昨日（8月24日），日本啟動(dòng)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(chǎng)報(bào)道，福島第一核電站周?chē)椛渲党瑯?biāo)9倍。 這一現(xiàn)象引發(fā)公眾擔(dān)憂(yōu)，除了囤鹽外，許多人還通過(guò)各個(gè)電商平臺(tái)購(gòu)買(mǎi)核輻射檢測(cè)儀，原先乏人問(wèn)津的產(chǎn)品現(xiàn)在銷(xiāo)量猛增。 下文主要介紹核輻射檢測(cè)儀以及其核心傳感器部件——核輻射探測(cè)器，與核輻射傳感器的區(qū)別和應(yīng)用。核輻射探測(cè)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(zhuān)家網(wǎng)打造的傳感器專(zhuān)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(jiàn)近期全民對(duì)核輻射檢測(cè)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(wú)色無(wú)味即看不見(jiàn)也摸不著，我們無(wú)法感知它的存在。必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的儀器設(shè)備來(lái)進(jìn)行測(cè)量感知。

核輻射存在于所有的物質(zhì)之中，這是億萬(wàn)年來(lái)存在的客觀事實(shí)，是正常現(xiàn)象。人類(lèi)的很多活動(dòng)都離不開(kāi)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(xiàn)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(cè)輻射？用來(lái)檢測(cè)輻射值的儀器叫核輻射檢測(cè)儀，又名輻射檢測(cè)儀，是用于測(cè)量環(huán)境中輻射強(qiáng)度的儀器，常用于檢測(cè)核輻射、核污染是否超標(biāo)，一般是機(jī)場(chǎng)、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(huì)用到。

▲核輻射檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)

核輻射檢測(cè)儀工作原理核輻射檢測(cè)儀主要通過(guò)其核心部件——核輻射探測(cè)器來(lái)測(cè)量輻射射線(xiàn)和它們的性質(zhì)，利用射線(xiàn)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(cè)的物理、化學(xué)等變量信息轉(zhuǎn)變成可測(cè)量的電信號(hào)，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(cè)器輻射探測(cè)器是用來(lái)對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器等。根據(jù)工作介質(zhì)以及發(fā)生的效應(yīng)，通?？煞譃闅怏w探測(cè)器、閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器等：

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

氣體探測(cè)器是最常見(jiàn)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(cè)器是通過(guò)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(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)量。 （光導(dǎo)、信號(hào)輸出）

③半導(dǎo)體探測(cè)器是通過(guò)電場(chǎng)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(cè)量。

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

核輻射儀的使用1. 在使用儀器過(guò)程中需要確保輻射檢測(cè)儀的探測(cè)口與需要測(cè)量的放射源之間不存在任何阻擋。 2. 當(dāng)使用輻射檢測(cè)儀在對(duì)反射源進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中不可以將測(cè)量窗口面向太陽(yáng)，否則對(duì)讀數(shù)可能會(huì)造成一定的影響。 3. 了解探頭所處輻射檢測(cè)儀位置，測(cè)量過(guò)程中探頭所在窗口需要與被測(cè)物對(duì)準(zhǔn)。 4. 當(dāng)方式開(kāi)關(guān)位于不同狀態(tài)時(shí)，儀器所顯示的讀數(shù)可能會(huì)出現(xiàn)在低計(jì)數(shù)率情況下顯示出的輻射水平會(huì)存在明顯的波動(dòng)。核輻射儀的選擇輻射監(jiān)測(cè)儀器選擇應(yīng)考慮監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)對(duì)象、輻射類(lèi)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(cè)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(cè)試、校準(zhǔn)和易于維護(hù);

⑧異常情況下的功能;

⑨過(guò)載響應(yīng);

⑩故障指示;

其他核素對(duì)測(cè)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(cè)時(shí))。

什么是核輻射傳感器？與核輻射檢測(cè)儀有什么區(qū)別？從上文介紹，我們了解到核輻射檢測(cè)儀可以用來(lái)檢測(cè)周?chē)h(huán)境的輻射值，而核輻射檢測(cè)儀里的核心傳感器元件是核輻射探測(cè)器。 核輻射探測(cè)器和核輻射傳感器是兩種不同類(lèi)型的傳感器，核輻射探測(cè)器用于探測(cè)環(huán)境中的輻射射線(xiàn)，傳感器本身不釋放放射性射線(xiàn)；而輻射傳感器則是使用放射性同位素來(lái)進(jìn)行感知，傳感器本身釋放放射性射線(xiàn)。核輻射傳感器是指利用放射性同位素來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器，又稱(chēng)放射性同位素傳感器。核輻射傳感器包括放射源、探測(cè)器和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。放射源一般為圓盤(pán)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(cè)物質(zhì)對(duì)射線(xiàn)的吸收、反散射或射線(xiàn)對(duì)被測(cè)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(guò)程中放出帶有一定能量的粒子（或稱(chēng)射線(xiàn)），包括α粒子、β粒子、γ射線(xiàn)和中子射線(xiàn)。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(cè)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(duì)β輻射的吸收，可測(cè)量材料的厚度和密度；根據(jù)對(duì)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(cè)量氣體流量。γ射線(xiàn)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(guò)幾十厘米厚的固體物質(zhì)，因此廣泛應(yīng)用于金屬探傷、測(cè)厚，以及流速、料位和密度的測(cè)量。中子射線(xiàn)常用于測(cè)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(cè)儀等； 3、國(guó)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(chǎng)，緊急狀況營(yíng)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(mén)。

什么是放射性?它對(duì)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?chē)菐ж?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(chēng)為放射性衰變的過(guò)程。在此過(guò)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(guò)程中，原子核發(fā)出各種不同類(lèi)型的輻射。 放射性衰變釋放的輻射主要有三種類(lèi)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(duì)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(chēng)為正電子。

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

放射性衰變是一種隨機(jī)過(guò)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(huì)在多個(gè)過(guò)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(cè)放射性物質(zhì)對(duì)于盡量減少它對(duì)人類(lèi)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(lèi)型的輻射對(duì)物質(zhì)具有不同的穿透能力和不同的電離能。它們會(huì)以不同的方式對(duì)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(xiàn)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(huì)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(lái)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(lái)自宇宙射線(xiàn)、氡氣等自然來(lái)源，以及巖石、土壤和水等陸地來(lái)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(lái)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(duì)放射性同位素的需求正以每年5%的速度增長(zhǎng)。消費(fèi)品輻射這種輻射包含來(lái)自煙霧探測(cè)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(lèi)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(lái)源，特別是對(duì)于那些經(jīng)常接受電離輻射醫(yī)療程序的人。但是，任何來(lái)自這些來(lái)源的輻射量通常遠(yuǎn)低于損害人類(lèi)健康的水平。

輻射對(duì)人體健康的影響輻射暴露對(duì)人體健康的有害量取決于輻射類(lèi)型、輻射能量、持續(xù)時(shí)間和個(gè)體對(duì)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(huì)增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)或者其他長(zhǎng)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(huì)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(duì)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(huì)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(huì)有燒傷樣的損傷。如果劑量超過(guò)5戈瑞，胃腸道也會(huì)受到損害。更高劑量會(huì)對(duì)大腦和脊髓造成損傷。如果人體接收了超過(guò)20戈瑞，生存的機(jī)會(huì)微乎其微。 小劑量的能量不會(huì)立即導(dǎo)致細(xì)胞損傷。但是較大劑量會(huì)導(dǎo)致DNA受損。若沒(méi)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(duì)輻射暴露的危險(xiǎn)程度進(jìn)行分類(lèi)。輻射劑量的測(cè)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(duì)人體健康的影響

輻射類(lèi)型:不同類(lèi)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(huì)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(xiàn)的穿透性很強(qiáng)，即使從遠(yuǎn)處也會(huì)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(lèi)型、暴露時(shí)間和暴露受體的敏感性。以下是針對(duì)不同類(lèi)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(xiàn)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(huì)受到監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)其暴露的限制。在美國(guó)，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(zhǎng)期暴露長(zhǎng)期暴露在較低水平的輻射下會(huì)增加患癌和其他健康問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。劑量越大，暴露時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)就越高。一般估計(jì)，每100毫西弗（mSv）的輻射量會(huì)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(huì)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(duì)于1 m >> 劑量率降低為原來(lái)的1/4 4 m 距離，相對(duì)于 1 m >> 劑量率降低為原來(lái)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(chēng)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(huì) 對(duì)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?。放射性同位素的舉例：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(gòu)買(mǎi)。鐳:在過(guò)去，鐳被用作夜光表表盤(pán)、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?lái)，更安全的非放射性材料被開(kāi)發(fā)出來(lái)，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(lái)自：

CEM華盛昌 《1分鐘了解核輻射檢測(cè)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(shì)&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