核輻射探測(cè) 期末復(fù)習(xí)資料A

1、核技術(shù) 探測(cè)復(fù)習(xí)材料一、簡(jiǎn)答題：（共 35 分）1帶電粒子與物質(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(cè)器兩端收集到的離子對(duì)數(shù)和兩端外加電壓存在一定的關(guān)系。具體如下圖所示。（5分） 填空: 復(fù)合區(qū)（1分）飽和區(qū)（電離室區(qū)）（1分） 正比（計(jì)數(shù)）區(qū)（1分） 有限正比區(qū) （1分） 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(jìn)行避光處理？（5分） 答案要點(diǎn)1）閃爍體（1分）

2、、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(hù)光電倍增管。4PN結(jié)型半導(dǎo)體探測(cè)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 隨偏壓（2分）而變化，因此當(dāng)所加偏壓不穩(wěn)定時(shí)，將會(huì)使h發(fā)生附加的漲落，不利于能譜的測(cè)量；為解決該矛盾，PN結(jié)半導(dǎo)體探測(cè)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

3、變化的影響。 注）1所有講述半導(dǎo)體探測(cè)器原理得1分5衡量脈沖型核輻射探測(cè)器性能有兩個(gè)很重要的指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)是指什么？為什么半導(dǎo)體探測(cè)器其中一個(gè)指標(biāo)要比脈沖型氣體電離室探測(cè)器好，試用公式解釋？（5分） 答案要點(diǎn)：第1問： 能量分辨率（1.5分）和探測(cè)效率（1.5分） 注：1）答成計(jì)數(shù)率得1分 第2問： （1分） （1分） 6中子按能量可分為哪幾類？常用的中子探測(cè)方法有哪些？（5分） 答案要點(diǎn)：第1問：快中子、熱中子、超熱中子、慢中子 答對(duì)3個(gè)以上得1分 第2問：核反沖法（1分）核反應(yīng)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NaI(T1)閃爍晶體的兩套閃爍

4、譜儀所測(cè)得0.662MeV g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)、密度及發(fā)光效率（3點(diǎn)得1分） 均低于NaI(T1)閃爍晶體，對(duì)測(cè)得的0.662MeV g射線譜的形狀，其總譜面積相應(yīng)的計(jì)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NaI(T1)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(diǎn)給分，1個(gè)要點(diǎn)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(dòng)量和能量守恒定理。假如何光子能量E=h（得1分）,動(dòng)量P

5、=h/c（得1分）；根據(jù)相互作用滿足能量守恒定理，則電子能量E=h=mc2（得1分），電子動(dòng)量P=（h/c2）×v（得1分）； 由于電子速度小于光子速度，所以 PP（得1分），動(dòng)量不守恒所以得證光子的光電效應(yīng)是光子與原子整體相互作用。2（5分）利用誤差傳遞公式 若對(duì)某放射性樣品重復(fù)測(cè)量K次，每次測(cè)量時(shí)間t相同，測(cè)得的計(jì)數(shù)為N1、N2，Nk,試證明計(jì)數(shù)率平均值的統(tǒng)計(jì)誤差為：證明： 三、計(jì)算題。（共 55 分）1. （5分）畫出下圖輸出電路的等效電路，并標(biāo)明極性。答：評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1）等效電路圖3分 具體分配，電流源、電容、電阻位置正確各得1分 2）極性 2分，只要正確標(biāo)出和說明極性均得2分

6、 注：1) 只有極性沒有等效電路圖不得分 2.（5分）試計(jì)算充Ar脈沖電離室和正比計(jì)數(shù)器對(duì)5MeV 粒子的最佳能量分辨率.(取 法諾因子,Ar的平均電離能為26.3eV)解：對(duì)充Ar脈沖電離室： 對(duì)充Ar正比計(jì)數(shù)器：3（5分）能量為1.50MeV的放射源放在鉛容器里，為了安全，必須使容器外的強(qiáng)度減小為原來的1/1000,試求容器壁至少需多厚。解：4.（6分）當(dāng)單能粒子被準(zhǔn)直得垂直于硅P-N結(jié)探測(cè)器的表面時(shí)，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(shí)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E0的粒子垂直入射

7、時(shí) 0 設(shè)粒子在探測(cè)器死層內(nèi)的能量為E1則探測(cè)器靈敏體積得到的能量為（E0-E1）譜峰位在460道 E0-E1=480G (G代表能量刻度系數(shù)，沒寫不扣分) （得1分）當(dāng)450時(shí) 死層內(nèi)能量損失為E2 （得2分）探測(cè)器靈敏體得到的能量為（E0-E2）= 460G （得1分）(480-460)G= 得： （得1分）注：評(píng)分按步驟逐步進(jìn)行。5 （6分）本底計(jì)數(shù)率25計(jì)數(shù)/min,測(cè)量樣品計(jì)數(shù)率100計(jì)數(shù)/min,試求對(duì)給定總的測(cè)量時(shí)間來說凈計(jì)數(shù)率精確度最高時(shí)的最優(yōu)比值樣品測(cè)量時(shí)間和本地測(cè)量時(shí)間之比;若凈計(jì)數(shù)率的相對(duì)統(tǒng)計(jì)誤差為1，測(cè)量總時(shí)間的最小值是多少？解：沒有單位或者單位不對(duì)的扣掉1分；計(jì)算結(jié)果

8、不對(duì)的，按步驟扣掉一半的分。6. （6分）絕對(duì)峰效率為30的NaI（T1）閃爍探測(cè)器，對(duì)57Co點(diǎn)源的122kev射線測(cè)量15min光電峰計(jì)數(shù)180000個(gè)。然后同樣的源置于離表面積為314平方毫米的Si(Li)探測(cè)器的表面為10記錄60min得到一個(gè)譜。如果在7.1kev的KX射線峰下面的計(jì)數(shù)為1200個(gè)，那么在這個(gè)能量時(shí)Si(Li)探測(cè)器的效率是多少？（對(duì)于57Co的特征X射線和射線的強(qiáng)度比X/分別為：對(duì)6.40kev的K線為0.5727，對(duì)7.1kev的K線為0.7861。）解：依題意可得57Co源122kev的射線強(qiáng)度則7.1kev的KX射線強(qiáng)度為7. （6分）已知一放射源的活度A為1

9、010貝克，假設(shè)該源各向同性地放出光子，假設(shè)射到一個(gè)G-M計(jì)數(shù)管的光子數(shù)為106/s，該G-M計(jì)數(shù)管輸出的脈沖數(shù)為104/s，還已知該G-M計(jì)數(shù)管的分辨時(shí)間為20us,求該G-M計(jì)數(shù)管的本征效率和總效率。解：計(jì)算結(jié)果不對(duì)的，按步驟扣掉這一步一半的分。8. （8分）1.詳細(xì)分析2MeV g射線在閃爍體中可產(chǎn)生哪些次級(jí)過程?2.并計(jì)算該g射線在NaI(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(duì)位置。3.并畫出下列兩種情況下該g射線在NaI(T1)單晶譜儀的輸出脈沖幅度譜圖1)NaI(T1)晶體為中等晶體時(shí) 2)NaI(T1)晶體為無限大晶體時(shí)解：1）光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對(duì)效應(yīng)。（全對(duì)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= 反沖電子最大能量即康普頓邊緣 （得1分） 3)中等晶體 注：每標(biāo)對(duì)1個(gè)得0.5分4）無限大晶體，畫對(duì)給全分9. （8分）設(shè)在平行板電離室中粒子的徑跡如圖所示,徑跡長(zhǎng)度為L(zhǎng),假設(shè)沿徑跡各處的單位路程上產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)N相等,且電子的漂移速度W,試求電子的電流脈沖。LD解：分三種情況討論：1）當(dāng)時(shí)，即電子全部到達(dá)正極板，電子的電流脈沖；（得2分）2）當(dāng)時(shí)，即沒有