核电子学核电子学 (1).pdf

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1、核电子学核电子学Nuclear Electronics在核辐射探测技术和电子技术基础上发展起来的电子学与核科学间的一门交叉学科。核电子学形成于20世纪50年代。其内容包括：核科学、高能物理和核技术中有关核辐射和粒子探测的电子技术；核爆炸和外层空间的辐射对电子系统的效应和抗辐射的加固技术；核技术应用中所需的核电子技术。核辐射现象（天然放射性）发现于1896年。1926年H.盖革等发明了能探测单次辐射的GM计数管，使核物理实验得到了电子技术的支持，从而促成了核物理学和高能物理学上一系列重要的发现。1931年卢瑟福实验室制成包括放大器、甄别器、计数器和电源的成套电子仪器，是核物理实验中早期的有力工具

2、。第二次世界大战开始后，围绕核武器的研制，核电子学得到更大发展，逐渐形成了一门学科。1949年，R.L.霍夫斯塔特发明了闪烁计数器，推动了核谱学和相应测量仪器谱仪的发展。50年代中、后期，高能加速器出现，物理学家开始寻找新的基本粒子。60年代中期，核电子仪器的晶体管化几乎已全部实现。1968年和1970年，卡尔帕克先后发明了多丝室和漂移室探射器，它们的信号丝数可达数万。因此要求有快、准、稳的电子读出电路。这种由大型快速电子电路计算机组成的系统在70年代中出现大规模集成电路等器件后才得以实现。这种全电子式探测器在高能物理实验中逐步取代了1952年发明的汽泡室。1974年，丁肇中和B.里克特分别用

3、全电子学方法发现了J粒子。1983年在欧洲核子研究中心的SPS质子-反质子对撞机上观察到中间玻色子W+、W-和Z0的衰变现象。核电子学是在不断吸收其他科学技术特别是电子学各分支技术成就中发展的，同时也作出了自己的贡献。如核电子学中对脉冲幅度和时间间隔的精密测量和甄别技术，对40年代雷达和电子计算机的发展提供了有益的经验。在核电子学中还首先发展了纳秒脉冲技术，并在多道脉冲幅度分析技术基础上发展出高速模-数转换技术等。核电子学的研究对象包括：各种辐射探测器和与之相应的电子电路或系统。针对核信息的随机性、统计性或单次性等特点的电子学测量技术，时间间隔（微秒到皮秒）、空间分辨（毫米到微米）。配有在线电

4、子计算机的核电子系统，用于在核技术和高能物理实验中实时获取并处理巨量核信息，在实验全过程中对整个系统工作的监测和控制。核技术在工业、农业、军事、医学、生物研究等方面应用时所需的各种辐射探测技术和电子技术。例如，20世纪70年代以后，核医学诊断吸收了核电子学方法，使同位素扫描技术发展成照相机技术，又进而发展成断层照相技术。在在核辐射探测技术核辐射探测技术和和电子技术电子技术基础上发展起来基础上发展起来的电子学与核科学间的一门交叉学科。形成于的电子学与核科学间的一门交叉学科。形成于20世纪世纪50年代。年代。辐射辐射 辐射充满着整个空间E.g.background radiation 2006年诺

5、贝尔物理学奖J.C.Mather and G.F.Smoot,USA电磁波（电磁辐射）电磁波（电磁辐射）高能电磁波如：高能电磁波如：射线（射线（X射线），属于射线），属于核（电离）辐射核（电离）辐射范畴。范畴。核（电离）辐射核（电离）辐射 电离辐射：10 eV-10 MeV 主要来源于原子核或核外电子的某些过程放射性放射性 在人们发现的二千多种核素核素中，绝大多数都是不稳定的，它们会自发地蜕变，变成另一种核素，同时放出各种射线射线（核辐射核辐射）。这样的现象称为放射放射性衰变性衰变。稳定核素稳定核素：271种放射性核素放射性核素：2500多种其中，天然：仅60多种人工：绝大部分放射性放射性核素

6、：AX摘自杨福家摘自杨福家原子核物理原子核物理放射性衰变的种类放射性衰变的种类 中性核辐射中性核辐射 高能电磁辐射(X射线,射线)中子(各种能量的中子)带电粒子核辐射带电粒子核辐射 轻的带电粒子(电子、正电子、射线)重的带电粒子(粒子、质子、重离子等)也称为也称为电离辐射电离辐射、射线射线，泛指原子或原子核的某些过程（如核衰变或核裂变等）放出的粒子，或由加速器加速的离子或核反应产生的各种粒子，包括（4He2+）、3He、p、d、t等重带电粒子，重离子和裂变碎片，e+、e-（射线）等轻带电粒子，X、射线，中子等。包括：高能电磁波高能电磁波：X、射线；粒子粒子：带电粒子、中性粒子等。核辐射（核辐射

7、（重点重点）核辐射是双刃剑，既有其危害性，更有着无可替代的优越性，为人类的当代生活带来了便利。核工程与核技术核工程与核技术核辐射无处不在核电核电我们面临严峻的能源危机和我们面临严峻的能源危机和环境危机环境危机!化石能源行将用完：（2002年探明储量）煤炭：可采218年石油：可采48年天然气：可采67年环境污染无法承受(全球每年CO2排放200亿吨)！核电是解决危机的重要出路核电是解决危机的重要出路 核裂变核裂变和核聚变核聚变过渡能源：铀钍资源裂变能热中子堆：可用50年快中子堆：可用3000年未来能源：氘氚资源聚变能可控聚变堆：可用200亿年目前世界最先进的目前世界最先进的AP1000核电站核电

8、站核技术应用核技术应用 核成像技术 离子束分析 同位素示踪 检测用核技术 辐射工艺等X射线行李安检系统X射线成像技术地铁、机场等地的安全检查医学影像学核成像技术核成像技术通过对射线的利用，探测物体的内部组成和结构，获得物体的图像，而不必破坏该物体。大型集装箱检测系统工业在线测厚仪检测用核技术检测用核技术用核物理方法测量地下的矿藏和工业规模材料的厚度、密度、重量、成分以及测量界面等等。同位素示踪同位素示踪技术成为生物、化工、医学和地矿领域中必不可少的强有力的工具。核技术应用已渗透到我们当代生活的方方面面，深化了农业的绿色革命，促进了工业的技术改造，推动了环保事业的发展，提高了人类征服疾病的能力。核辐射探测与测量核辐射探测与测量是核技术应用和开展是核技术应用和开展核相关实验研究的基础核相关实验研究的基础核辐射探测与测量核辐射探测与测量核辐射探测系统=核辐射探测器+核电子学仪器探测器核电子学系统核辐射探测与测量方法核辐射探测与测量方法核电子学核电子学