科学认知辐射,从检测开始



随着环境问题的日益突出和人们对健康、可持续发展的需求增长,辐射污染成为继大气、水质、土壤污染后,公众最为关注的焦点。

提及辐射,人们往往会将其跟核泄漏、核武器关联,经常谈“辐”色变。而事实上,辐射并非全是“洪水猛兽”,利用好也可以造福人类。因此,日常生活中科学认知辐射,合理检测与防范辐射都至关重要。

辐射无处不在,有弊也有利

辐射本质是一种高能射线。人类生活的这个宇宙,高能射线辐射无处不在。这些来自宇宙的射线,在经过臭氧层和大气层的吸收和反射后,仍有少量射线进入人类活动的空间。地球上,天然的和人工合成的放射性元素也有数十种,均会产生不同能量的辐射射线。此外,土壤、岩石、水、植物、动物中也会存在放射性。不过,这些宇宙本底辐射剂量很小,对人体的影响可以忽略。

在合理和科学的方法下,辐射不仅无害,反而还可以造福人类。比如,利用人体不同组织对辐射射线吸收的差异,进行医学诊断;利用高密度射线照射病变组织,杀死癌细胞,进行放射治疗;利用不同物体对不同辐射射线吸收的差异,进行工业产品内部结构和缺陷检测;各种安检场所利用辐射射线,对箱包内部物体进行透视识别等。

当然,辐射也有不好的一面。有害的辐射主要来自核反应过程中伴随着大量的辐射射线的释放,包括核武器爆炸产生的核辐射和核电站事故后造成的放射性污染。当人体接受的辐射射线剂量超过一定标准后,就会对健康细胞产生伤害。

此外,辐射伤害的另外一种形式是人体摄入被放射性元素污染的食物,或吸入放射性元素污染的气体。这些放射性元素会在人体内长期滞留,并在持续的衰变过程中对人体形成慢性伤害。

防范辐射伤害,检测是关键

目前,射线检测和计量技术大体上可归纳为3类,即气体辐射探测器、闪烁晶体辐射探测器和半导体辐射探测器。

气体辐射探测器利用惰性气体在受到射线照射后发生电离,形成电流,把射线转化成电流信号进行计量。已被广泛应用的是德国物理学家盖革设计的探测器,称为盖革管。但是,普通民用盖革计数器灵敏度低,仅在环境中辐射达到较高剂量时才可能有所响应。

比盖革管更灵敏的是闪烁晶体辐射探测器,它是利用一种称为闪烁晶体的人工合成晶体材料吸收辐射射线,并将其转换成可见光,形成荧光,然后对该可见光进行计量和分析,推算出辐射射线的剂量及能量。

近年来,科学家研发出了半导体辐射探测器,利用半导体的光电转换特性直接完成辐射射线向电学信号的转换,即可实现对射线剂量和能量的检测和计量,兼具高灵敏度和高精度的特点。目前,科学家研发出硅辐射探测器,以及多种化合物半导体辐射探测器。碲锌镉辐射探测器是综合性能优异、技术成熟的高灵敏度辐射探测器,已装备专业的伽马射线照相机、高能射线能谱仪、核电及核医学的标准检测与计量仪器等,并具有小型化、便携的优点,能满足各种辐射检测场景需求。

(作者系西北工业大学材料学院教授)



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