방사능이란 무엇인가?

방사능은 일반적으로 방사성이라고 하며 모든 물질에 존재한다.방사능은 원자핵이 한 구조 또는 한 에너지 상태에서 다른 구조 또는 에너지 상태로 바뀌는 과정에서 발생하는 미시적 입자류이다.각종 물질은 모두 간단한 물질로 구성되는데 사람들은 이런 간단한 물질을 원소로 구성된 원소의 기본적인 단원이라고 하는데 바로 원자이다. 무릇 원소주기표에서 같은 위치를 차지하고 원자순이 같은 원자의 질량이 다른 원소를 동위원소라고 한다.원자가 외부의 원인이 아니라 자발적으로 발생하는 원자 구조의 변화를 우리는 그것을 핵붕괴라고 부른다.이런 핵붕괴 성질을 가진 동위원소를 우리는 방사성 동위원소라고 부른다.쇠퇴과정에서 일정한 에네르기를 띤 특수한 립자나 사선을 방사하는데 이런 현상을 우리는 핵복사 또는 방사성이라고 부른다.

방사능의 종류와 성질

방사선의 성질에 따라 방사되는 입자나 방사선은 알파선, 베타선, 감마선, 엑스선 등이 있다.

*, 알파 입자는 일반적으로 4~10Mev의 에너지를 가지고 있으며, 알파 입자로 이온화된 기체가 다른 복사보다 훨씬 강하기 때문에 검측에서 알파 복사는 주로 기체 분석에 사용되며, 기체의 압력과 유량 등 파라미터를 측정하는 데 사용된다.

둘째, 베타 입자는 실제로 고속으로 움직이는 전자로 기체에서 사거리가 20m에 달한다. 자동 검출에서계기판중, 주로 베타 입자의 복사와 흡수에 따라 재료의 두께, 밀도 또는 무게를 측정한다;방사선의 반응과 산란에 따라 커버의 두께를 측정하고, 베타 입자의 매우 큰 전력 능력을 이용하여 기체 유량을 측정한다.

셋째, 람다선은 원자핵내에서 발사되는 전자기복사로서 물질중의 투과능력이 비교적 강하며 그 기체중의 사거리는 수백나노메터로서 수천메터 두께의 고체물질을 통과할수 있다.람다선은 각종 검측계기에 널리 응용되는데 특히 복사와 투과력이 수요되기전의 상황, 례를 들면 금속탐상, 측두께 및 물체의 밀도를 측정하는 등이다.

넷째, X선은 원자핵 밖의 내층 전자가 자극되어 방출되는 전자파 에너지이다.

방사능의 위해

사람들이 방사능 환경에 노출되면 방사능병에 걸릴 수 있다.이 병은 증상이 있다.몇 시간 안에 메스꺼움과 구토를 느낄 수 있고, 그 후 설사, 두통, 발열 등의 증상이 나타날 수 있다.초기 증상이 지난 후에는 일시적인 무증상기가 나타날 수 있지만 몇 주 후에는 새롭고 더 심각한 증상이 나타날 수 있다.더 높은 방사선량에서 이러한 증상은 더 빨리 나타날 수 있고 더 뚜렷해질 수 있습니다.이와 동시에 핵복사는 인체의 내장에 광범한것을 초래할수 있으며 많은 경우에 심지어 치명적인 상해를 입힐수도 있다.방사능에 노출되면 건강한 성인의 절반은 4고레의 방사선량을 감당할 수 없다.

방사능센서

방사능 센서가 방사성 동위원소를 이용하여 측정하는 센서, 일명 방사성 동위원소 센서.방사선 센서는 측정된 물질의 방사선 흡수, 반산란 또는 방사선이 측정된 물질에 대한 이온화 자극 작용을 바탕으로 작동한다.방사선 센서는 일반적으로 방사선, 탐지기 및 전기 신호 변환 회로로 구성되며 두께와 물위 등의 매개변수를 감지 할 수 있습니다.

방사능원과 탐지기는 방사능 센서의 중요한 구성 부분으로 방사능원은 방사성 동위원소 물질로 구성된다.탐지기는 방사선 탐지기로서 방사선의 강약과 변화를 탐지할 수 있다.방사능 기술의 발전에 따라 방사능 센서의 응용은 갈수록 광범위해지고 있다.

방사능 탐지기

탐지기는 방사능의 수신기이며, 방사능 센서의 중요한 구성 부분으로 방사능을 지시, 기록 및 측정 할 수있는 재료 또는 장치를 의미합니다.방사선 신호를 전기신호로 바꿔 방사선의 강약과 변화를 탐지하는 용도다.현재 측정 계기에 사용되는 것은 주로 이온실, 플래시 카운터, 게이지 카운터 등이 있다.

이온실

이온실은 기체 탐지기에서 원리가 간단하다.이온화실의 정상적인 작업은 전기장을 이용하여 기체에서 직접 이온화로 발생하는 모든 전하를 수집하는 것이다.이온화실은 두 개의 기본 전극으로 구성되어 있는데, 하나는 고압 전극이고, 다른 하나는 수집 전극이며, 실내에는 고압 가스인 아르곤가스가 충전되어 있고, 바깥에는 밀봉 케이스가 있다.기체탐측기는 탐측기가 사선의 조사를 받을 때 사선과 기체중의 분자가 작용하여 하나의 전자와 하나의 양이온으로 구성된 이온쌍을 산생하는것을 원리로 한다.이 이온들은 주위 지역으로 자유롭게 퍼진다.확산 과정에서 전자와 양이온이 복합되어 중성 분자를 다시 형성할 수 있다.그러나 가스 탐지기를 구성하는 수집극과 고압극에 직류의 극화전압 V를 더해 전장을 형성하면 전자와 양이온이 각각 양음양극으로 당겨져 수집된다.극화 전압 V가 점차 증가함에 따라 가스 탐지기의 작동 상태는 복합 영역, 포화 영역, 정비례 영역, 유한 정비례 영역, 가이거 영역 (G-M 영역) 에서 연속 방전 영역으로 계속 변화합니다.

가스 방전 계수관 (게그 계수관)

게그 계수관도 방사선이 기체에 대한 이온화 작용에 근거하여 설계한 방사선 탐지기이다.그것은 이온실과 다른 점은 주로 가스 방전 구역에서 작동하며 증폭 작용을 한다.그 구조는 오른쪽 그림과 같다.계수관은 금속 원통을 음극으로 하고, 통 중심의 텅스텐 실이나 몰리브덴 실을 양극으로 하며, 통과 실 사이는 절연체로 구분한다.계수관 안에 아르곤, 헬륨 등의 기체가 충전되어 있다.밀봉에 편리하도록 계수관은 늘 유리를 외피로 하고 음극은 금속이나 흑연으로 유리표면내부에 칠하거나 외각내에서 금속통을 음극으로 한다.

플래시 카운터

물질은 방사선의 작용을 받아 격발되는데 격발상태에서 기본상태로 약진하는 과정에 펄스모양의 빛을 발사하는 현상을 섬광현상이라고 한다.이런 발광 현상을 일으키는 물질을 섬광체라고 한다.플래시 카운터는 먼저 방사능을 광에너지로 바꾼 다음, 다시 광에너지를 전기에너지로 바꾸어 탐지하는데, 그것은 플래시, 광전 배율 증폭관, 출력 전기 두 가지로 구성된다.

정비례 계수관

원통형의 음극과 양극인 *심선으로 이루어져 있으며 희귀가스, 질소, 이산화탄소, 수소, 메탄프로판 등의 가스가 내봉되어 있다.방사선이 발사되어 기체에 이온화를 발생시킬 때, 심선 근방의 전장 밀도가 높기 때문에 전자 충돌이 가속화되어 기체에서 충분한 에너지를 얻고 기타 기체 분자와 원자를 충돌하여 새로운 이온 쌍을 생성한다;이 과정은 반복적으로 진행되어 확대되는데, 사람들은 이 과정을 기체 증폭이라고 부른다.증폭은 심선 근방에 작용하기 때문에 방사선 센서는 방사선의 입사 구역과 무관한 일정한 증폭 배수를 얻을 수 있으며, 증폭으로 인해 발생하는 양이온은 신속하게 기체 증폭 구역을 떠나 출력 펄스를 생성한다.출력 펄스의 크기는 방사선의 입사로 전자, 양이온의 쌍이 생기는 수에 정비례하고, 전자, 양이온의 대수는 기체가 흡수하는 방사선의 에너지에 정비례하기 때문에 정비례 계수관은 입사 방사선의 에너지를 탐지할 수 있다.정비례 카운터는 대부분 원통형 또는 구형, 반구형입니다.그 양극은 매우 가늘고 음극의 직경이 비교적 큰데, 이는 주로 전압이 비교적 작은 상황에서 양극 부근에 여전히 매우 강한 전장이 있어 충분한 기체 증폭 배수를 가질 수 있도록 하기 위해서이다.정비례 계수관은 매우 넓은 에너지 범위 내에서 입사 입자의 에너지를 측정할 수 있으며, 에너지 해상도가 상당히 높고, 분별 시간이 매우 짧으며, 빠른 계수를 할 수 있다.

반도체 탐지기

반도체 탐지기는 최근 몇 년 동안 신속하게 발전해 온 일종의 방사선 탐지기이다.우리는 하전 입자가 고체에 입사하자마자 고체 중의 전자와 상호작용을 일으켜 에너지를 잃고 멈추는 것을 안다.반도체에 입사된 하전 입자는 이 과정에서 전자와 공혈쌍을 생성한다.

반면 엑스선이나 감마선은 광전효과, 컴프턴 산란, 전자대 생성 등으로 인해 2차 전자가 발생하는데, 이 고속의 2차 전자는 하전 입자의 상황과 같은 과정을 거쳐 전자와 공혈이 발생한다.이렇게 생성된 전하를 빼내면 방사선을 전기 신호로 바꿀 수 있다.반도체의 경우 Si와 Ge를 주로 사용했으며 GaAs, CdTe 등의 소재도 연구했다.현재 개발된 반도체 센서는 PN결합형 센서, 표면 세로형 센서, 리튬 드리프트형 센서, 비실리콘 센서 등이다.(end)