线缝隙电容和负载电容； L ——负载电阻。
由于C A 、C L 基本不变，只要提高R L 就可使频响大为改善，使输出电压不受场源频率影响，因此必须采用高阻传输线。
当三副正交偶极子组成探头时，它可以分别接收x 、y 、z 三个方向场分量，经理论分析HJ/T 10.2—1996得出：20N b H ξμπω=式中：C ——检波器引入的常数；Ke ——偶极子与高频感应电压间比例系数；E x 、E y 、E z ——分别对应于x 、y 、z 方向的电场分量；（1.4）式为待测场的厄米特幅度（Hermitian ）可见用端接平方律特性二极管的三维正交偶极子天线总的直流输出正比于待测场的平方，而功率密度亦正比于待测场的平方，因此经过校准后，c d U 的值就等于待测电场的功率密度。
如何测量电磁辐射
如何测量电磁辐射
电磁辐射的测量可以采用不同的方法和工具。
以下是一些常用的测量电磁辐射的方法：
1. 磁场测量仪器：可以测量电磁场的强度和频率。
常见的磁场测量仪器包括磁感应强度计和频谱分析仪。
2. 电场测量仪器：可以测量电场的强度和频率。
常见的电场测量仪器包括电场强度计和电压表。
3. 射频功率计：用于测量射频辐射的功率。
射频功率计通过接收并测量射频辐射产生的电磁波的能量来进行测量。
4. 辐射剂量仪：用于测量辐射对人体的暴露量。
常见的辐射剂量仪包括个人辐射仪和环境辐射计。
5. 谱线仪：用于测量幅射光谱。
谱线仪可以分析电磁辐射中的不同波长和频率成分。
在进行电磁辐射测量时，要选择合适的测量方法和工具，并按照测量仪器的使用说明进行操作。
同时，还应注意测量环境的干扰，避免人为因素对测量结果产生影响。
测量电磁辐射
测量电磁辐射
测量电磁辐射可以使用不同的设备和方法。
以下是一些常见的方法：
1. 电磁场测试仪：使用专业电磁场测试仪器，如电磁场仪或电磁谐振器，可以测量电磁辐射的强度和频率。
这种方法适用于测量电磁辐射源产生的电磁场。
2. 辐射计：辐射计是一种能够测量电磁辐射的仪器。
它可以测量电磁辐射的强度，通常使用的单位是毫西弗（mSv）或微西
弗（μSv）。
辐射计可以用来测量不同类型的电磁辐射，如射线、微波和无线电波。
3. 电磁波谱仪：电磁波谱仪可以测量电磁辐射的频率和强度。
它可以显示电磁辐射在不同频率范围内的分布情况。
电磁波谱仪适用于测量无线电频率的电磁辐射，如手机、电视、射频设备等。
4. 热像仪：热像仪可以通过测量物体的热辐射来间接测量电磁辐射。
热像仪可以显示物体的热量分布，从而确定物体是否正在发射电磁辐射。
热像仪常用于测量高温物体和电磁辐射源。
5. 个人辐射剂量仪：个人辐射剂量仪是一种能够测量个体在工作环境中暴露于电磁辐射的仪器。
它可以记录个体的辐射剂量，并提供警报和报告功能。
个人辐射剂量仪通常佩戴在身上，可以用于监测电磁辐射的安全性。
以上是一些常见的测量电磁辐射的方法。
选择适当的方法取决于所需测量的具体参数和环境条件。
在进行任何电磁辐射测量之前，建议了解并遵守相关的安全操作规程和规定。
红外辐射测量仪器介绍和基本参数测量
h
M T M bb T
根据热平衡时辐射和吸收的关系：
h T T h T T
任何物体的半球光谱发射率与该物体在同温度下的
光谱吸收率相等；物体的半球全发射率与该物体在同温 度下的全吸收率相等。
辐射平衡测量半球全发射率
保持样品两端的电压不变， 最终样品达到热平衡温度T1
仪器。
应用：摄谱仪在物质定性、定量分析及理化参数
测定等方面有广泛的应用。
棱镜摄谱仪：
光栅摄谱仪：
三. 辐射计、光谱辐射计
光谱辐射计：是在窄光谱区间测量光谱辐射通量
的装置。
辐射计：是在宽光谱区间测量辐射通量的装置。
辐射计示意图：
红外辐射计的基本组件和功能
(1) 探测器件：将红外辐射功率转换成电输出信号。
测量原理:
在被测样品表面法线方向上用一个无光谱选择性
的红外探测器，在相同条件下测量样品表面和同温度
黑体表面的辐射，取两个测量值之比来求得法向全发
射率。
n
T
L T LbbT
为保障测量结果属于样品在法向的热发射性质， 在较低温度范围内测量时，通常采用施密特(schmidt) 装置。
傅里叶变换红外光谱仪和传统的光谱仪器比较， 它没有色散元件，干涉图函数实际上是各种频率 的光的调制函数。
与红外分光光度计相比，傅里叶变换红外光 谱仪有以下优点。 1）扫描时间短，信噪比高 2）光通量大 3）具有很高的波数准确度 4）具有较高的和恒定的分辨能力 5）具有很宽的光谱范围和极低的杂质辐射
样品处于真空环境中，忽略 样品通过传导和对流的热损耗， 输入给样品的电功率全部以热辐 射的形式散发掉。
输入到样品的功率:
核辐射探测第五章 辐射测量方法
24
n
GATE
分析道
n
DET1
AMP
DET2
AMP
符合道
MCA
GATE
SCA COIN
SCA
25
2）、HPGe反康普顿谱仪
26
Ge BGO GATE
HPGe BGO
AMP AMP
MCA
GATE
SCA ANTI COIN
SCA ANTI
27
用HPGe反康 普顿探测器 测得的60Co 能谱
活度成正比，可求出样品的活度：
A＝A0n/n0。
相对法测量简便，但条件苛刻：必
须有一个与被测样品相同的已知活度的
标准源，且测量条件必须相同。
3
绝对测量法复杂，需要考虑很多影响 测量的因素，但绝对测量法是活度测量 的基本方法。
2、绝对测量中影响活度测量的几个因素
1) 几何因子 （fg）
点源
1
fg 4 4
0
0
2
s i nd
1 2
(1 cos0 )
4
2) 探测器的本征探测效率或灵敏度
(1) 对脉冲工作状态：本征探测效率
单
位
时
测到的脉冲计数率 间 内 进 入 灵敏积体的 粒子
数 1 0 0％
(2) 对电流工作状态：灵敏度
信 号 电 流(或 电 压)值 入射粒子流强度
A(V ) / 单位照射量率
有关因素：入射粒子的种类与能量；探测
D1
D2
D1 d
d
COIN
20
(5) 符合曲线
符合脉冲受到多方面因素的影响： 输入脉冲的形状； 符合电路的工作特性； 计数器的触发阈值。