核輻射探測作業(yè)答案

1、.第一章作業(yè)答案 在鋁中的射程3從重帶電粒子在物質(zhì)中的射程和在物質(zhì)中的平均速度公式，估算4MeV的非相對論粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是勻速的）所需的阻止時間（4MeV粒子在硅中的射程為17.8）。解：依題意慢化是均減速的，有均減速運動公式： 依題已知： 由 可得：這里 410MeV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的電子穿過鉛時，輻射損失率和電離損失率之比是多少？解： 由5能量為13.7MeV的粒子射到鋁箔上，試問鋁箔的厚度多大時穿過鋁箔的粒子的能量等于7.0MeV?解：13.7MeV的粒子在鋁箔中的射程，7.0MeV粒子在鋁箔中的射程之差即為穿

2、過鋁箔的厚度d由6當(dāng)電子在鋁中的輻射損失是全部能量損失的1/4時，試估計電子的動能。27MeV的電子在鋁中的總能量損失率是多少？解：不考慮軌道電子屏蔽時考慮電子屏蔽時7.當(dāng)快電子穿過厚為0.40的某物質(zhì)層后，其能量平均減少了25%.若已知電子的能量損失基本上是輻射損失，試求電子的輻射長度。解：8能量為1.25MeV的放射源放在鉛容器里，為了安全，必須使容器外的強度減小為原來的1/4000,試求容器壁至少需多厚。解： 查附錄6表并用內(nèi)插法得1.25MeV的射線在鉛中的質(zhì)量系吸收數(shù)而所以 9一準直的光子束，能量為2.04MeV,穿過薄鉛片，在200方向測量次級電子，求在這個方向發(fā)射的光電子和康普頓

3、反沖電子的能量是多少？（鉛的Bk88.1keV,Bl=15keV）.解：光電子能量K層L層的能量分別為康普頓電子能量：已知 11. 一個2MeV的光子射在探測器上，遭受兩次相繼的康普頓散射逃離。若兩次散射的散射角度分別是 ，沉積在探測器中的反沖電子的總能量是多少？解：由 得出： 所以探測器中沉積能量為：第二章作業(yè)答案1 活度為的14C射線源（射線的平均能量為50keV）置于充Ar的4電離室內(nèi)，若全部粒子的能量都消耗在電離室內(nèi)，求飽和電流是多少？解：飽和電流I飽和e=(由于是4電離室,且電離室對的本征效率100，因此總100)。2 極間距離為5，具有150pF電容的平行版電離室工作在電子靈敏方式

4、。計算離陽極2處形成1000個離子對產(chǎn)生的脈沖幅度？解：對于平行版電離室，電子對脈沖幅度的貢獻為依題意 x0=2,d=5,c=150pF,N0=1000,e=1.610-19c.4一個具有比較好的信噪比特性的放大器給定10mV的最小輸入脈沖。如果測量500keV的X射線，在一個具有200pF的充Ar正比計數(shù)管中需要多大的氣體放大因子？解：正比計數(shù)管脈沖 依題已知 10mV，c200pF e1.610-19c氬氣的平均電離能W26.4ev.Ex=500kev=5105ev補充題1 當(dāng)G-M計數(shù)管的窗厚加60mg/cm2時，的計數(shù)率減少一半。試求這種放射源發(fā)射的射線的最大能量是多少？解：根據(jù)射線吸

5、收規(guī)律，窗厚為xm時進入G-M管靈敏體積內(nèi)的強度為窗厚以后，穿過窗進入G-M管靈敏體積的射線強度為計數(shù)減少一半，即得從而得到又由最后得到補充題2：用錮（In）片活化法測量熱中子通量密度，已知銦片s=42,xm=100mg/cm2, 錮中115In的豐度為95.7%，熱中子活化截面145b。將銦片放在中子場中照射6小時后取出，等待20分鐘開始測量116In的放射性，測量10分鐘測得計數(shù)率為164000cps，求照射的熱中子通量密度。（ 116mIn的半衰期為54.1分，116In半衰期為14.1秒）解：活化反應(yīng)為115In(n,)116mIn根據(jù)題意知，銦片內(nèi)的115In的核素為分鐘推出10分鐘

6、測得的總計數(shù)為 補充題3電容為10PF的沖氬氣的脈沖電離室，前置放大器的噪聲約20MV，輸入電容20PF（忽略分布電容）。若認為信噪比小于5就無法測量了，求該電離室能夠測量的粒子最低能量。解：由脈沖電離室輸出脈沖幅度依題意補充題4死時間分別為30和100的探測器A和B，若B探測器的死時間漏計數(shù)率是A探測器死時間漏計數(shù)率的兩倍，求應(yīng)測的計數(shù)率是多少？解：由依題意第三章作業(yè)答案2使用一個完全耗盡了的0.1mm厚的硅探測器，若偏壓大到足夠使載流子速度處出飽和，估算電子和空穴的最大收集時間。解：在室溫（300K）時電子和空穴的飽和速度V=8106.s-13.當(dāng)粒子被準直得垂直于金硅面壘探測器的表面時，

7、241Am刻度源的主要射線峰中心位于多道分析器的461道。然后改變幾何條件，使粒子偏離法線350角入射，此時，峰位移到449道，試求死層厚度（以粒子粒子能量損失表示）。解：當(dāng)能量為損失E0的粒子垂直入射時 0 設(shè)粒子在探測器死層內(nèi)的能量為E1則探測器靈敏體積得到的能量為（E0-E1）譜峰位在461道 當(dāng)350時 死層內(nèi)能量損失為E21.22E1探測器靈敏體得到的能量為（E0-E2）E0-1.22E1譜峰位449道則粒子兩個角度入射探測器靈敏體積分別得到的能量的差為E461449（E0-E1）（E0-E2）12E0E1- E0+1.22E1=0.22E1 所以E1道3. 試就以下條件畫出硅面壘探

8、測器的期望微分脈沖幅度譜：（a） 5MeV入射粒子，探測器的耗盡深度大于粒子的射程。（b） 5MeV粒子，探測器的耗盡深度為粒子射程之半。（c） 情況同（a），但5MeV粒子已經(jīng)經(jīng)過一塊吸收體，其厚度等于該物質(zhì)中射程的一半。解：根據(jù)射程方程 R3.2104(0.2850.005E)E（a） 相應(yīng)能譜峰位能量=5.3Mev(c) 當(dāng)=5Mev時 0.0050.0250.285R3.21040.285E3/2先經(jīng)過R厚物質(zhì)后，穿過探測器內(nèi)的粒子能量由得（b） 相應(yīng)的能量為由于探測效率不變，因此峰面積應(yīng)該相等，只是峰位改變。5一個Ge（Li）探頭相對于標(biāo)準7.62cm6.62cm的NaI(T1)閃爍

9、體有8的光電峰效率。求對于距探測器40處一個3.7107Bq的60Co點源的1.33MeV全能峰計數(shù)率。解：已知相對峰8%,h2=40cm對于h1=25cm的60Co的1.33MeV源峰1.210-310-2=9.610-5又源峰本征峰 本征峰Ge（Li）對于1.33MeV的本征峰效率現(xiàn)在h240cm，源峰本征峰6 本征層厚度為3mm的一個380mm2的平面Ge（Li）探測器對距它表面100處0.25MBq的137Cs射線源測量5min所得的全能峰、單逃逸峰、雙逃逸峰下面的計數(shù)（R）。解：已知峰總比R，依R=Np/N總源峰/絕對本征峰/本征查表得對622KeV射線Ge的則全能峰內(nèi)計數(shù)N全npt

10、=At=2.5105(s-1)560(s)=216750137Cs發(fā)射662kev射線，662kev1.022kev,不可能與Ge發(fā)生電子對產(chǎn)生效應(yīng)，故無單逃逸峰和雙逃逸峰。7 絕對峰效率為38的NaI（T1）閃爍探測器，對57Co源的122kev射線測量15min光電峰計數(shù)146835個。然后同樣的源置于離表面積為3600m的Si(Li)探測器的表面為10記錄60得到一個譜。如果在7.1kev的KX射線峰下面的計數(shù)為932個，那么在這個能量時Si(Li)探測器的效率是多少？（對于57Co的特征X射線和射線的強度比X/分別為：對6.40kev的K線為0.5727，對7.1kev的K線為0.78

11、61。解：依題意可得57Co源122kev的射線強度則7.1kev的KX射線強度為8.比較比Si材料和用Ge材料做成的探測器由于電子空穴對的統(tǒng)計漲落對分辨率的影響。如果除了統(tǒng)計漲落外，所有其他因素對譜線寬度的貢獻為5kev，那么對Si和Ge來說，探測多大能量的粒子才會形成20kev的線寬？解：補充題140.8mm金硅面壘探測器測能譜時，當(dāng)E0時相應(yīng)于零道，對241Am的5.486MeV的粒子譜峰位于116道，如果重離子能量為21.00MeV譜峰被記錄在402道，求脈沖幅度虧損是多少（已知前置放大器的輸入電容為10PF）。解：依題意，能量刻度曲線（直線）的截距為0即EKD K為斜率由5.486M

12、eV=K116得K5.486/116=0.0473MeV/道對于E21.00MeV應(yīng)該在D21.00/0.0473=444(道)實測在402道則能量虧損為E（444402）0.0473=1.9876MeV脈沖幅度虧損為第四章作業(yè)答案1. NaI(T1)閃爍體的衰變時間（即衰變常數(shù)倒數(shù)）為230ns，忽略光電倍增管引入的任何時間展寬，求閃爍探測器陽極電路時間常數(shù)為10，000和1000ns時的電壓脈沖幅度。解：Vmax=（0/C）（RC/）-/（RC-） 當(dāng)RC=10ns時Vmax=（0/C）（10/230）-230/（10-230）=3.7710-2（0/C） 當(dāng)RC=100ns時Vmax=（

13、0/C）（100/230）-230/（100-230）=0.290/C當(dāng)RC=1000ns時Vmax=（0/C）（1000/230）-230/（1000-230）=0.6450/C3 在NaI(T1)中2MeV射線相互作用的光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)的截面比為1：20：2，入射到NaI(T1)中的2MeV射線的脈沖幅度譜給出的峰總比是小于、大于還是近似等于1/23?解：R大于1/23 ， 由于康普頓散射和電子對產(chǎn)生效應(yīng)的累計效應(yīng)的脈沖也會對全能峰內(nèi)計數(shù)有貢獻4 計算24Na2.76MeV射線在NaI(T1)單晶譜儀測得的能譜圖上的康普頓邊緣與單光子逃逸峰之間的相對位置。試詳細解釋射線在N

14、aI(T1)閃爍體中產(chǎn)生那些次級過程（一直把能量分解到全部成為電子的動能）？解：單逸峰 E=2.76-0.511=2.249Mev 康普頓峰 EmaxEr（1meC22Er）2.526Mev 光電效應(yīng)光電子康普頓效應(yīng) 電子對效應(yīng)4. 如果一個NaI(T1)閃爍探測器對137Cs射線(0.662MeV)的能量分辨率是7%,計算它對22Na的1.28MeV射線的能量分辨率。解：由于2 為常數(shù)所以 2正比于 且很小可以忽略當(dāng)Er0.662Mev時7當(dāng)Er1.28Mev時5補充題：1 試定性分析朔料閃爍體與NaI(T1)所測0.662MeV的譜型有什么不同。若C發(fā)光0.13,而遠型P、M管的光收集效率

15、0.35,D1的光電子收集效率接近100，光陰極的量子效率0.22,求NaI(T1)對0.662MeV的能量分辨率。解：由與物質(zhì)幾率與原子序數(shù)的關(guān)系知道，朔料閃爍探測器的朔料閃爍體是碳氫化合物，原子序數(shù)很低，0.662MeV的射線只能與它發(fā)生康普頓散射，所以只有康普頓連續(xù)譜。而NaI(T1)閃爍譜儀測的0.662MeV的譜，除了康普頓連續(xù)譜外還有117Cs的子體137Ba的KX射線峰，反散射峰和全能峰。NaI(T1)對0.662MeV的全能峰能量分辨率為：第二項和第三項對的貢獻均為4。第一項：由則第一項貢獻為2. 求NaI(T1)閃爍探測器的輸出脈沖幅度，若Er1MeV全部損失在NaI(T1)中，發(fā)光效率0.15,光收集效率0.5,光陰極效率0.2,D1收集效率0.8,=2.5,R=100K,C=100PF解：第七章作業(yè)答案1. 設(shè)測量樣品的平均計數(shù)率是5計數(shù)/s,使用泊松分布公式確定在任1s內(nèi)得到計數(shù)小于或等于2個的概率。解：在1秒內(nèi)小于或等于2的概率為：2 若某時間內(nèi)的真計數(shù)值是100，求得到