2023年氡测量实验报告.pdf

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1、承 本 科 生 实 验 报 告 实 验 题 目 氧 测 量 的 设 计 学 院 名 称 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 _专 业 名 称 辐 射 防 护 与 环 境 工 程 _学 生 姓 名 _ _学 生 学 号 _ _任 课 教 师 _ _设 计（论 文）成 绩 _教 务 处 制 2023年 1 月 3 日编 写 说 明 1、专 业 名 称 填 写 为 专 业 全 称，有 专 业 方 向 的 用 小 括 号 标 明；2、格 式 规 定：格 式 规 定：用 A4纸 双 面 打 印（封 面 双 面 打 印）或 在 A 4大 小 纸 上 用 蓝 黑 色 水 笔 书 写。打 印 排 版:

2、正 文 用 宋 体 小 四 号，1.5 倍 行 距，页 边 距 采 用 默 认 形 式（上 下 2.5 4 c m,左 右 2.54cm,页 眉 1.5cm,页 脚 1.75cm）。字 符 间 距 为 默 认 值（缩 放 1 00%间 距:标 准）；页 码 用 小 五 号 字 底 端 居 中。具 体 规 定：题 目（二 号 黑 体 居 中）；摘 要（“摘 要”二 字 用 小 二 号 黑 体 居 中，隔 行 书 写 摘 要 的 文 字 部 分，小 4号 宋 体）；关 键 词（隔 行 顶 格 书 写“关 键 词”三 字，提 炼 3-5个 关 键 词,用 分 号 隔 开，小 4 号 黑 体）；正 文

3、 部 分 采 用 三 级 标 题；第 1 章 X X（小 二 号 黑 体 居 中,段 前 0.5 行）1.1 义 X 义 X 义 小 三 号 黑 体 义 X 义 X X（段 前、段 后 0.5 行）1.1.1 小 四 号 黑 体（段 前、段 后 0.5 行）参 考 文 献（黑 体 小 二 号 居 中，段 前 0.5 行），参 考 文 献 用 五 号 宋 体，参 照 参 考 文 献 著 录 规 则（GB/T 77 1 4 2023）。室 内 氧 的 重 要 来 源 及 其 对 人 体 健 康 的 危 害人 的 一 生 中 有 70%90%的 时 间 是 在 室 内 度 过 的,室 内 环 境 质

4、 量 如 何，直 接 关 系 到 人 体 健 康。室 内 氨 是 影 响 室 内 环 境 的 重 要 因 素，人 们 应 当 对 其 有 所 了 解，以 便 采 用 适 当 措 施 减 少 氢 对 自 身 健 康 的 危 害。一、什 么 是 氨？氢 普 遍 存 在 于 我 们 的 生 活 环 境 中。氨 是 由 镭、牡 衰 变 产 生 的 自 然 界 唯 一 的 天 然 放 射 性 惰 性 气 体，它 没 有 颜 色，也 没 有 任 何 气 味。氨 在 空 气 中 的 衰 变 产 物 被 称 为 氯 子 体。常 温 下 氨 及 其 子 体 在 空 气 中 能 形 成 放 射 性 气 溶 胶 而

5、 污 染 空 气，很 容 易 被 呼 吸 系 统 截 留，并 在 局 部 区 域 不 断 累 积。二、氨 对 人 体 有 多 大 危 害？据 美 国 国 家 安 全 委 员 会 估 计，美 国 每 年 由 于 氮 而 死 亡 的 人 数 高 达 300 0 0人。早 在 上 个 世 纪 8 0年 代，美 国 卫 生 部 就 宣 布，氨 是 肺 癌 的 第 二 大 诱 因。我 国 也 存 在 着 严 重 的 氨 污 染 问 题。据 部 分 调 查 结 果 显 示，室 内 氯 浓 度 远 高 于 室 外，为 室 外 氨 浓 度 的 数 倍，有 的 室 内 氢 含 量 最 高 的 达 成 国 家 标

6、 准 的 6 倍！据 不 完 全 记 录，我 国 每 年 因 氨 致 肺 癌 为 5 0 0 0 0例 以 上。因 此，氨 已 被 国 际 癌 症 研 究 机 构 列 入 室 内 重 要 致 癌 物 质，排 在 世 界 卫 生 组 织 所 确 认 的 三 类 人 类 致 癌 物 中 的 第 一 类 物 质 当 中，必 须 引 起 我 们 的 注 意。中 国 疾 病 防 止 控 制 中 心 辐 射 防 护 与 核 安 全 医 学 所 研 究 员 王 作 元 率 领 的 研 究 小 组 在 通 过 长 达 9 年 的 调 查 研 究 之 后，初 次 拿 出 了 室 内 氨 污 染 所 导 致 的

7、肺 癌 危 险 度 指 数。19。它 意 味 着 当 室 内 空 气 中 氮 浓 度 每 增 长 10 0 贝 克/立 方 米 时，在 这 种 环 境 里 居 住 的 人 患 肺 癌 的 几 率 就 会 增 长 19%。三、室 内 氨 是 怎 么 来 的？室 内 氮 重 要 有 以 下 几 种 来 源：1.从 房 基 土 壤 中 析 出 的 氨。在 地 层 深 处 具 有 铀、镭、铉 的 土 壤、岩 石 中 人 们 可 以 发 现 高 浓 度 的 氨。这 些 氢 可 以 通 过 地 层 断 裂 带，进 入 土 壤 和 大 气 层。建 筑 物 建 在 上 面,氮 就 会 沿 着 地 的 裂 缝

8、扩 散 到 室 内。2.从 建 筑 材 料 中 析 出 的 氨。1 9 8 2年 联 合 国 原 子 辐 射 效 应 科 学 委 员 会 的 报 告 中 指 出,建 筑 材 料 是 室 内 氯 的 最 重 要 来 源。如 花 岗 岩、砖 沙、水 泥 及 石 膏 之 类，特 别 是 具 有 放 射 性 元 素 的 天 然 石 材,易 释 放 出 氨。此 外 尚 有 从 户 外 空 气 中 进 入 室 内 的氨，以 及 从 供 水 及 用 于 取 暖 和 厨 房 设 备 的 天 然 气 中 释 放 出 的 氨。测 氢 的 电 路 设 计 一、实 验 背 景 氨 气 对 人 类 健 康 构 成 了

9、很 大 的 威 胁。尽 管 氯 气 不 能 从 室 内 彻 底 清 除,但 是 假 如 通 过 通 风 等 措 施 将 室 内 氨 气 水 平 降 到 一 个 相 对 可 以 接 受 的 水 平，就 可 以 有 效 地 减 少 氨 气 诱 发 肺 癌 的 发 病 率。氨 气 不 同 于 其 他 如 氨 气、甲 醛 等 可 挥 发 性 气 体。室 内 氨 气、甲 醛 等 的 超 标 存 在 很 容 易 被 住 户 觉 察,氨 气 却 无 色、无 味，在 短 期 低 剂 量 下，人 体 没 有 明 显 的 不 适 感 觉，因 此 超 标 不 容 易 被 住 户 觉 察。为 了 能 及 时 地 给

10、住 户 发 出 氨 气 超 标 的 警 告，对 室 内 氨 气 水 平 的 相 对 准 确 测 量 就 显 得 比 较 重 要。在 铀 系、钮 系 和 铀 钢 系 三 大 天 然 放 射 系 中，都 存 在 a 衰 变，经 常 随 着 着 氨 气 的 放 出。而 这 一 系 列 的 天 然 放 射 性 现 象 都 会 有 放 射 性 辐 射，这 一 些 辐 射 肉 眼 是 无 法 观 测 到 的，需 要 通 过 探 测 器 才 干 检 测 到 放 射 性 辐 射，因 此，探 测 电 路 的 好 坏 往 往 决 定 探 测 的 精 度 和 灵 敏 度。本 次 实 验 则 是 通 过 对 氨 气

11、的 测 量，运 用 收 集 到 的 氨 气 与 探 测 器 的 的 工 作 介 质 发 生 互 相 作 用，产 生 电 离 和 激 发,从 而 产 生 电 流 脉 冲，最 终 测 量 其 氨 气 浓 度。二、实 习 目 的 本 次 实 验 是 基 于 核 电 子 学 基 础 数 字 电 路 基 础 模 拟 电 路 基 础 放 射 性 测 量 方 法 的 一 次 实 验，重 要 通 过 放 射 性 测 量 方 法 为 基 础，核 电 子 学 为 方 法 和 手 段，设 计 相 关 电 路，进 行 氮 气 的 放 射 性 测 量，并 通 过 相 关 电 路 模 拟 软 件，模 拟 仿 真 设 计

12、的 实 验 电 路，最 终 实 物 焊 接 电 路。通 过 这 样 的 实 验，巩 固 核 电 子 学 的 基 础 知 识，增 强 对 辐 射 测 量 的 结 识，提 高 电 路 的 设 计 创 新 能 力 和 动 手 实 践 能 力。三、实 验 原 理 使 用 外 部 设 施 将 空 气 以 一 定 的 恒 定 速 度 吸 入 一 个 密 闭 环 境，即 氢 室，通 过 氢 室 中 的 探 测 器，一 般 使 用 金 硅 面 垒 探 测 器，由 于 氯 气 衰 变 产 生 一 些 射 线，重 要 是 a射 线，这 些 射 线 打 击 到 探 测 器 上，使 得 探 测 器 由 于 a粒 子

13、产 生 电 信 号，电 信 号 放 大 解 决 之 后，放 大 的 方 法 涉 及 电 流 放 大，放 大 的 信 号 通 过 多 道 脉 冲 幅 度 分 析 器 解 决，可 以 得 到 相 关 的 氢 的 能 谱 图。不 同 的 放 射 系 得 到 不 同 的 氨 气，其 a 衰 变 放 出 的 a 粒 子 的 能 量 也 是 不 同 样 的，我 们 可 以 通 过 对 不 同 能 量 的 a 粒 子 的 浓 度 的 探 测，推 出 初 始 放 射 性 的 氨 气 浓 度。干 燥 剂-放 大-多 道 一 外 设 图 3.错 误!不 能 识 别 的 开 关 参 数。测 氧 电 路 的 结 构

14、图 四、电 路 设 计 本 次 氨 室 测 量 的 分 析 电 路 采 用 多 道 脉 冲 分 析 电 路，重 要 由 信 号 放 大 器、多 道 电 路 和 控 制 电 路 三 大 部 分 组 成。其 系 统 构 成 图 如 下:图 4.1系 统 电 路 结 构 图 D 信 号 放 大 电 路 涉 及 前 置 放 大 器 和 主 放 大 器 两 部 分 组 成,其 中 前 置 放 大 器 采 用 电 灵 敏 前 置 放 大 器，用 以 提 高 系 统 的 信 噪 比。主 放 大 器 采 用 的 是 电 压 并 联 负 反 馈 比 例 运 算 放 大 电 路，用 以 对 前 放 输 出 信 号

15、 进 一 步 放 大。在 放 大 电 路 中，噪 声 也 是 不 可 避 免 的 问 题,放 大 电 路 中 常 见 的 噪 声 有 热 噪 声、散 粒 噪 声 和 低 频 噪 声 等，对 于 这 些 噪 声 必 须 采 用 措 施 加 以 克 制，以 免 有 用 信 号 被 淹 没 在 噪 声 中。在 以 往 的 电 路 设 计 中，常 用 的 克 制 放 大 器 噪 声 的 措 施 有：1.压 缩 放 大 器 带 宽，滤 除 通 带 以 外 的 各 种 噪 声 信 号。2.减 小 信 号 源 电 阻，并 尽 量 使 其 与 放 大 器 的 等 效 噪 声 电 阻 相 等,以 实 现 噪 声

16、 阻 抗 匹 配。3.选 用 低 噪 声 放 大 器 件，以 减 少 噪 声 的 产 生。4.减 小 接 线 电 缆 电 容 的 影 响 及 各 种 干 扰 因 素 的 影 响。同 时,保 证 放 大 器 的 稳 定 性 也 是 不 可 或 缺 的 手 段 之 一，提 高 放 大 器 稳 定 性 的 措 施 有：1.采 用 品 有 高 稳 定 度 的 无 源 元 件 或 引 入 直 流 负 反 馈 来 稳 定 静 态 工 作 点。2.采 用 电 容 和 电 阻 进 行 相 位 补 偿，以 消 除 由 寄 生 电 容 或 其 它 寄 生 耦 合 所 引 起 的 自 激 振 荡。3.妥 善 接 地

17、 与 屏 蔽，以 减 小 寄 生 电 容、寄 生 耦 合 等 因 素 的 影 响。4.采 用 散 热 与 均 热 措 施，以 保 证 温 度 稳 定，减 小 热 漂 移。综 上 所 述，最 终 放 大 电 路 如 下 图：图 4.错 误!未 定 义 书 签。放 大 电 路 原 理 图 2）峰 判 起 电 路 峰 判 起 电 路 的 作 用 是 拟 定 输 入 脉 冲 信 号 的 峰 顶 位 置，用 以 拟 定 A/D 转 换 的 采 样 时 间。当 脉 冲 达 成 峰 顶 时，输 出 一 个 数 字 脉 冲 信 号，用 来 反 映 峰 到 达 时 刻，以 告 知 A/D 芯 片 开 始 进 行

18、 脉 冲 幅 度 的 采 集。在 以 往 的 电 路 设 计 中，就 需 要 电 阻、电 容 等 基 本 电 器 元 件 构 建 峰 值 判 别 电 路，本 次 电 路 如 下：图 4.错 误!未 定 义 书 签。峰 值 判 别 电 路 3）采 样 保 持 电 路:为 了 采 集 输 入 信 号 的 幅 度 值，当 信 号 上 升 到 最 高 点 时，需 要 采 样 保 持 电 路 保 持 住 脉 冲 信 号 最 高 点 的 电 压 值，方 便 A/D 芯 片 采 样 后 进 行 模 数 转 换。采 样 保 持 电 路 可 以 跟 踪 或 者 保 持 输 入 模 拟 信 号 的 电 平 值。在

19、 抱 负 状 况 下，当 处 在 采 样 状 态 时，采 样 保 持 电 路 的 输 出 信 号 跟 随 输 入 信 号 变 化 而 变 化；当 处 在 保 持 状 态 时，采 样 保 持 电 路 的 输 出 信 号 保 持 为 接 到 保 持 命 令 的 瞬 间 的 输 入 信 号 电 平 值。当 电 路 处 在 采 样 状 态 时 开 关 导 通，这 时 电 容 充 电，假 如 电 容 值 很 小，电 容 可 以 在 很 短 的 时 间 内 完 毕 充 放 电，这 时，输 出 端 输 出 信 号 跟 随 输 入 信 号 的 变 化 而 变 化；当 电 路 处 在 保 持 状 态 时 开 关

20、 断 开,这 是 由 于 开 关 断 开，以 及 集 成 运 放 的 输 入 端 呈 高 阻 状 态,电 容 放 电 缓 慢，由 于 电 容 一 端 接 由 集 成 运 放 构 成 的 信 号 跟 随 电 路，所 以 输 出 信 号 基 本 保 持 为 断 开 瞬 间 的 信 号 电 平 值。图 错 误!未 定 义 书 签。采 样 保 持 电 路 模 型 图 4）多 道 脉 冲 分 析 电 路 多 道 脉 冲 幅 度 分 析 器 一 般 由 模-数 变 换 器、数 据 存 储 器、显 示 器、控 制 器 等 几 部 分 构 成。获 取 的 谱 数 据 可 以 在 显 示 器 上 以 数 码 或

21、 谱 曲 线 的 形 式 显 示 出 来，也 可 以 由 快 速 打 印 机 或 描 迹 仪 输 出。带 有 微 解 决 机 的 多 道 脉 冲 幅 度 分 析 器 可 以 对 获 取 的 原 始 数 据 进 行 解 决，输 出 实 验 的 最 终 结 果。多 道 脉 冲 幅 度 分 析 器 其 重 要 工 作 原 理 是 把 输 入 的 模 拟 信 号 经 AD C和 D SP解 决 后，由 US B通 讯 接 口 将 信 号 的 振 幅 分 布 传 送 给 计 算 机 终 端，由 计 算 机 终 端 显 示、储 存 或 打 印 出 来。多 道 脉 冲 幅 度 分 析 器 的 技 术 指 标

22、 有:道 数、道 宽、道 宽 的 误 差、道 宽 的 稳 定 度、分 析 零 点 的 误 差、分 析 零 点 的 稳 定 性、微 分 直 线 性、积 分 直 线 性、死 时 间 和 可 测 的 最 大 脉 冲 计 数 率 等 等。六、模 拟 电 路 1）电 路 图:学 生 学 习 心 得 在 这 次 课 程 设 计 中，我 更 加 了 解 了 氮 的 来 源 与 危 害,更 加 纯 熟 了 氧 的 测 量 方 法，纯 熟 掌 握 了 测 氨 仪 器 的 使 用。在 老 师 和 同 学 的 帮 助 下，巩 固 核 电 子 学 的 基 础 知 识，增 强 对 辐 射 测 量 的 结 识，提 高 电

23、 路 的 设 计 创 新 能 力 和 动 手 实 践 能 力。感 到 受 益 匪 浅 学 生（著 名）：2 023 年 1 月 2 3 日 诚 信 承 诺 本 人 郑 重 声 明 所 呈 交 的 课 程 报 告 是 本 人 在 指 导 教 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 及 取 得 的 研 究 成 果。据 我 所 知，除 了 文 中 特 别 加 以 标 注 的 地 方 外，论 文 中 不 包 含 其 别 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果。与 我 一 同 工 作 的 同 学 对 本 文 研 究 所 做 的 奉 献 均 已 在 报 告 中 作 了 明 确 的 说 明 并 表 达 谢 意。学 生（署 名）：任 课 教 师 评 语 成 绩 评 估：任 课 教 师（署 名）：年 月 日