第一套計算機

1、?核輻射探測學(xué)?研究生課程習(xí)題與思考題擴充局部第一套一、填空題每空2分，共20分1. 當(dāng)入射帶電粒子與 發(fā)生非彈性碰撞，以 的方式而損失其能量，我們稱它為輻射損失。2. 選擇輻射源時，主要需要考慮放射源的 、和 等因素。3. 丫射線與物質(zhì)的相互作用方式主要有、康普頓效應(yīng)和三種。4. 137Cs和60Co都是常用的電磁輻射源，其能量分別為 , 和1.332MeV。5. 在核輻射測量中，大多數(shù)情況下都可采用 分布來分析測量計數(shù)的統(tǒng)計誤 差。二、判斷題每題1分，共10分1、 Y光子能量越高，光電效應(yīng)截面越小。2、對同種材料，入射電子能量越高，反散射越嚴(yán)重；對同樣能量的入射電子，原子序數(shù)越低的材料，反

2、散射越嚴(yán)重。3、 能量相同的電子和 a粒子在穿過同一物質(zhì)時，電子的穿透本領(lǐng)比a粒子大得多。4、氣體探測器的工作氣體應(yīng)盡量選擇吸附系數(shù)大的氣體。 5、相同速度入射的氘核和質(zhì)子， 他們在同一物質(zhì)中的電離能量損失率農(nóng)相等。)6、在P-N結(jié)內(nèi)加反向電壓，反向電壓形成的電場與內(nèi)電場方向相反。()7、在單原子分子氣體中如鹵素參加少量多原子分子氣體如CO2、戰(zhàn)0等時，電子的漂移速度有很大的增加。()8、在速度相同的情況下，電子的軔致輻射強度比a粒子、質(zhì)子等要大得多。)9、在雜質(zhì)半導(dǎo)體中降低雜質(zhì)的濃度可提高耗盡層的厚度。()10、重帶電粒子的電離能量損失率與靶物質(zhì)的原子序數(shù)及原子密度有關(guān)，咼原子序數(shù)和高密度物

3、質(zhì)具有較大的阻止本領(lǐng)。三、名詞解釋每題3分，共12分1. 韌致輻射2. 能量歧離3. 源探測效率4. 康普頓效應(yīng)()四、簡述題 每題 6分，共 24 分1、簡述丫譜儀的能量刻度。2、圓柱型電子脈沖電離室的輸出電荷主要是由電子所奉獻，但在圓柱型正比計數(shù)器輸 出電荷卻主要是正離子的奉獻，這是什么原因？3、未加反向偏壓的 P-N 結(jié)能成為實用的半導(dǎo)體探測器嗎？為什么？4、簡述熱釋光探測器的工作原理。五、計算題 每題 6分，共 24 分1. 對一個放射源進行測量，放射源減本底的計數(shù)率凈計數(shù)率nc約80/min，本 底計數(shù)率nb約為20/min，實測時只容許總測量時間 T為1h,問欲得到最正確結(jié)果，源和

4、 本底測量時間各應(yīng)是多少？源的計數(shù)率及其誤差是多少？2. 20MeV 的電子穿過鉛時，輻射損失和電離損失之比是多少？ZPb=823、試計算24Na-2.76MeVY在NalTI單晶y譜儀測到的能譜圖上，康普頓邊緣與全能峰 之間的相對位置。4、 按照輻射防護的要求，輻射源需放在屏蔽容器中，假設(shè)某一能量的丫射線在鉛中的線性吸收系數(shù)是0.5cm-1,要用多厚的鉛容器才能使容器外的丫強度減為源強的一半？六、分析題 10 分試畫出NalTI閃爍體探測器測到的137Cs放射源的能譜圖，說明圖中平臺及每個峰 值名稱并分析其產(chǎn)生原因第二套一、填空題每空2分洪20分6. 在核輻射測量中，大多數(shù)情況下都可采用 分

5、布來分析測量計數(shù)的統(tǒng)計誤差。7. 丫射線與物質(zhì)的相互作用方式主要有光電效應(yīng)、 和電子對效應(yīng)三種。& 和60Co都是常用的電磁輻射源，其能量分別為0.662MeV , 和I. 332MeV.9. 當(dāng)入射帶電粒子與原子核發(fā)生非彈性碰撞，以輻射光子的方式而損失其能量，我們稱它為。10. 熒光光子的波長在 范圍，且有效地克服了發(fā)光的自吸收，使晶體的發(fā)射光譜和吸收光譜有效的別離。II. 輻射測量中，常用的三大類探測器是 、和。12. 用不同的探測器來判斷兩個或兩個以上事件在時間上的同時性或相關(guān)性的方法稱為。二、判斷題每題1分，共10分1. 輻射能量損失率與靶材料原子序數(shù)的平方成正比，與入射粒子能

6、量成正比。2. 在選防護材料時，應(yīng)選用低 Z元素防護3粒子。3. 對同種材料，入射電子能量越低，反散射越嚴(yán)重；對同樣能量的入射電子，原子序數(shù)越高的材料，反散射越嚴(yán)重。4. 光子能量越高，光電效應(yīng)截面越小。5. 在單原子分子氣體中如鹵素參加少量多原子分子氣體如CO2、H2O等時，電子的漂移速度有很大的增加。6. 氣體探測器的工作氣體應(yīng)盡量選擇吸附系數(shù)小的氣體。7. 在速度相同的情況下，電子的軔致輻射強度比a粒子、質(zhì)子等要大得多。& 重帶電粒子的電離能量損失率與靶物質(zhì)的原子序數(shù)及原子密度有關(guān)，高原子序數(shù)和高密度物質(zhì)具有較大的阻止本領(lǐng)。9. 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中降低雜質(zhì)的濃度Ni可提高耗盡層的厚度

7、。10. 相同速度入射的氘核和質(zhì)子，在同一靶物質(zhì)中氘核的電離能量損失率相同。三、名詞解釋每題3分，共12分1. 韌致輻射：2. 峰康比：3. 光電效應(yīng)：4. 射程:四、簡述題每題6分，共18分1. 什么叫能量歧離？引起能量歧離的本質(zhì)是什么？2. 簡述閃爍探測器的工作過程。3. 丫射線與物質(zhì)相互作用和帶電粒子與物質(zhì)相互作用的最根本的差異是什么？五、計算題每題10分，共30分1.粗測得到樣品的計數(shù)率為 1000mi n-1,本底計數(shù)率為250mi n-1，要求凈計數(shù)率的相對誤差 不大于0.01，問所要的測量最短總時間是多少？測量本底和樣品所需時間各為多少？2. 按照輻射防護的要求，輻射源需放在屏蔽

8、容器中，假設(shè)某一能量的丫射線在鉛中的線性吸收系數(shù)是0.5cm-1，要用多厚的鉛容器才能使容器外的丫強度減為源強的一半？3. 試計算24Na 2.76 MeV 丫在Nal(TI)單晶丫譜儀測到的能譜圖上，全能峰與康普頓邊緣之 間的相對位置。六、分析題(10分)氣體探測器是利用收集輻射在氣體中產(chǎn)生的電離電荷來探測輻射的探測器，因此也就是離子的收集器，如以下圖所示的是氣體探測裝置在恒定強度的輻射照射下外加電壓與電離電流 的關(guān)系，明顯可以看出有5個區(qū)段，試分析該曲線圖每個區(qū)段的名稱及其產(chǎn)生原因。第三套1、10MeV 的氘核與 10MeV 的電子穿過鉛時，它們的輻射損失率之比是多少？ 20MeV 的電子

9、穿過鉛時，輻射損失和電離損失之比是多少？2、 本底計數(shù)率是 500土 20min-1,樣品計數(shù)率是 750土 25min-1,求凈計數(shù)率及誤 差。3、對一個放射源進行測量，放射源減本底的計數(shù)率凈計數(shù)率nc 約80/min，本底計數(shù)率nb約為20/min,實測時只容許總測量時間T為1h,問欲得 到最正確結(jié)果，源和本底測量時間各應(yīng)是多少？源的計數(shù)率及其誤差是多少？4、試計算24Na-2.76MeV 丫在NalTI單晶丫譜儀測到的能譜圖上，康普頓邊緣 與單光子逃逸峰之間的相對位置。5、設(shè)電荷收集是完全的、電子學(xué)噪聲可忽略不計，求GeLi探測器對137Cs0.662MeVy射線的期望能量分辨率Ge中法

10、諾因子 F = 0.13, W0 =2.96eV。& 一塊單晶硅，其電阻率p =1000Q ,加上電壓后能否構(gòu)成一個探測器？ 一 塊絕緣體呢？說明理由7、按照輻射防護的要求，輻射源需放在屏蔽容器中，假設(shè)某一能量的丫射線在鉛中的線性吸收系數(shù)是0.5cm-1，要用多厚的鉛容器才能使容器外的 丫強度減為源 強的一半？第四套一、什么是帶電粒子的電離損失和輻射損失？其作用機制各是什么？ 10分二、康普頓散射是入射光子與原子的核外電子之間的非彈性散射， 為什么可以按 彈性散射來處理？ 10 分三、韌致輻射的產(chǎn)生機制是什么？韌致輻射的最大能量與入射帶電粒子 主要是 電子能量有什么關(guān)系？ 10分四、簡

11、述閃爍探測器的工作過程。 12分五、簡述丫譜儀的能量刻度。10分六、某一能量的丫射線在鉛中的線性吸收系數(shù)是 0.6cm-1，它的質(zhì)量吸收系數(shù)和 原子的吸收截面是多少？按防護要求， 源放在容器中， 要用多少厚度的鉛容器才 能使容器外的丫強度減為源強的1/1000?注：鉛的密度p =11.34g/cm3,質(zhì)量數(shù) A=207 , NA=6.023 X 1023/mol,ln10=2.3; 16 分七、試計算24Na-2.76MeVy在NaITl單晶丫譜儀測到的能譜圖上，康普頓邊緣 與單光子逃逸峰之間的相對位置。 16分八、測樣品 8min 得到計數(shù) 200 個，測本底 4min 得到計數(shù) 72 個，

12、求樣品凈計數(shù) 率及誤差。 16分第五套：1、將粒子的速度加速至光速的0.95時，粒子的質(zhì)量為多少？2、 經(jīng)多少半衰期以后，放射性核素的活度可以減少至原來的3%,1%,0.5%,0.01%?3、人體內(nèi)含18%的C和0.2% %的K。天然條件下14C與12C的原子數(shù)之比為1.2 1012， 14C的2 = 5730年；40k的天然豐度為0.0118%，其半衰期2 =1.26 109a。求體重為75Kg的人體內(nèi)的總放射性活度。4、90 Sr按下式衰變：90Sr,28.1a > 90丫_卻、90 Zr 穩(wěn)定試計算純90Sr放置多常時間，其放射性活度剛好與90Y的相等。5、1000cm3海水含有0

13、.4g K和1.8 10 ' g U。假定后者與其子體達平衡，試計算1000cm3海水的放射性活度。第六套1、實驗測得226 Ra的能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)由 J = 4.785MeV 95% 和 T.2 =4.602MeV 5%兩種粒子組成，試計算如下內(nèi)容并作出226 Ra衰變網(wǎng)圖簡 圖1子體222 Rn核的反沖能；2226 Ra的衰變能；3激發(fā)態(tài)222 Rn發(fā)射的 光子的能量。2、比擬以下核衰變過程的衰變能和庫侖位壘高度：234 4. 230234 12222234 16218Ut He+ Th ； Ut C+ Rn ；Ut 0+ Po。3、137CsT12 =30.17a經(jīng)：一衰變至子核激發(fā)

14、態(tài)的分支比強度 94.6%,該核 躍遷的內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)為=0.0976，IKIL =5.66，I I 0.260，試計算卩g137 Cs衰變時每秒發(fā)出的光子數(shù)。4、試計算一個235U核吸收一個熱中子發(fā)生裂變所產(chǎn)生的裂變能。核參數(shù)如下：0,1 1=8.071MeV ，92.2351= 40.916MeV ，56,141 - -79.980MeV ，36,92 產(chǎn)95.799MeV5、列出快中子與232Th的增殖反響式。6、地球外表海水總量約為1018噸，海水中氫原子數(shù)與氘原子數(shù)之比為 1:1.5 10 °，試計算海水中蘊藏的氘聚變能的總量用焦耳表示。第七套含答案一、簡答題：共_35_分1帶

15、電粒子與物質(zhì)發(fā)生相互作用有哪幾種方式？ 5分與原子核彈性碰撞；核阻止1分與原子核的非彈性碰撞；軔致輻射1分與核外電子彈性碰撞；1分與核外電子的非彈性碰撞；電離和激發(fā)1分正電子湮滅；1分2 氣體探測器兩端收集到的離子對數(shù)和兩端外加電壓存在一定的關(guān)系。具體如以下圖所示。 5分j o填空：I復(fù)合區(qū)1分n飽和區(qū)電離室區(qū) 1分m 正比計數(shù)區(qū) 1分IV 有限正比區(qū) 1分V G-M 區(qū) 1分 注：1有限區(qū)的0.5分3 通用閃爍體探頭的組成部件有那些？為什么要進行避光處理？ 5分答案要點1閃爍體1分、光學(xué)收集系統(tǒng) 1分硅油和反射層、光電倍增管1 分、2光電倍增管的光陰極 1分具有可見光光敏性 1分，保護光電倍

16、增管。4. PN結(jié)型半導(dǎo)體探測器為什么要接電荷靈敏前置放大器？ 5分答：由于輸出電壓脈沖幅度h與結(jié)電容Cd有關(guān)1分，而結(jié)電容Cd 1憶隨偏壓2分而變化，因此當(dāng)所加偏壓不穩(wěn)定時，將會使h發(fā)生附加的漲落，不利于能譜的測量；為解決該矛盾，PN結(jié)半導(dǎo)體探測器通常不用電壓型或電流型前置放大器，而是采用電 荷靈敏前置放大器。電荷靈敏放大器的輸入電容極大，可以保證C入>> Cd , 2分而C入是十分穩(wěn)定的，從而大大減小了Cd變化的影響?？梢员ＷC輸出脈沖幅度不受偏壓變化的影響。注1所有講述半導(dǎo)體探測器原理得1分5 衡量脈沖型核輻射探測器性能有兩個很重要的指標(biāo)，這兩個指標(biāo)是指什么？為什么半導(dǎo) 體探測

17、器其中一個指標(biāo)要比脈沖型氣體電離室探測器好，試用公式解釋？ 5分答案要點：第1問：能量分辨率1.5分和探測效率1.5分注：1答成計數(shù)率得1分第2問：心236：亦1分1 E6中子按能量可分為哪幾類？常用的中子探測方法有哪些？5分答案要點：第1問：快中子、熱中子、超熱中子、慢中子答對3個以上得1分第2問：核反沖法1分核反響法1分、活化法1分、核裂變法1 分7試定性分析，分別配以塑料閃爍體及NalT1閃爍晶體的兩套閃爍譜儀所測得0.662MeV 射線譜的形狀有何不同？ 5分答案：由于塑料閃爍體有效原子序數(shù)Z、密度J及發(fā)光效率3點得1分均低于NalT1閃爍晶體，對測得的 0.662MeV射線譜的形狀，

18、其總譜面積相應(yīng)的計數(shù)得 1分、 峰總比得1分、全能峰的能量分辨率得 1分均比NaIT1閃爍晶體差，甚至 可能沒有明顯的全能峰得1 分。注：抓住要點給分，1個要點1分二、證明題：共10 分1 試證明 光子的光電效應(yīng)是光子與原子整體相互作用，而不是與自由電子發(fā)生相互作 用。5分證明：假設(shè)光電效應(yīng)只與自由電子發(fā)生相互作用，那么應(yīng)該滿足動量和能量守恒定理。假設(shè)何光子能量 Ey =h U 得1分，動量Py=h U /c 得1 分；根據(jù)相互作用滿足能量守恒定理，那么電子能量Eb =h u =m:得1 分,電子動量Pb= hu /c Tx v 得 1 分；由于電子速度小于光子速度，所以P Py 得1分，動量

19、不守恒所以得證 丫光子的光電效應(yīng)是光子與原子整體相互作用。2. 5分利用誤差傳遞公式假設(shè)對某放射性樣品重復(fù)測量K次，每次測量時間t相同，測得的計數(shù)為N、N2,N 試證明計數(shù)率平均值的統(tǒng)計誤差為：匚.二匚N/t二n/Kt證明：n =N1 N2Nk得1 分kt因為NNNk具有統(tǒng)計誤差性,根據(jù)誤差傳遞公式，I2 =G2E2 認(rèn)2 f2得 1分 kt 1222aN1 =N1®n2 =N2Fnk =Nk,得1 分訂2 =d2N1 N2 Nkkt二2Nk得 1分kt所以得證二?二-n / kt 得1分三、計算題。共55 分1. 5分畫出以下圖輸出電路的等效電路，并標(biāo)明極性。答:2極性 2 分，只

20、要正確標(biāo)出和說明極性均得2分注：1只有極性沒有等效電路圖不得分2.乞分試計算充Ar脈沖電離室和正比計數(shù)器對5MeV :-粒子的最正確能量分辨率.取法諾因子F =0.3, Ar的平均電離能為 26.3eV解：對充Ar脈沖電離室：-2.360.3 26.35 106得 1.5分= 0.296% 得 1分或者E =2.36 Fw0E =2.36.0.3 26.3 5 106 得 1.5分= 14.823kev 得 1分沒有kev單位或者單位kev不對扣1分對充Ar正比計數(shù)器:= 2.36EF 0.682.36E:N。= 0.536%得 1分或者0.3 0.686 26.3 得 1.5分5 106.E

21、 =2.36. F0.68w°E =2.36. 0.3 0.68 26.3 5 106 得 1.5分 = 26.791 kev 得份沒有kev單位或者單位kev不對扣1分3.工分能量為1.50MeV的丫放射源放在鉛容器里，為了平安，必須使容器外的強度減小為原來的解：1/1000,試求容器壁至少需多厚。當(dāng) E =1.5Mev時,查表 im =0.0517cm-2/g,得 1分根據(jù)1二辰亠=l°emXm 得1分u 二 um r - 0.0517cm-2/g 11.34g / cm3 二 0.5862cmJ 得 1分x雖=皿得份卩 0.5862-11.78cm得 1 分或者：Xm

22、InhIIn 10000.0517得1分= 133.61g/cm，得 1 分結(jié)果沒有單位或者單位不對的扣1分 計算結(jié)果有不對的，每步扣掉一半的分4. 6_分當(dāng)單能：粒子被準(zhǔn)直得垂直于硅 P-N結(jié)探測器的外表時，單能 ：射線峰的中心位 于多道分析器的480道。然后，改變幾何條件使 :粒子偏離法線45°角入射，此時看到峰 漂移至460道。試求死層厚度以多道道址表示 。解：當(dāng)能量為損失 E的二粒子垂直入射時 二=0設(shè)二粒子在探測器死層內(nèi) 的能量為厶E那么探測器靈敏體積得到的能量為呂-厶E ：譜峰位在460道E。-厶E1=480G G代表能量刻度系數(shù)，沒寫不扣分得1分當(dāng)二=45°時

23、 死層內(nèi)能量損失為厶巳=王12匚巳得2分/ COS45探測器靈敏體得到的能量為&丄巳=E0 - 2 E1= 460G 得1分480-460G= .2 -1：巳得：巳-48.3G 得 1 分注：評分按步驟逐步進行。5. 6分本底計數(shù)率25計數(shù)/min,測量樣品計數(shù)率100計數(shù)/min,試求對給定總的測量時 間來說凈計數(shù)率精確度最高時的最優(yōu)比值樣品測量時間和本地測量時間之比；假設(shè)凈計數(shù)率的相對統(tǒng)計誤差為1%,測量總時間的最小值是多少？解:上_ nstb .；兀100二 25=2得2分: ts tb-ns nb10025- -=0.01100 -25tb =133mints=267 min得

24、 1 分T =tb - ts =400 min得 1 分沒有單位或者單位不對的扣掉1分；計算結(jié)果不對的，按步驟扣掉一半的分。6. 6分絕對峰效率為30%的Nal T1閃爍探測器，對57Co點源的122kev丫射線測量15min光電峰計數(shù)180000個。然后同樣的源置于離外表積為 314平 方毫米的SiLi探測器的外表為10 cm記錄60min得到一個譜。如果在 7.1kev的K X射線峰下面的計數(shù)為1200個，那么在這個能量時SiLi探測器的效率是 多少？對于57Co的特征X射線和丫射線的強度比X/ 丫分別為：對6.40kev的Ka 線為 0.5727，對 7.1kev 的 K 線為 0.78

25、61。解：依題意可得57Co源122kev的丫射線強度I 'C 源峰 t = N = 18000018000030% 15 60= 667 Bq 得 2分那么7.1kev的Kp X射線強度為lx = I 0.7861 =524Bq 得 1 分11 =-12八10cm23.14cm2210 cmTt二 0.00248 得1 分N =lx二源峰二幾何t 得1分 1200源峰 0.00248 524 60 60源峰=25.4%計算結(jié)果有不對的，每步扣掉一半的分7. 6分一丫放射源的活度A為1010貝克，假設(shè)該源各向同性地放出丫光子， 假設(shè)射到一個G-M計數(shù)管的丫光子數(shù)為10/s，該G-M計數(shù)

26、管輸出的脈沖數(shù)為104/s， 還該G-M計數(shù)管的分辨時間為20us求該G-M計數(shù)管的本征效率和總效率 解：no104461 -10 20 10一= 1.25 104/s 得2分v本征卑=1.25% 得2分10'總效率二為“10-6 得2分沒有經(jīng)過計數(shù)率修正：' 本征=1%得 2分7總效率帀=106得2分10計算結(jié)果不對的，按步驟扣掉這一步一半的分。8. 8分1.詳細(xì)分析2MeV 射線在閃爍體中可產(chǎn)生哪些次級過程？2. 并計算該Y射線在NalT1單晶譜儀的輸出脈沖幅度譜上，康普頓邊緣與 單逃逸峰之間的相對位置。3. 并畫出以下兩種情況下該射線在NaIT1單晶譜儀的輸出脈沖幅度譜圖

27、1NaIT1晶體為中等晶體時2NaIT1晶體為無限大晶體時解：1光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對效應(yīng)。全對得2分，不全者得1分2 單逸峰 E=2-0.511=1.249Mev 得 1 分散射光子最小能量ErEr1El7 1 -COSTmeC=0.227Mev0.511反沖電子最大能量即 康普頓邊緣Ee = E - E ' 2 -0.227 =1.773Mev 得1 分3中等晶體注：每標(biāo)對1個得0.5分4無限大晶體，畫對給全分9. 8分設(shè)在平行板電離室中粒子的徑跡如下圖,徑跡長度為L,假設(shè)沿徑跡各處的 單位路程上產(chǎn)生的離子對數(shù)N相等，且電子的漂移速度 W-，試求電子的電流脈沖。解：分三種情況

28、討論：1 當(dāng)t>-D時，即電子全部到達正極板，電子的電流脈沖I _=0 ；得2分We2當(dāng) 屮 -Los日時，即沒有電子到達正極板， 此時電子的電流脈沖：|e_=LN “W-W -JD得 2 分D -I cos vD3當(dāng)D仝箜t，即有局部電子到達負(fù)極板，此時電子的電流脈沖：W_W_電子可以看作時做勻速直線運動逐漸到達正極板的，根據(jù)運動規(guī)律得下面方程Leos t D - L cos 'W_ _ _ W_得 2 分L NN'解得已到達正極板得電子數(shù)：N'-N W Lcosr-D,還剩下電子數(shù): cos日L N-N'=L N-N'，此時電子的電流脈沖：(L

29、 NW?Leos)- Dcos日N)W _(得 2 分)第八套習(xí)題含答案第一章習(xí)題答案1.計算210Po放射源發(fā)射的：粒子E_. = 5.304MeV 在水中的射程。答：先求二粒子在空氣中的射程R0 =0.318E.5 =0.318 5.3041.5 = 3.88cm由Ri _ HRo耳 fAo對多種元素組成的化合物或混合物，因為與入射粒子的能量相比，原子間的化學(xué)鍵能可 以忽略，所以其等效原子量A = '、nj . Aii式中ni為各元素的原子百分?jǐn)?shù)。對空氣而言，A' -3.81，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，訂=1.226 10g cm"，所以R=3.2 10*R0對水而言 QA

30、JA =送 mAj = _ P1 + _ #16 = 2 i33在水中的射程JAR=3.2 10，R0 =3.2 10，2 3.88 = 24.8mP 0答:E e,max1 m0c2 2h、0.66210.511 2 0.662= 0.478MeV2.1MeV質(zhì)子在某介質(zhì)中的電離損失率為A，求相同能量的：粒子的電離損失率。答：Sion,、；Z：.ZP _ Z j "m：£ ； zp mp _ 4411 _ 16SgpV：.vpE ；E p1所以Sion. ：= 16A3.試計算137Cs E = 662 KeV射線發(fā)生康普頓效應(yīng)時，反沖電子的最大能量。么規(guī)律性的啟迪？ 讓

31、分別為 88.001KeV,7.111KeV,1.559KeV。答：137Cs的 射線能量為hi =0.662MeV，6.625 10 力137Z5=1.3310 少 Z5cm2對 Pb， Z =82，；K =88.001KeVrph =1.33 10災(zāi)82 5 =4.93 10,3cm2Ee =661.661 -88.001 =573.660KeV對 Fe, Z = 26，卞=7.111KeVbph =1.33x102 x(26 j =1.58x105cm2Ee =661.661 -7.111 =654.550KeV對 Al，Z =13，；K = 1.559 KeV二 ph =1.33 10

32、'213 5 = 4.938 10,7cm2Ee =661.661 -1.559 =660.102KeV5. 試證明光子只有在原子核或電子附近,即存在第三者的情況下才能發(fā)生電子對效應(yīng),而在真空中是不可能的。答：對光子能量E =2；動量P =。c由能量守恒，有2 2=T + + Te +2m0c =2mce c 22m0ch所以由此得到電子對的總動量2c2可見，P P，過剩的動量必須由原子核帶走。第二章習(xí)題答案1. 為什么射線在氣體中產(chǎn)生一對離子對平均消耗的能量要比氣體粒子的電離能大？ 答案：射線與氣體原子或分子的作用過程中，除使氣體原子或分子電離外，還可使其激 發(fā)而損失能量，這局部能量

33、包括在產(chǎn)生一對離子對平均消耗的能量中。2. 設(shè)一由二平行金屬板構(gòu)成的電極系統(tǒng)，極間距離2cm,內(nèi)充氬氣1.5大氣壓，二極板上加了 1000伏的電位差。問正離子 A 由正極外表漂移到負(fù)極外表所需時間為何？答案：正離子的漂移速度-E1000 2 cm2 atn V2= 4 =1.37漢 Ix =4.57漢 102 cm'sP1.51 s V cm atm_漂移時間2 4.57 102 =4.37ms3. 計算出如下圖電離室中在 a、b、c三處產(chǎn)生的一對離子因漂移而產(chǎn)生的I t >I建、Q t > Q -t以及Q Q -分別為何？假定所加電壓使電子漂移速度為105cm/s，正離子

34、漂移速度為 103cm/s。答案：對平板電離室而言I (t)二NeuIk II_(tH(在這里 N")。eu對a： I jt=旦一=0 ； Q 飛=0 ；d+eu*1.6江109><103TQ = 0。=0.8 106AI (t) =0Q t =0.8 10 46 t0 ： t ： 2ms；t - 2ms。t 2ms；t - 2ms。eu對b： I 7t4951.6 10 10= 0.8 104A(0 10"s)d2+七、 eu1.6 1049 103I (t):= 0.8 106A(0 1ms)d2Qt =0.810* t0 10七q"=0.8 10

35、J6 2 101.6 10,9(C)=e14519eQ 一 =0.8 101 10=0.8 10(C)二三2Q t = 0.8 10 46 t(0 1ms)亠16-349eQ =0.8 101 10=0.8 10(C) 一2+對(c)： |+(t)=0 ； Q+(t)=0 ； Q+=0。d(t)eud1.6 10 49 1052= 0.8 104 A+I (t) =0(0 ： t : 20"s)；(t - 20s )。Q t =0.8 10 14 tt 20s;亠14519Q>0.8 10一 2 10,1.6 10_C=e t _ 20s。4. 畫出以下各種輸出電路的等效電路，

36、并定性地畫出輸出電壓脈沖形狀，標(biāo)明極性及直 流電位。題4之圖答案：第一步：畫出回路電流方向，從電源正極到負(fù)極。并由電流方向確定輸出信號 的極性。以a為例，輸出為負(fù)極性。第二步：畫出等效電路，由輸出極性，確定等效電路的電流方向，如輸出為負(fù) 極性，那么電流方向向下。第三步：畫輸出電壓脈沖形狀，先確定無信號時的輸出端的直流電平，如a為 V0，在入射粒子入射時刻，產(chǎn)生一個負(fù)的脈沖信號。5. 有一累計電離室，每秒有104個粒子射入其靈敏體積并將全部能量損耗于其中。已知Ea=5.3MeV電離室內(nèi)充的純氬氣，試求出累計電離室輸出的平均電流1。=?答案：由4 5.3 1049010 = n0 N e=101.

37、6 10=3.22 10 A26.36. 在上題條件下，假設(shè)選擇輸出電路之R0 =10100，C0=20pf，問該電離室輸出電壓信號的相對均方根漲落為何？答案：輸出直流電壓幅度為V = l0 R0 =3.22V輸出電壓信號的相對均方根漲落 v 二.1 2R0C0n 1 2 1010 20 102 104 = 1.58 10 = 1.58%7. 為什么圓柱形電子脈沖電離室的中央極必須為正極？答案：圓柱形電子脈沖電離室作為電子脈沖電離室，而且，其輸出電壓脈沖幅度與離子 對生成位置不敏感，必須利用電子向中央極漂移所生成的感應(yīng)電流，所以，中央 極必須為正極。8. 試說明屏柵電離室柵極上感應(yīng)電荷的變化過

38、程。答案：設(shè)入射帶電粒子沿平行于極板方向入射，且離子對僅沿極板B 方位產(chǎn)生，即離子對產(chǎn)生于緊靠近極板B的位置，生成 N個離子對。此時，G上的感應(yīng)電荷為0。當(dāng)電子由極板 B向柵極G漂移過程中，G上感應(yīng)電荷逐漸增加，當(dāng)電子漂移到位子，在由 G -到G 過程中，柵極上的感應(yīng)電荷不變。當(dāng)電子由G向A的運動過程中，G上的感應(yīng)電荷由Ne逐漸降為0。9什么屏柵電離室的收集極必須是正極？答案：屏柵電離室的工作狀態(tài)為電子脈沖電離室，利用電子在極板間的漂移在外回路產(chǎn) 生輸出信號，所以收集極必須加上正電壓。10. 離子脈沖電離室與電子脈沖電離室的主要差異是什么？答案：對離子脈沖電離室，其輸出回路的時間常數(shù)R0C0

39、T ；對電子脈沖電離室，其輸出回路的時間常數(shù)T - : R0C0 I： T o11. 累計電離室所能測的最大幅射強度受何因素限制？脈沖電離室呢？答案：累計電離室所能測的最大幅射強度受線性工作范圍限制，且線性工作范圍與極板 間所加的工作電壓有關(guān)。對脈沖電離室，在滿足脈沖工作條件的根底上，即1 = n :2R0C0 n1R0 C0受脈沖重疊而引起的允許的計數(shù)率損失的限制。12. 為什么正比計器的中央絲極必須是正極？答案：只有當(dāng)正比計數(shù)器的中央絲極為正極時，電子才可能在向絲極運動過程中受外加電場的加速，進而在距絲極為r0的區(qū)域內(nèi)發(fā)生雪崩過程，這是正比計數(shù)器的最基本過程。13. 圓柱形電子脈沖電離室的

40、輸出電荷主要是由電子所奉獻，但在圓柱形正比計數(shù)器中輸出電荷卻主要是正離子的奉獻，這是什么原因？答案：對圓柱形電子脈沖電離室，其輸出信號是由入射粒子產(chǎn)生的初始離子對的電子向 中央正極漂移過程中，在極板上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷的奉獻，由于為圓柱形的電場非均 勻性，決定了其輸出脈沖幅度根本與電離發(fā)生的位置不靈敏。對圓柱形正比計數(shù)器中，雪崩過程僅發(fā)生在r0很小的區(qū)域內(nèi)，在r0區(qū)域以外的電子漂移對信號的奉獻完全可以忽略。在r0區(qū)域內(nèi)經(jīng)數(shù)量上放大的電子在向絲極飄逸的奉獻大約占1015%主要是經(jīng)放大后正離子在向陰極漂移所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷的奉獻。14. 有一充氬之正比計數(shù)器。試計算用它來測定200keV之能量時，所能到

41、達的最正確分辨率。答案：正比計數(shù)器的能量分辨率1.36 戸68N0式中N。為入射粒子在靈敏體積內(nèi)產(chǎn)生的離子對數(shù)3E 200 103N o7.60 10W 26.3F °.68=2.36取法諾因子F =0.30.30.68 =2.68 10, =2.68%7.60 10315. 設(shè)用正比計數(shù)器測:粒子強度，每分鐘計數(shù)5 X 105個。假設(shè)該正比計數(shù)器之分辨時間為3微秒，試校正計數(shù)損失。答案：真計數(shù)率5in卑05.128 1055 105上13 106016. 試說明有機自熄 G-M管在工作過程中總共有那些過程會導(dǎo)致有機分子的分解？答案：由于有機分子的激發(fā)原子M *的超前離解的特性，所有

42、產(chǎn)生M *的過程，均可導(dǎo)致有機分子的離解。在有機自熄G-M管中主要為：1. 雪崩過程中產(chǎn)生的M* ；2. 電荷交換過程中 A ： M M ： A ，M 在距陰極外表5 10_8cm前，由陰極拉出一個電子而成激發(fā)態(tài)的M*。17. 試說明G-M管陽極上感應(yīng)電荷的變化過程。答案：G-M管陽極上感應(yīng)電荷的變化對有機管和鹵素管略有不同，以有機管為例，可分為幾個階段：1. 在入射帶電粒子徑跡產(chǎn)生正負(fù)離子對的瞬間陽極呈電中性，電子很快漂移向 陽極過程中，陽極上的正感應(yīng)電荷增加，但數(shù)量很??；2. 電子雪崩過程開始，直到正離子鞘形成的過程中，電子很快向陽極運動，此 時，陽極上正感應(yīng)電荷增加，同時，此電荷流經(jīng)負(fù)載

43、電阻，快前沿的負(fù)脈沖，約占總輸出脈沖幅度的 10%到達陽極的電子與陽極上的正感應(yīng)電荷中和。陽極上留下與正離子鞘等量的負(fù)感應(yīng)電荷。3. 正離子鞘向陰極漂移，負(fù)感應(yīng)電荷流向陰極，同時。在外回路形成輸出信號。18. 什么鹵素管的陽極可以很粗？答案：由于鹵素管是靠工作氣體Ne的亞穩(wěn)態(tài)作為中介完成雪崩過程的，即電子能量積累到Ne的亞穩(wěn)態(tài)能級或第一激發(fā)態(tài)以前，很少發(fā)生非彈性碰撞而損失能量，具有低閾壓的特點，所以，陽極可以做得較粗。19. - G-M管能否探測 射線？ : G-M管能否探測一：射線。答案：兩者都是可以的，因為射線可以在一：G-M管的管壁、陰極及入射窗等處發(fā)生次級效應(yīng)，只要產(chǎn)生的次電子進入計數(shù)

44、管的靈敏體積，就可造成計數(shù)。由于記錄粒子的“窗厚度一般較薄，粒子也同樣能透過窗而被記錄。第三章習(xí)題答案1.試計算24Na的2.76MevV射線在Nal(T1)單晶譜儀的輸出脈沖幅度譜上，康普頓邊緣與單逃逸峰之間的相對位置。答案：康普頓邊緣，即最大反沖電子能量Eemax=h* 2 二2.76=2.53MeVe，max 1m°c210.5112h2 2.76單逃逸峰：Es 二 2.76 -0.511 二 2.25MeV2. 試詳細(xì)分析上題中射線在閃爍體中可產(chǎn)生哪些次級過程。答案：次級效應(yīng)：光電效應(yīng)(光電峰或全能峰)；康普頓效應(yīng)(康普頓坪)；電子對生成效應(yīng)(雙逃逸峰)。上述過程的累計效應(yīng)形

45、成的全能峰；單逃逸峰。以級聯(lián)過程(如 -等)為主的和峰。3. 當(dāng)入射粒子在蒽晶體內(nèi)損失 1MeV能量時，產(chǎn)生20300個平均波長為447nm的光子， 試計算蒽晶體的閃爍效率。o答案：波長為447nm =4470A的熒光光子的能量(A)124004470=2.77eV閃爍效率CnpE ph 2.77 20300 6h1 1064. 假設(shè)NaI(T1)晶體的發(fā)光時間常數(shù)為230ns,求一個閃爍事件發(fā)射其總光產(chǎn)額的99%需要多少時間？答案：閃爍體發(fā)光的衰減的指數(shù)規(guī)律0所以，一個閃爍事件發(fā)射其總光產(chǎn)額的99%需要時間:1 -e0 =0.99t = 0 ln 100 二 1.06s5試定性分析，分別配以塑料閃爍體及Nal(T1)閃爍晶體的兩套閃爍譜儀所測得0.662MeV 射線譜的形狀有何不同？答案：由于塑料閃爍體有效原子序數(shù)Z、密度t及發(fā)光效率均低于Nal(T1)閃爍晶體,對測得的0.662MeV射線譜的形狀，其總譜面積相應(yīng)的計數(shù)、峰總比、全能峰的能 量分辨率均比Nal(T1)閃爍晶體差，甚至可能沒有明顯的全能峰。6. 試解釋Nal(T1)閃爍探測器的能量分辨率優(yōu)于BGO閃爍探測器的原因，為何后者的探測效率要更高一些？答案：Nal(T1)閃爍探測器的能量分辨率優(yōu)于BGQ閃爍探測器是由于前者的發(fā)光效率明顯優(yōu)于后者，BFO僅為Na