湿度对宇宙辐射的影响评估
湿度对宇宙辐射的影响评估[20200406105721]
摘 要
宇宙射线（宇宙辐射）的研究在天体物理学中的地位越来越高，很多科学家都在着力试图去了解并且测量宇宙射线。本文全面系统性的介绍了国内外科学家对宇宙辐射的研究历史和发展背景及对宇宙射线测量的各种方法，还有对常熟的本地宇宙辐射情况进行了研究。利用了NaI(T1)闪烁探测器等设备在不同的湿度条件下对周围环境进行宇宙辐射的测量，主要是针对宇宙辐射中包含的β和γ粒子，然后得出数据，分析结果表明不同湿度下，宇宙辐射的程度存在着差异性。
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关键字:湿度宇宙辐射NaI（T1）闪烁探测器
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题来源 1
1.2 研究的目的和意义及方法 2
1.3 影响测量宇宙辐射的因素 5
1.3.1 宇宙射线的历史研究 5
1.3.2 高度效应和纬度效应简介 6
第二章 调查城市地理情况简介 8
2.1 常熟地理情况 8
2.2 实验区坐标、地点、时间介绍 8
第三章 实验 9
3.1 实验材料及装置 9
3.2 实验 9
3.2.1 实验目的和要求 9
3.2.2 实验器材 9
3.2.3实验原理和方法 12
3.2.4 实验步骤 14
第四章 结果分析 22
第五章 结束语 23
参考文献 24
致谢 25
第一章 绪论
1.1 课题来源
人类总是会受到宇宙射线的照射，宇宙射线是天然辐射的重要组成部分。低大气层中宇宙射线是由电离因素和中子因素所导致，海平面高度的住民受到宇宙射线的照射剂量占天然环境天然辐射外照射总剂量的44%。联合国原子辐射效应委员会自从1995年建立以来，已向联合国大会提交了许多份关于电离辐射水平和宇宙辐射效应所导致的影响的报告。近些年来，尤其是对环境保护越来越重视，我们国内也广泛开展了环境辐射水平调查与评价工作。
宇宙射线的发现大概是在六十年前。随着科学家们对于它的深入发现及探测，现如今已经在天体物理学的发展中起了至关重要的作用，而湿度对于科学实验，工农业生产是避免不了的一个因素，在航空航天、医学、冶金和化工中都发挥着相应的作用，湿度的高低可以影响到许多产品的质量工作和使用寿命，所以湿度对宇宙射线的影响评估的研究是必然的。
宇宙射线是由质子、中子、电子以及光子等组成的一种小剂量电离辐射，地面能够接受到的很少，但在飞机在正常飞行高度，宇宙辐射水平要比地面高出几十倍甚至几百倍，飞行员和空乘人员受到的宇宙辐射的剂量比在核电站和医院X光机的工作人员要高出许多倍。
所谓宇宙射线，指的是来自于宇宙中的一种拥有相当大能量的带电粒子流。1912年，德国科学家韦克汉斯在1912年带着电离室在乘坐热气球升空后测定空气电离度的实验中，发现电离室内的电流随海拔升高而变大，从而他认为电流是由来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的，于是有人把它取名为“宇宙射线”。
宇宙射线来源主要有两个，一是外太空的高强度射线，即银河宇宙射线，它来自于外太空恒星的爆炸。还有一个相对较小的来源则是太阳表面一种光度突然迅速增强的变化，经由太阳大气层磁场的瞬间释放所产生，即太阳耀斑。宇宙射线的强度大小取决于飞机的飞行高度和纬度以及日光周期。太阳的磁场
大约是以11年为一周期，能量会有所变化，但太阳的活动与宇宙射线的数量之间的关系是很难预测的。当太阳达到其活动顶峰即太阳峰年时，其磁场实际上是偏离了地球，宇宙辐射整整减少了20%。周期性的太阳耀斑对宇宙射线的影响也较大，但它的强度至今仍然无法预测，而且对人体的影响有多大，目前仍然知之甚少。
在我们所在的银河系中，宇宙射线的高能质子主要由超新星和其他能量来源产生。它们进入日光层后，带电的宇宙射线被太阳的不均匀磁场和地球磁场所偏离。在太阳活动周期，在大气层的顶部，全球平均宇宙射线强度的变化约在15%，范围从磁场赤道附近的5%到两极的50%。在对流层较高的地方，大约在6km 左右，介子在宇宙射线强度中占主要地位。
宇宙射线的能量输入时相对于太阳辐射近乎十亿分之一，大约和我们平时晚上所能看见的天上的繁星星光一样。然而，因为电离粒子辐射穿越时占支配地位的来源，所以在许多大气过程中他们都有比较重要的的影响。比如，它们与空气的原子核相互作用会产生光放射性同位素如14C和10Be，为碳测定年代提供基础以及重建宇宙射线强度的过去变化提供信息。对于大气层的电气性能，宇宙射线也至少有2个重要影响：宇宙射线是远离放射性同位素地面来源的唯一离子来源，比如氡（Rn）和宇宙射线的变化直接影响全球大气电路。
1.2 研究的目的和意义及方法
宇宙射线是国内研究的一个新课题，目前，我们国内关于宇宙射线的研究很少，能联系到湿度这方面的研究基本上是没有。而在国外，虽然有关于湿度对宇宙辐射影响方面的研究，但是很少而且也不深入和全面，再加上全球温室效应愈发严重，人们对环境保护更加重视，日本核电站泄漏的阴霾还未散去，所以关于湿度对宇宙射线的影响评估的研究是有必要的，将来也会是一段时间内研究的热门话题。
在天体物理学中，宇宙辐射已成为一个新的工具且很有价值，它有可能从恒星可见光和红外光外提供了新的信息。首先是宇宙辐射的起源，福尔布希已经发现，一些低能量的宇宙射线偶尔从太阳，在太阳的表面漩涡中发射。但是他很快就意识到，他如果要对宇宙线的起源问题做出正确的回答，需要对恒星系、行星系，最主要的是对我们所在的银河系以及外空间中的等离子体的电磁场有充分的了解和认知。
谈起宇宙辐射的起源，科学家们仍然不能准确说出宇宙射线是由什么地方产生，它们可能来自超新星的爆发和来自遥远的其他别的星系，它们为地球带来了日地空间环境的宝贵信息。科学家们希望通过接收宇宙射线来观测和研究它们的起源和宇宙环境中的微观变化。人类对宇宙射线作微观世界的研究主要是穿过大气层的这些宇宙射线，通常我们采用的观测方式包括三种类型：即，空间观测，地面，地下（或水）的观察。但是今天主要介绍的是直接探测法和间接探测法。
1.直接探测法
1014eV以下的宇宙射线，磁通量足够大，在可用面积约在平方米的粒子探测器，初级宇宙射线的直接检测。这类探测器需要利用人造卫星或航天飞机或者火箭运载，以避免大气层吸收宇宙射线。对于我们这种在校学生而言，难以实现。
2.间接探测法
1014eV以上的宇宙射线，由于磁通量较小，必须使用间接测量，通过分析原始宇宙射线与大气层的作用来逆推原始宇宙射线的性质。当宇宙射线撞击大气的原子核后产生了次级粒子。这些次级粒子再重复作用产生更多次级粒子，直到它们的能量降到某一点且次级粒子的数目达到最大值，称为簇射极大。地球地表的主要辐射源是放射性矿物，二次粒子的空气淋浴是在高海拔地区辐射的主要来源，20公里为辐射最强的高度，100公里以上的太空辐射以太阳风及宇宙射线为主。
宇宙辐射的测量主要用于以下目的：
（1）研究地球变化中的能量转换在大气系统和它的时间和空间；
（2）研究气候、温度及湿度等对宇宙辐射的影响;
（3）如气溶胶，大气成分的水蒸汽和臭氧分布分析，等；
（4）满足生物医学、工农业、建筑业等其他行业对辐射的需要；
(5）卫星辐射测量和算法的检验；
（6）关于日本核电站泄漏辐射残余量的测量。
通过测量，我们可以准确地确定在各种热预算的组成部分的总辐射的日变化和季节，以及他们和其他气象要素之间的关系有一个更好的理解。
湿度在许多方面有广泛用途，在大气学、气象学和气候学中它是重要理论中的一个重要值， 研究湿度对宇宙辐射的影响对于人类身心及日常生活，农作物生长，科学家对宇宙辐射研究可以起到相应的作用。宇宙宇宙辐射问题一直被研究从未间断，我希望通过我这次的实验能为宇宙辐射的研究做一些贡献。
摘 要
宇宙射线（宇宙辐射）的研究在天体物理学中的地位越来越高，很多科学家都在着力试图去了解并且测量宇宙射线。本文全面系统性的介绍了国内外科学家对宇宙辐射的研究历史和发展背景及对宇宙射线测量的各种方法，还有对常熟的本地宇宙辐射情况进行了研究。利用了NaI(T1)闪烁探测器等设备在不同的湿度条件下对周围环境进行宇宙辐射的测量，主要是针对宇宙辐射中包含的β和γ粒子，然后得出数据，分析结果表明不同湿度下，宇宙辐射的程度存在着差异性。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:湿度宇宙辐射NaI（T1）闪烁探测器
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题来源 1
1.2 研究的目的和意义及方法 2
1.3 影响测量宇宙辐射的因素 5
1.3.1 宇宙射线的历史研究 5
1.3.2 高度效应和纬度效应简介 6
第二章 调查城市地理情况简介 8
2.1 常熟地理情况 8
2.2 实验区坐标、地点、时间介绍 8
第三章 实验 9
3.1 实验材料及装置 9
3.2 实验 9
3.2.1 实验目的和要求 9
3.2.2 实验器材 9
3.2.3实验原理和方法 12
3.2.4 实验步骤 14
第四章 结果分析 22
第五章 结束语 23
参考文献 24
致谢 25
第一章 绪论
1.1 课题来源
人类总是会受到宇宙射线的照射，宇宙射线是天然辐射的重要组成部分。低大气层中宇宙射线是由电离因素和中子因素所导致，海平面高度的住民受到宇宙射线的照射剂量占天然环境天然辐射外照射总剂量的44%。联合国原子辐射效应委员会自从1995年建立以来，已向联合国大会提交了许多份关于电离辐射水平和宇宙辐射效应所导致的影响的报告。近些年来，尤其是对环境保护越来越重视，我们国内也广泛开展了环境辐射水平调查与评价工作。
宇宙射线的发现大概是在六十年前。随着科学家们对于它的深入发现及探测，现如今已经在天体物理学的发展中起了至关重要的作用，而湿度对于科学实验，工农业生产是避免不了的一个因素，在航空航天、医学、冶金和化工中都发挥着相应的作用，湿度的高低可以影响到许多产品的质量工作和使用寿命，所以湿度对宇宙射线的影响评估的研究是必然的。
宇宙射线是由质子、中子、电子以及光子等组成的一种小剂量电离辐射，地面能够接受到的很少，但在飞机在正常飞行高度，宇宙辐射水平要比地面高出几十倍甚至几百倍，飞行员和空乘人员受到的宇宙辐射的剂量比在核电站和医院X光机的工作人员要高出许多倍。
所谓宇宙射线，指的是来自于宇宙中的一种拥有相当大能量的带电粒子流。1912年，德国科学家韦克汉斯在1912年带着电离室在乘坐热气球升空后测定空气电离度的实验中，发现电离室内的电流随海拔升高而变大，从而他认为电流是由来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的，于是有人把它取名为“宇宙射线”。
宇宙射线来源主要有两个，一是外太空的高强度射线，即银河宇宙射线，它来自于外太空恒星的爆炸。还有一个相对较小的来源则是太阳表面一种光度突然迅速增强的变化，经由太阳大气层磁场的瞬间释放所产生，即太阳耀斑。宇宙射线的强度大小取决于飞机的飞行高度和纬度以及日光周期。太阳的磁场
大约是以11年为一周期，能量会有所变化，但太阳的活动与宇宙射线的数量之间的关系是很难预测的。当太阳达到其活动顶峰即太阳峰年时，其磁场实际上是偏离了地球，宇宙辐射整整减少了20%。周期性的太阳耀斑对宇宙射线的影响也较大，但它的强度至今仍然无法预测，而且对人体的影响有多大，目前仍然知之甚少。
在我们所在的银河系中，宇宙射线的高能质子主要由超新星和其他能量来源产生。它们进入日光层后，带电的宇宙射线被太阳的不均匀磁场和地球磁场所偏离。在太阳活动周期，在大气层的顶部，全球平均宇宙射线强度的变化约在15%，范围从磁场赤道附近的5%到两极的50%。在对流层较高的地方，大约在6km 左右，介子在宇宙射线强度中占主要地位。
宇宙射线的能量输入时相对于太阳辐射近乎十亿分之一，大约和我们平时晚上所能看见的天上的繁星星光一样。然而，因为电离粒子辐射穿越时占支配地位的来源，所以在许多大气过程中他们都有比较重要的的影响。比如，它们与空气的原子核相互作用会产生光放射性同位素如14C和10Be，为碳测定年代提供基础以及重建宇宙射线强度的过去变化提供信息。对于大气层的电气性能，宇宙射线也至少有2个重要影响：宇宙射线是远离放射性同位素地面来源的唯一离子来源，比如氡（Rn）和宇宙射线的变化直接影响全球大气电路。
1.2 研究的目的和意义及方法
宇宙射线是国内研究的一个新课题，目前，我们国内关于宇宙射线的研究很少，能联系到湿度这方面的研究基本上是没有。而在国外，虽然有关于湿度对宇宙辐射影响方面的研究，但是很少而且也不深入和全面，再加上全球温室效应愈发严重，人们对环境保护更加重视，日本核电站泄漏的阴霾还未散去，所以关于湿度对宇宙射线的影响评估的研究是有必要的，将来也会是一段时间内研究的热门话题。
在天体物理学中，宇宙辐射已成为一个新的工具且很有价值，它有可能从恒星可见光和红外光外提供了新的信息。首先是宇宙辐射的起源，福尔布希已经发现，一些低能量的宇宙射线偶尔从太阳，在太阳的表面漩涡中发射。但是他很快就意识到，他如果要对宇宙线的起源问题做出正确的回答，需要对恒星系、行星系，最主要的是对我们所在的银河系以及外空间中的等离子体的电磁场有充分的了解和认知。
谈起宇宙辐射的起源，科学家们仍然不能准确说出宇宙射线是由什么地方产生，它们可能来自超新星的爆发和来自遥远的其他别的星系，它们为地球带来了日地空间环境的宝贵信息。科学家们希望通过接收宇宙射线来观测和研究它们的起源和宇宙环境中的微观变化。人类对宇宙射线作微观世界的研究主要是穿过大气层的这些宇宙射线，通常我们采用的观测方式包括三种类型：即，空间观测，地面，地下（或水）的观察。但是今天主要介绍的是直接探测法和间接探测法。
1.直接探测法
1014eV以下的宇宙射线，磁通量足够大，在可用面积约在平方米的粒子探测器，初级宇宙射线的直接检测。这类探测器需要利用人造卫星或航天飞机或者火箭运载，以避免大气层吸收宇宙射线。对于我们这种在校学生而言，难以实现。
2.间接探测法
1014eV以上的宇宙射线，由于磁通量较小，必须使用间接测量，通过分析原始宇宙射线与大气层的作用来逆推原始宇宙射线的性质。当宇宙射线撞击大气的原子核后产生了次级粒子。这些次级粒子再重复作用产生更多次级粒子，直到它们的能量降到某一点且次级粒子的数目达到最大值，称为簇射极大。地球地表的主要辐射源是放射性矿物，二次粒子的空气淋浴是在高海拔地区辐射的主要来源，20公里为辐射最强的高度，100公里以上的太空辐射以太阳风及宇宙射线为主。
宇宙辐射的测量主要用于以下目的：
（1）研究地球变化中的能量转换在大气系统和它的时间和空间；
（2）研究气候、温度及湿度等对宇宙辐射的影响;
（3）如气溶胶，大气成分的水蒸汽和臭氧分布分析，等；
（4）满足生物医学、工农业、建筑业等其他行业对辐射的需要；
(5）卫星辐射测量和算法的检验；
（6）关于日本核电站泄漏辐射残余量的测量。
通过测量，我们可以准确地确定在各种热预算的组成部分的总辐射的日变化和季节，以及他们和其他气象要素之间的关系有一个更好的理解。
湿度在许多方面有广泛用途，在大气学、气象学和气候学
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