昨日（8月24日），日本啟動福島第一核電站核污水排海，核污水經(jīng)由1公里的海底隧道流向太平洋。據(jù)央視記者現(xiàn)場報(bào)道，福島第一核電站周圍輻射值超標(biāo)9倍。 這一現(xiàn)象引發(fā)公眾擔(dān)憂，除了囤鹽外，許多人還通過各個(gè)電商平臺購買核輻射檢測儀，原先乏人問津的產(chǎn)品現(xiàn)在銷量猛增。 下文主要介紹核輻射檢測儀以及其核心傳感器部件——核輻射探測器，與核輻射傳感器的區(qū)別和應(yīng)用。核輻射探測器和核輻射傳感器是兩種截然不同的傳感器。 今天，在傳感器專家網(wǎng)打造的傳感器專業(yè)交流群中，也有下游應(yīng)用商在尋找相關(guān)核輻射傳感器（蓋革米勒計(jì)數(shù)器）供應(yīng)商，可見近期全民對核輻射檢測儀的大量需求。

核輻射也叫電離輻射或者放射性。放射性物質(zhì)以波或微粒形式發(fā)射出的一種能量就叫核輻射，它是無色無味即看不見也摸不著，我們無法感知它的存在。必須通過專門的儀器設(shè)備來進(jìn)行測量感知。

核輻射存在于所有的物質(zhì)之中，這是億萬年來存在的客觀事實(shí)，是正常現(xiàn)象。人類的很多活動都離不開放射性，例如人們攝入的空氣、食物、水中的輻射照射劑量約為0.25mSv/年。戴夜光表每年有0.02mSv（毫西弗）；乘飛機(jī)旅行2000公里約0.01mSv；每天抽20支煙，每年有0.5-1mSv；一次X光檢查0.1mSv等等。

平均而言，人們每年受到約2-3毫西弗(mSv)源自自然的輻射，例如宇宙射線和地殼中的放射性物質(zhì)。這種暴露水平被認(rèn)為是安全水平。

用什么儀器設(shè)備檢測輻射？用來檢測輻射值的儀器叫核輻射檢測儀，又名輻射檢測儀，是用于測量環(huán)境中輻射強(qiáng)度的儀器，常用于檢測核輻射、核污染是否超標(biāo)，一般是機(jī)場、海關(guān)、碼頭、安全組織、核電站或是研究機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室等可能接觸到核輻射、核污染的工作人員會用到。

▲核輻射檢測儀結(jié)構(gòu)

核輻射檢測儀工作原理核輻射檢測儀主要通過其核心部件——核輻射探測器來測量輻射射線和它們的性質(zhì)，利用射線與物質(zhì)相互作用時(shí)所產(chǎn)生的多種效應(yīng)，將各種需要檢測的物理、化學(xué)等變量信息轉(zhuǎn)變成可測量的電信號，再傳給芯片進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)果。核心敏感元部件-核輻射探測器輻射探測器是用來對核輻射和粒子的微觀現(xiàn)象進(jìn)行觀察和研究的傳感器件、裝置或材料。輻射探測器的工作原理基于粒子與物質(zhì)的相互作用。 常用的核輻射探測器有電離室、計(jì)數(shù)管和閃爍計(jì)數(shù)器、原子核乳膠、固體核徑跡探測器和半導(dǎo)體探測器等。根據(jù)工作介質(zhì)以及發(fā)生的效應(yīng)，通常可分為氣體探測器、閃爍探測器和半導(dǎo)體探測器等：

①氣體探測器是利用電離輻射在工作氣體中的電離以及離子在電場中的漂移倍增機(jī)制實(shí)現(xiàn)輻射測量。

氣體探測器是最常見的核輻射傳感器，其中最為知名、應(yīng)用最廣的是蓋革-米勒計(jì)數(shù)器。

②閃爍探測器是通過光電轉(zhuǎn)換器件將輻射在閃爍體中產(chǎn)生的熒光轉(zhuǎn)化為電信號來實(shí)現(xiàn)輻射測量。 （光導(dǎo)、信號輸出）

③半導(dǎo)體探測器是通過電場收集輻射在半導(dǎo)體介質(zhì)中產(chǎn)生的載流子實(shí)現(xiàn)輻射測量。

核輻射檢測儀的分類核輻射檢測儀主要分為小型便攜式的個(gè)人劑量檢測儀和便攜式核輻射檢測儀、固定式輻射監(jiān)測報(bào)警儀、高精度的伽馬射線檢測儀以及大型門口放射性檢測儀。

核輻射儀的使用1. 在使用儀器過程中需要確保輻射檢測儀的探測口與需要測量的放射源之間不存在任何阻擋。 2. 當(dāng)使用輻射檢測儀在對反射源進(jìn)行測量的過程中不可以將測量窗口面向太陽，否則對讀數(shù)可能會造成一定的影響。 3. 了解探頭所處輻射檢測儀位置，測量過程中探頭所在窗口需要與被測物對準(zhǔn)。 4. 當(dāng)方式開關(guān)位于不同狀態(tài)時(shí)，儀器所顯示的讀數(shù)可能會出現(xiàn)在低計(jì)數(shù)率情況下顯示出的輻射水平會存在明顯的波動。核輻射儀的選擇輻射監(jiān)測儀器選擇應(yīng)考慮監(jiān)測目的、監(jiān)測對象、輻射類型、使用環(huán)境、儀器性能指標(biāo)等綜合因素。儀器選擇至少應(yīng)考慮以下事項(xiàng)：

①劑量率或活度濃度的范圍;

②靈敏度;

③被監(jiān)測同位素/輻射性質(zhì);

④報(bào)警閾值;

⑤電源及其備份;

⑥環(huán)境條件;

⑦測試、校準(zhǔn)和易于維護(hù);

⑧異常情況下的功能;

⑨過載響應(yīng);

⑩故障指示;

其他核素對測量結(jié)果的潛在影響(特別在進(jìn)行中子、氚和其他 β 監(jiān)測時(shí))。

什么是核輻射傳感器？與核輻射檢測儀有什么區(qū)別？從上文介紹，我們了解到核輻射檢測儀可以用來檢測周圍環(huán)境的輻射值，而核輻射檢測儀里的核心傳感器元件是核輻射探測器。 核輻射探測器和核輻射傳感器是兩種不同類型的傳感器，核輻射探測器用于探測環(huán)境中的輻射射線，傳感器本身不釋放放射性射線；而輻射傳感器則是使用放射性同位素來進(jìn)行感知，傳感器本身釋放放射性射線。核輻射傳感器是指利用放射性同位素來進(jìn)行測量的傳感器，又稱放射性同位素傳感器。核輻射傳感器包括放射源、探測器和信號轉(zhuǎn)換電路。放射源一般為圓盤狀（β放射源）或絲狀、圓柱狀、圓片狀（γ放射源）。

核輻射傳感器的工作原理核輻射傳感器是基于被測物質(zhì)對射線的吸收、反散射或射線對被測物質(zhì)的電離激發(fā)作用而進(jìn)行工作的。放射性同位素在衰變過程中放出帶有一定能量的粒子（或稱射線），包括α粒子、β粒子、γ射線和中子射線。用α粒子使氣體電離比用其他輻射強(qiáng)得多，所以α粒子常用于氣體成分分析，測量氣體的壓力、流量或其他參數(shù)。β粒子在氣體中的射程可達(dá)20米。根據(jù)材料對β輻射的吸收，可測量材料的厚度和密度；根據(jù)對β輻射的反射可判斷覆蓋層厚度；利用β粒子的電離能力可測量氣體流量。γ射線是一種電磁輻射，它在物質(zhì)中的穿透能力比較強(qiáng)，在氣體中的射程為數(shù)百米，能穿過幾十厘米厚的固體物質(zhì)，因此廣泛應(yīng)用于金屬探傷、測厚，以及流速、料位和密度的測量。中子射線常用于測量濕度、含氫介質(zhì)的料位或成分。核輻射傳感器應(yīng)用：1、工業(yè)領(lǐng)域：厚度計(jì)、液面計(jì)、密度計(jì)、材料內(nèi)部探傷等； 2、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：B超檢測儀等； 3、國防：核研究、核檢查、核防護(hù)等。 廣泛應(yīng)用在制藥廠，實(shí)驗(yàn)室，發(fā)電廠，采石場，緊急狀況營救站，金屬處理廠，地下油田和供油管道裝備，環(huán)境保護(hù)等部門。

什么是放射性?它對人體健康的影響有哪些?放射性衰變放射性是指原子核自發(fā)釋放出的輻射。原子由一個(gè)中心原子核組成，它包含帶正電的質(zhì)子和不帶電荷的中子，周圍是帶負(fù)電的電子。在穩(wěn)定的原子中，原子核內(nèi)的力使它保持完整，并阻止任何粒子或能量的自發(fā)釋放。 但是在某些原子中，由于質(zhì)子和中子數(shù)量的不平衡或其他因素，原子核可能不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定性導(dǎo)致了一種被稱為放射性衰變的過程。在此過程中，不穩(wěn)定的原子核經(jīng)歷了一種自發(fā)轉(zhuǎn)變以達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)。在該過程中，原子核發(fā)出各種不同類型的輻射。 放射性衰變釋放的輻射主要有三種類型：

Alpha 粒子 (α)：由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，本質(zhì)上與氦原子的原子核相同。Alpha粒子帶正電荷，相對較大和較重。

Beta 粒子 (β)：Beta 粒子可以是電子( β-)或正電子( β+)。β -粒子本質(zhì)上是高速電子，而β +粒子是帶正電的電子，也被稱為正電子。

Gamma 射線( γ)：Gamma射線是一種類似于X射線的電磁輻射，但能量更高。它們既沒有質(zhì)量也沒有電荷，但穿透力很強(qiáng)。

放射性衰變是一種隨機(jī)過程，特定放射性物質(zhì)的衰變速率以其半衰期為特征，半衰期是指一半放射性原子核衰變所需的時(shí)間。半衰期的概念使我們能夠估計(jì)衰變速率和在任何時(shí)間存在的放射物質(zhì)的量。 放射性是一種自然現(xiàn)象，也會在多個(gè)過程中人為產(chǎn)生，例如核能發(fā)電、醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)應(yīng)用。它既有益處，也有害處，具體取決于其應(yīng)用和暴露水平。妥善處理、控制和監(jiān)測放射性物質(zhì)對于盡量減少它對人類健康和環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

屏蔽的有效性每種類型的輻射對物質(zhì)具有不同的穿透能力和不同的電離能。它們會以不同的方式對生命造成損害。 雖然α alpha 粒子在放射性輻射中質(zhì)量最大、能量最高，但由于它與物質(zhì)的強(qiáng)烈相互作用，其輻射范圍最短。Gamma電磁射線具有極強(qiáng)的穿透力，甚至可以穿透相當(dāng)厚的混凝土。Beta放射性電子與物質(zhì)相互作用強(qiáng)，距離短。

自然和人為輻射我們經(jīng)常暴露在環(huán)境中自然產(chǎn)生的輻射和人為輻射中。輻射量會因地理位置、海拔、個(gè)人和職業(yè)等因素而有所不同。 輻射暴露的主要來源有：自然環(huán)境輻射這種輻射存在于地球環(huán)境和大氣中，來自宇宙射線、氡氣等自然來源，以及巖石、土壤和水等陸地來源。醫(yī)療使用放射性同位素的診斷程序現(xiàn)已成為常態(tài)。診斷中最常用的放射性同位素是锝-99 (Tc-99)。核醫(yī)學(xué)利用輻射來提供關(guān)于人體特定器官功能的診斷信息。 放射治療可用于治療某些疾病，特別是癌癥，利用輻射削弱或破壞特定目標(biāo)細(xì)胞。醫(yī)療設(shè)備的消毒也是放射性同位素的一個(gè)重要用途。 醫(yī)療對放射性同位素的需求正以每年5%的速度增長。消費(fèi)品輻射這種輻射包含來自煙霧探測器等產(chǎn)品的輻射，一些建筑材料，以及含有放射性物質(zhì)的某些類型的珠寶。核工業(yè)這種輻射包含核電站、核研究設(shè)施和其他與核有關(guān)的工業(yè)的輻射暴露，譬如本次日本排放核污水的福島核電站。 一般而言，我們接觸到的大多數(shù)輻射都是自然背景輻射。醫(yī)療也是一個(gè)重要的輻射暴露來源，特別是對于那些經(jīng)常接受電離輻射醫(yī)療程序的人。但是，任何來自這些來源的輻射量通常遠(yuǎn)低于損害人類健康的水平。

輻射對人體健康的影響輻射暴露對人體健康的有害量取決于輻射類型、輻射能量、持續(xù)時(shí)間和個(gè)體對輻射的敏感度。 一般而言，持續(xù)暴露于低水平的輻射可能會增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)或者其他長期影響。暴露在高水平電離輻射下例如放射性治療或核事故，會造成急性影響例如放射病。輻射劑量:輻射劑量是指生物體在一段時(shí)間內(nèi)吸收的輻射量。 一個(gè)人接收的輻射劑量對傷害的程度起決定作用。在放射醫(yī)學(xué)中，總吸收劑量的單位是戈瑞Gray。1 戈瑞（Gy）等于一1西弗（Sv）。若人體暴露在1戈瑞以下，則可能會出現(xiàn)造血系統(tǒng)混亂。如果暴露在3戈瑞中，他或她的皮膚和粘膜會有燒傷樣的損傷。如果劑量超過5戈瑞，胃腸道也會受到損害。更高劑量會對大腦和脊髓造成損傷。如果人體接收了超過20戈瑞，生存的機(jī)會微乎其微。 小劑量的能量不會立即導(dǎo)致細(xì)胞損傷。但是較大劑量會導(dǎo)致DNA受損。若沒有完全或正確修復(fù)這種損傷，那么受影響的細(xì)胞可能在數(shù)年后惡化成腫瘤細(xì)胞。然而，在惡性腫瘤的發(fā)展中，很多因素例如飲食、生活方式，甚至是由基因決定的人體自身修復(fù)系統(tǒng)的效率，都起了一定作用。 根據(jù)所接收的輻射劑量可以對輻射暴露的危險(xiǎn)程度進(jìn)行分類。輻射劑量的測量單位是西弗(Sv)，或者更小的單位，毫西弗(mSv)。低于100毫西弗的暴露被認(rèn)為是低風(fēng)險(xiǎn)，100-500毫西弗是中等風(fēng)險(xiǎn)，暴露在500毫西弗以上為高風(fēng)險(xiǎn)。

日常生活中的輻射對人體健康的影響

輻射類型:不同類型的輻射的危險(xiǎn)程度不同。例如，紙張可以阻擋α粒子，在人體外它不算很危險(xiǎn)，但一旦攝入或吸入，則會造成嚴(yán)重?fù)p害β粒子的穿透性更強(qiáng)，可能導(dǎo)致皮膚灼傷，而γ射線的穿透性很強(qiáng)，即使從遠(yuǎn)處也會造成體內(nèi)損傷。建議最大劑量輻射暴露的危險(xiǎn)劑量水平取決于多個(gè)因素，包括輻射類型、暴露時(shí)間和暴露受體的敏感性。以下是針對不同類型輻射暴露的建議最大劑量一般指南：自然環(huán)境輻射平均而言，人們每年受到約2-3毫西弗(mSv)源自自然的輻射，例如宇宙射線和地殼中的放射性物質(zhì)。這種暴露水平被認(rèn)為是安全水平。職業(yè)暴露在處理放射性物質(zhì)或從事涉及輻射暴露工作的行業(yè)中的工人可能會受到監(jiān)管機(jī)構(gòu)對其暴露的限制。在美國，職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)為輻射工作人員設(shè)定了每年50毫西弗（mSv）的允許暴露限值。長期暴露長期暴露在較低水平的輻射下會增加患癌和其他健康問題的風(fēng)險(xiǎn)。劑量越大，暴露時(shí)間越長，風(fēng)險(xiǎn)就越高。一般估計(jì)，每100毫西弗（mSv）的輻射量會增加約5%因輻射而患癌的風(fēng)險(xiǎn)。急性放射性疾病短時(shí)間內(nèi)暴露在高劑量的輻射下會導(dǎo)致急性放射病，可能危及生命。一般認(rèn)為，急性放射病的閾值約為1000毫西弗（mSv）。保護(hù)自己免于輻射的三條經(jīng)驗(yàn)法則第一>>增加距離2 m 距離，相對于1 m >> 劑量率降低為原來的1/4 4 m 距離，相對于 1 m >> 劑量率降低為原來的1/16 (劑量率與距離的平方呈反比!).第二>>減少暴露時(shí)間暴露時(shí)間減半 >> 暴露劑量減半第三>>提供合適的防護(hù)舉例：20 cm 厚的混凝土 >> γ劑量率降低85%輻射源為了進(jìn)行核物理實(shí)驗(yàn)，需要輻射源。以下給出一些例子：礦物：由于某些元素的同位素如鈾、釷和鉀的存在，一些自然產(chǎn)生的礦物具有放射性。 放射性礦物質(zhì)的例子包括： 鈾礦 (也被稱為瀝青鈾礦）：一種鈾礦礦物，通常在花崗質(zhì)巖石和偉晶巖中發(fā)現(xiàn)； 釩鉀鈾礦：一種釩酸鉀鈾礦物，通常存在于沉積巖中； 獨(dú)居石：一種可以含有少量釷和鈾的稀土磷礦； 銅鈾云母：一種銅鈾磷酸鹽礦物，通常存在于花崗質(zhì)巖石和偉晶巖中 鈣鈾云母：一種鈣鈾磷酸鹽礦物，通常在沉積巖中發(fā)現(xiàn)。 值得注意的是，雖然在自然界中可以找到放射性礦物質(zhì)，但若處理不當(dāng)，尤其是吸入或攝入，它們也會 對健康構(gòu)成威脅。因此，在處理放射性礦物時(shí)，采取適當(dāng)?shù)陌踩胧┓浅Ｖ匾７派湫酝凰氐呐e例：Co-60 (Gamma), Sr-90 Beta), Cs-137 (Beta, Gamma), 可在例如：3bscientific.com, imagesco.com, avantorsciences.com, unitednuclear.com 等科學(xué)商店購買。鐳:在過去，鐳被用作夜光表表盤、儀器儀表和出口標(biāo)志的輻射發(fā)光材料釷:很有可能一些舊的煤氣燈罩或焊條仍含有氚，但在處理任何潛在危險(xiǎn)材料時(shí)，小心使用并遵循適當(dāng)?shù)陌踩绦蚝苤匾?。然而，近年來，更安全的非放射性材料被開發(fā)出來，并在大多數(shù)應(yīng)用中取代了釷。古董店也經(jīng)常有含有放射性輻射源的物體和設(shè)備。

本文部分資料來自：

CEM華盛昌 《1分鐘了解核輻射檢測儀》 《半導(dǎo)體計(jì)數(shù)器 與 蓋革-米勒計(jì)數(shù)器 相比，分別具有什么優(yōu)勢&特點(diǎn)？》 工采網(wǎng)《核輻射傳感器的工作原理以及放射性的真相》

審核編輯 黃宇