放療物理學(xué)習(xí)題集解答

1、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本概念：原子，原子核，原子質(zhì)量及能量單位，軌道電子，原子能級，核力，原子核能級，粒子輻射，電磁輻射，波動(dòng)模型，量子模型問答題：1. 請選擇原子核半徑的正確數(shù)量級？a.10-8m b. 10-9m c. 10-10m d. 10-11me. 10-12m f. 10-13m g. 10-14m h. 10-15m2. 原子的半徑大約為10-10m 2. 電子電荷的符號是什么？其電量是多少庫侖？答：電子電荷的符號是e，電量是1.602×10-19C3. 質(zhì)子電荷的符號是什么？其電量是多少庫侖？答：質(zhì)子的符號是p，電量是1.602×10-19C4. 在描述原子時(shí)下列符號

2、：A、Z和X各代表什么？答：，A代表質(zhì)量數(shù)，Z代表原子序數(shù)，X代表元素5. 質(zhì)量數(shù)、原子序數(shù)、原子量的定義是什么？答：質(zhì)量數(shù)定義為核子即原子核的中子和質(zhì)子的數(shù)目，原子序數(shù)即是原子核內(nèi)的質(zhì)子的數(shù)目（或核外的電子數(shù)目），原子量：用amu表示的原子的質(zhì)量就叫做原子量。1amu定義為碳同位素原子核質(zhì)量的，因此原子核質(zhì)量定為12amu，1amu=1.66×10-27kg6. 核素、同位素、同量異位素、同中子異荷素、同質(zhì)異能素的定義是什么？答：核素：任何特定中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)，及特定的能態(tài)（一般為基態(tài)）的原子核同位素：質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素同量異位素：兩個(gè)元素的同位素具有相同質(zhì)量稱其為同量異位

3、素同中子異荷素：中子數(shù)相同、質(zhì)子數(shù)不同的原子同質(zhì)異能素：中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同，但能態(tài)不同的同種核素7. 在放射衰變中，中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之比對同位素的穩(wěn)定性有什么影響？答：對于輕核，中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)相等的核素較穩(wěn)定。對于重核，由于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)增多，相互間的庫侖斥力增大，要保證原子核穩(wěn)定，就需要有更多的中子來增加相互間的核吸引力。當(dāng)Z（質(zhì)子數(shù)）增大到20以上時(shí)，穩(wěn)定原子核中中子與質(zhì)子的比率將大于1，且隨Z的增大而增大。8. 一個(gè)原子質(zhì)量單位是什么？答：原子質(zhì)量單位用amu表示，1amu定義為碳同位素原子核質(zhì)量的，因此原子核質(zhì)量定為12amu，1amu=1.66×10-27kg9. 阿伏伽德羅常

4、數(shù)的定義是什么？答：阿伏伽德羅常數(shù)定義是0.012千克碳12中包含的碳12的原子的數(shù)量。阿伏伽德羅常數(shù)用于代表一摩爾物質(zhì)所含的基本單元（如分子或原子）之?dāng)?shù)量，而它的數(shù)值為： NA = 6.022×1023 mol-110. 根據(jù)原子量推導(dǎo)出任意同位素的原子數(shù)/克、克/原子、電子數(shù)/克。答：原子數(shù)/克= NA/AW克/原子= AW /NA電子數(shù)/克= NA×Z/ AW11. 質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式是什么？答：E=mc212. 一個(gè)原子質(zhì)量單位相當(dāng)于多少焦耳的能量，多少M(fèi)ev?答：1amu=1.66×10-27kg1ev=1.602×10-19C×

5、1V=1.602×10-19JE=mc2 = (1.66×10-27)kg×(3×108)2 J=14.94×10-9 J1amu=14.94×10-9 J/（1.602×10-19J）=931Mev13. 根據(jù)原子質(zhì)量數(shù)，請計(jì)算12C和2H的束縛能。表2-14-1 用于以下計(jì)算題的原子質(zhì)量單位表（amu）原子amu原子amu電子0.00054860C059.933813質(zhì)子60Ni59.930787中子1.00866590Y89.9071631H1.00782590Sr89.9077472H2.014102125I124.

6、9045783H3.01605125Te124.9045783He3.016036131I130.9061274He4.002603131Xe130.90508512C12.000000137Ba136.90550014C14.003242137Cs136.90677014N14.003074192Ir191.96270032P31.973910192Os191.96097032S31.972074198Au197.96823140K39.964000198Hg197.96675640Ar39.962384206Pb205.97446840Ca39.962589222Rn222.0176104

7、0K41.962406226Ra226.02543842Ca41.958625234Th234.043636238U238.050081914. 原子中任意殼層上軌道電子數(shù)目的最大值是什么？答：某一軌道上電子的最大數(shù)目由公式2n2確定，n是軌道數(shù)。15. 試用K、L、M、N殼層概念描述原子能級？答：根據(jù)泡利不相容原理，在原子中不能有兩個(gè)電子處在同一狀態(tài)，也就是說，不能有兩個(gè)電子具有完全相同的四個(gè)量子數(shù)。在原子中具有n量子數(shù)的電子構(gòu)成一個(gè)殼層，n=1,2,3,4,5,6,7的各層分別被稱為K,L,M,N,O,P,Q層，每個(gè)殼層最多可以容納2n2個(gè)電子。在一個(gè)殼層內(nèi)，具有相同l量子數(shù)的電子構(gòu)成一個(gè)

8、次殼層，l=0,1,2,3,4,5,6的各次殼層分別用符號s，p，d，f，g，h，i表示，每個(gè)次殼層最多可以容納2（2l+1）個(gè)電子。16. 核力的作用范圍是多少米？答：核力是當(dāng)核子之間的距離小于核直徑（10-14m）時(shí)才會起作用的短程力。17. 用核勢壘、核力和量子力學(xué)解釋冷聚變。18. 光速、頻率、與波長三者的關(guān)系公式是什么？舉例說明。答：光速c=頻率v 波長19. 能量、普朗克常數(shù)與頻率三者的關(guān)系公式是什么？舉例說明。答：E=hv，h是普朗克常數(shù)（6.62×10-34）J·s20. 根據(jù)18、19題的公式，請推導(dǎo)出光子能量與波長的關(guān)系。答：E=hc/21. 一光子能量

9、為15eV，其波長為多少米？答：1ev=1.602*10-19JE=15*1.602*10-19J=hc/E=6.62*10-34*3*108/(15*1.602*10-19)=8.264*10-10m22. 頻率為3000MHz的光子的波長為多少米/答：c=v=c/v=(3*108)/(/3000*106)m=0.1m23. 能量為1MeV、10MeV、15MeV、20MeV、的光子的波長分別是多少米？答：1eV=1.602*10-19JE=h*c/=h*c/E24. 能量為100KeV、1MeV、10MeV、20MeV、的光子的頻率分別是多少赫茲？答：1eV=1.602*10-19JE=h

10、vv=E/h25. 3H原子的束縛能是多少？（查amu表）26. 2H原子的束縛能是多少？27. 1×10-10J等于多少eV?答：1eV=1.602*10-19J1×10-10J/(1.602*10-19J)=0.624*109eV28. 100eV等于多少J？答：1eV=1.602*10-19J29. 能量為10-3J的光子，其頻率是多少？答： E=hvv=E/h30.鎢（Z=74）的原子能級為：K=69.525KeV,L1=12.098KeV, L2=11.5441KeV, L3=10.204KeV,M1=2.820KeV,M2=2.575KeV,M3=2.281Ke

11、V,N1=0.595KeV,O3=0.036KeV。理論上鎢最可能發(fā)射的特征光子的能量是多少？由L3到K的1輻射的能量是多少？由M3到K的3輻射的能量是多少？31.將鎢原子的一個(gè)K層電子移走，需要多少能量？32.原子K層束縛能相當(dāng)于多少kg質(zhì)量？33.如果60Co衰變?yōu)?0Ni時(shí)，快速釋放出1.17MeV和1.33MeV的光子，粒子獲得多少M(fèi)eV的能量？核衰變和放射性基本概念：放射性 衰變常數(shù) 活度 半衰期 平均壽命 放射系 放射平衡 問答題：1. 放射性采樣，5秒鐘有3500,000次衰變，求其活度為多少Bq，Ci，mCi，Ci？答：1Bq=每秒鐘衰變一次=1dps3500000/5=700

12、0000 Bq1 Ci=3.7*1010decay/s（dps），即每秒鐘衰變3.7*1010次1 mCi=10-3 Ci，1Ci=10-6 Ci2. 若60Co的活度為9500Ci，那么經(jīng)過3年7個(gè)月12天后其活度為多少？答：60Co的半衰期T1/2=5.26y，衰變常數(shù)=0.693/ T1/2A=A0e-t，A0為初始放射活度3. 若137Cs源等效為24.5mg226Ra，那么經(jīng)過7年8個(gè)月20天后它將等效為多少鐳？答：鐳Ra的半衰期T1/2是1622年，衰變常數(shù)=2/ T1/2=0.693/ T1/2A=A0e-t，A0為初始放射活度4. 10000Ci的60Co源有多少個(gè)60Co放射

13、性原子？其質(zhì)量為多少克？答：=10000Ci =5.27a=1.665×108 s 源的質(zhì)量，其中為阿伏伽德羅常數(shù)，為質(zhì)量數(shù)，60Co的質(zhì)量數(shù)為605. 35mCi的137Cs源有多少個(gè)137Cs放射性原子？其質(zhì)量為多少克？6. 60Co原子的平均壽命是多長？答：平均壽命Ta=1.44 T1/260Co的半衰期T1/2=5.26y7. 137Cs原子的平均壽命是多長？8. 60Co、137Cs和226Ra的原子數(shù)/克分別是多少？答：原子數(shù)/克= NA/AWAW是原子量9. 60Co、137Cs和226Ra的衰變常數(shù)K分別是多少？答：衰變常數(shù)=0.693/ T1/2T1/2是半衰期60

14、Co的半衰期是5.26y，137Cs 的半衰期是30.16年，226Ra的半衰期是1622年10. 若99Mo半衰期為67小時(shí)，其衰變產(chǎn)物99Tc半衰期為6小時(shí)，如果在100mCi的反應(yīng)堆中有89%的99Mo衰變成99Tc，那么12小時(shí)后，99Tc的活度是多少？11. 一個(gè)226Ra樣本與其衰變產(chǎn)物222Rn處于長期平衡狀態(tài)，若226Ra的活度為1mCi，則樣本中有多少222Rn原子？12. 若地球上有X Ci的238U，則地球上會有多少Ci的226Ra？13. 假設(shè)母放射性核素P以80%的效率衰變成子產(chǎn)物D，且D的半衰期為P半衰期的1/2，在平衡狀態(tài)下，D與P的活度之比是多少？14. 如果2

15、26Ra與其衰變產(chǎn)物222Rn處于平衡，那么活度為1mCi的226Ra中有多少218Po原子（218Po半衰期為3.05分鐘）15. 60Co半衰期為5.26年，衰變到1/10用多少年？16. 一放射源活度為74mCi，半衰期為100天，經(jīng)過34天6小時(shí)4分10秒后，其活度為多少Bq？17. 137Cs半衰期為30年，衰變到1/10用多少年？18. 一放射性元素衰變常數(shù)為0.0015/周，求每秒、每天、每月、每年的衰變常數(shù)是多少？19. 226Ra半衰期為1600年，其原子壽命為多少年？20. 一放射性原子衰變常數(shù)為0.01/周，其半衰期是多少秒、天、周、月、年？21. exp（2）的數(shù)值為多

16、少？在處理放射衰變問題時(shí)，是如何運(yùn)用它的？22. 若母核和子核處于平衡態(tài)，且母核半衰期是子核的15倍，則子核與母核原子數(shù)之比為多少？23. 30mCi的137Cs中有多少放射性原子？24. 有活度為100mCi的99Tc樣品，求其30小時(shí)后的活度？用兩個(gè)公式計(jì)算，其結(jié)果有差異嗎？25. 假設(shè)一放射性核素以85%的效率衰變?yōu)樽雍?，其子核半衰期為母核?/20，當(dāng)平衡建立后，子核活度與母核活度之比是多少？26. 100mCi的鉬反應(yīng)堆，若99Tc產(chǎn)率為89%，則3小時(shí)后反應(yīng)堆中有多少mCi的99Tc？設(shè)零時(shí)刻，99Tc活度為0？27. 用2的次冪方法計(jì)算65年后137Cs還剩多少？28. 如果一1

17、0000Ci的60Co源的密度為8.9g/cm3，那么其放射性比度是多少？29. 若131I的半衰期為8.05天，99Tc的半衰期為6小時(shí)，需經(jīng)過多長時(shí)間1000mCi的99Tc源與100mCi的131I的活度相等？此時(shí)的活度是多少？30. 137Cs、131I和99Tc的平均壽命是多少？31. 100mCi的137Cs源，需經(jīng)過多少次完全衰變才能徹底衰變掉？核衰變與放射性基本概念：放射衰變方式，衰變，衰變，負(fù)電子釋放，正電子釋放，電子轉(zhuǎn)換，同分異構(gòu)轉(zhuǎn)換1. 到目前（1989年）為止，已發(fā)現(xiàn)了多少種元素？答：103種2. 原子序數(shù)Z大于多少以上的核素都有放射性?答：大于82（鉛）3. 自然界中

18、存在的原子序數(shù)最大的元素是什么？4. 有幾種天然的放射系，都是什么？答：鈾系、錒系、釷系5. 鈾放射系衰變終產(chǎn)物的同位素是什么 /答：質(zhì)量數(shù)為206的穩(wěn)定鉛同位素6. 如果238U經(jīng)衰變產(chǎn)生釷，那么釷的原子序數(shù)Z和原子量是多少？答：衰變的一般反應(yīng)式：7. 鈾衰變到釷釋放多少能量？所釋放的能量以什么形式存在（查上面給出的amu表）？8. 從238U衰變到206Pb，需經(jīng)多少衰變？衰變過程中釋放多少能量？這些能量在自然界中以什么形式存在？9. 226Ra衰變到222Rn，釋放多少能量？這些能量在自然界中以什么形式存在？10. 用什么實(shí)驗(yàn)可以證明粒子是4He原子核？11. 3He發(fā)生負(fù)衰變，衰變產(chǎn)物

19、是什么，衰變能Q是什么，Q以什么形式存在？中微子是如何進(jìn)入這個(gè)過程的？12. 如果14C發(fā)生負(fù)衰變，衰變產(chǎn)物是什么？衰變能Q是什么？13. 32P作為源用于治療，求衰變能Q并說明能量以什么形式存在？14. 在負(fù)衰變中，大部分反應(yīng)能Q成為負(fù)粒子和另一種粒子的動(dòng)能，描述這一過程并說明另一種粒子是什么？15. 比較-衰變與+衰變,哪一個(gè)衰變的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之比高？16. 根據(jù)15題的結(jié)論，用中子與質(zhì)子之比和穩(wěn)定狀況來推斷產(chǎn)生-衰變與+衰變的一般規(guī)律。17. 22Na經(jīng)產(chǎn)生衰變22Ne，求衰變能Q，并說明能量是如何分配的。發(fā)生+衰變能量閾值是多少？18. 試闡述22Na經(jīng)電子俘獲產(chǎn)生22Ne的衰變過程

20、。19. 試闡述內(nèi)轉(zhuǎn)換過程。20. 試闡述同分異構(gòu)轉(zhuǎn)換過程。21. 粒子與鋁反應(yīng)生成硅和質(zhì)子，求釋放能是多少？22. 質(zhì)子與2H反應(yīng)生成3He，求結(jié)合能是多少？23. 197Au與中子反應(yīng)生成198Au，求結(jié)合能是多少？24. 光子與14C作用，生成12C和兩個(gè)中子，求這個(gè)反應(yīng)需要多少能量？25. 238U裂變產(chǎn)生131Xe+90Sr+18個(gè)中子，所釋放能量是多少？26. 光子與4He作用，生成3H和中子，所釋放能量是多少？這個(gè)反應(yīng)需要多少能量？27. 2H和2H反應(yīng)生成4He，釋放多少能量？28. 60Co由核反應(yīng)產(chǎn)生，如果源的最大活度為30000Ci（99.9%），求經(jīng)過3、4、5.26、

21、10.52年后的活度是多少？29. 光子或電子需要多少能量才能將2H原子分裂成1H和一個(gè)中子？30. 如果一個(gè)裂變釋放205Mev的能量，求50000個(gè)原子裂變能產(chǎn)生多少J能量？31. 用符號描述衰變，-衰變與+衰變，電子俘獲。32. 238U經(jīng)衰變產(chǎn)生234Th，之后經(jīng)2次連續(xù)的衰變生成234U，n/p不斷減少，問下一最可能的衰變是衰變嗎？33. 已知原子核釋放了射線，但并沒有發(fā)射出來，此時(shí)可能發(fā)生了什么反應(yīng)？34. 什么是俄歇電子？它與內(nèi)轉(zhuǎn)換的關(guān)系是什么？X射線及其特點(diǎn)基本概念：X射線管，陽極，陰極，基本X射線電路，電壓整流，X射線產(chǎn)生物理學(xué)，軔致輻射，特征X射線，X射線能譜，運(yùn)行特點(diǎn)。下

22、面給出答題時(shí)將用到的有關(guān)公式： 質(zhì)量變化：M=M0/ ；長度變化: L=L0/時(shí)間變化：T=T0/M=運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量；M0=靜止物體的質(zhì)量；L=運(yùn)動(dòng)方向上物體的表征長度L0=靜止物體的長度；T=運(yùn)動(dòng)物體的行程時(shí)間；T0=靜止物體的行程時(shí)間=運(yùn)動(dòng)物體的速度（m/s）；c=真空中光速=299792458m/s300000000m/s；在運(yùn)動(dòng)方向上，相對于靜止的物體，運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量增加，長度縮短，時(shí)間流逝變慢。問答題：1. 產(chǎn)生X射線需要采用哪些先進(jìn)技術(shù)？2. X射線管由哪些部分組成？答：高度真空的玻璃殼、陰極、陽極3. 闡述X射線電路中，電子從產(chǎn)生到打靶的過程。答：X線管由一個(gè)抽成高度真空的玻璃殼

23、組成，一端為陰極（負(fù)電極）一端為陽極（正電極），它們被密封在管內(nèi)。陰極是鎢絲，它受熱時(shí)發(fā)射出電子，該現(xiàn)象被稱之為熱電子發(fā)射。撞擊鎢靶的電子會因路徑突然偏轉(zhuǎn)或制動(dòng)減速而產(chǎn)生軔致輻射，即X射線。X射線束通過管球的薄玻璃窗射出，為減少對X線束的固有衰減，通常使用薄玻窗。4. 闡述用于產(chǎn)生X射線的陽極應(yīng)具備的物理特點(diǎn)。答：原子序數(shù)高、熔點(diǎn)高5. X線靶長度為5mm，角度為30o求其表征尺寸是多少？6. X射線管是怎樣加速電子的？7. 電壓整流的作用是什么？8. 如果輸入線電壓為110V，那么正弦波的峰值電壓是什么？答：1109. 電壓、電流相同的條件下，采用全波整流和半波整流對產(chǎn)生X線有什么影響？10

24、. 有哪兩種X射線？答：軔致輻射X線、特征輻射X線11. 電子的靜止質(zhì)量是多少？答：9.1×10-31kg12. 經(jīng)過300000伏電壓加速后的電子的總能量是多少？其動(dòng)能是多少？它能產(chǎn)生的最大X線能量是多少？答：(300000V)×(1.602×10-19 C)J13. Cu的原子序數(shù)為29，W為74，在負(fù)載相同的條件下分別作為靶材料，它們所能產(chǎn)生的X線強(qiáng)度之比為多少？答：29：7414. 電流1mA，電壓10000000伏的束流1分鐘在X線靶上積累多少焦耳的能量？電功率P=VI，單位W瓦特；V是電壓，單位伏特（V）；I為電流，單位為安培（A）？15. 高能電子束

25、擊靶，除了產(chǎn)生X線，還產(chǎn)生什么？答：大量的熱量16. 電子束初始能量是6000000eV，靶為金靶，Z=79，有多少能量用于生成X射線？910-1017. 從原子能級角度，解釋特征輻射。18. 為什么X線輻射能譜呈一定范圍的連續(xù)分布？X線的最大能量由什么決定？19. 半價(jià)層的定義是什么？20. 在進(jìn)行治療或進(jìn)行診斷時(shí)，為什么要在X線機(jī)上加濾過板？21. 如果深部X線機(jī)運(yùn)行電壓為150kv，估算X線光子的平均（或有效）能量是多少？22. 試描述運(yùn)行電壓為662000伏的X線的衰減曲線，將其與137Cs的衰減曲線相比較。23. 100kv的電子束和10MV的電子束打靶，試述X線發(fā)射角分布的區(qū)別？2

26、4. 電子被100MV的加速器加速，求其質(zhì)量比靜止時(shí)增加多少倍？25. 一運(yùn)動(dòng)的電子由于被加速，質(zhì)量增加25%，此電子擊靶所產(chǎn)生的X線的最大能量是多少？26. 隨著電子束能量的增加，X線產(chǎn)額增加，相對論指出在運(yùn)動(dòng)方向上，長度縮短，解釋上述理論為什么成立？27. 質(zhì)子數(shù)和電子束分別被加速到相同的能量打靶，哪一個(gè)產(chǎn)生軔致輻射X線多？28. 保持深部X線機(jī)電壓300kv，電流20mA，5分鐘，會產(chǎn)生多少焦耳能量？若采用鎢靶（Z=74），估算有多少能量轉(zhuǎn)換成X線？生成的X線能量是多少焦耳？29. 運(yùn)行電壓100kv的X線管產(chǎn)生的X線的量為R，如果電流不變，估算當(dāng)電壓為120kv時(shí)，產(chǎn)生多少X線？30.

27、 對于兆伏級加速器，為什么靶的冷卻不是主要問題？31. 對于兆伏級X線，X線輸出量變化為電壓的45次冪。如果冪系數(shù)為4.5，當(dāng)電壓變化1.5%時(shí)，X線輸出量變化多少？臨床醫(yī)用加速器基本概念：千伏設(shè)備，臨界射線治療，接觸治療，淺層治療，深部治療，高壓治療，諧振變壓器，兆伏治療，60Co機(jī)，源，源室，束流準(zhǔn)直和半影。問答題：1. 什么是臨界X線機(jī)，它廣泛用于什么病的治療？2. 接觸治療X線機(jī)的電壓是多少kv？組織對它的吸收深度是多少cm？3. 淺層治療的電壓、半價(jià)層、治療深度范圍是多少？4. 深部治療的電壓、半價(jià)層、治療深度范圍是多少？5. 過去用于定義RBE的X線機(jī)的kv、HVL是多少？其電壓整

28、流方式是什么？6. 用深部X線機(jī)治療腫瘤，野內(nèi)的骨骼會有什么副作用？7. 高壓治療及的kv范圍是多少？用什么方法產(chǎn)生高壓？8. 在Van de Graff 發(fā)生器中加速離子的物理原理是什么？什么是標(biāo)稱上限電壓？9. 二戰(zhàn)中什么發(fā)明使雷達(dá)、電視、直線加速器成為可能？10. 直線加速器主要部件是什么？11. 直線加速器應(yīng)用什么物理原理加速帶點(diǎn)粒子？12. 有哪兩種直線加速器？哪種效率高？13. 現(xiàn)代放射治療直線加速器的頻率范圍是多少？其波長是多少m?14. 直線加速器產(chǎn)生的電子束很窄，采用散射箔加寬用于治療，用散射箔有什么不良效果？15. 如果運(yùn)動(dòng)的電子撞擊到直線加速器的某個(gè)部位，會產(chǎn)生什么？16

29、. 直線加速器等中心的定義是什么？等中心擺位的優(yōu)點(diǎn)是什么？17. 直線加速器X線射野的一般范圍是多少？18. 隨著準(zhǔn)直器的開閉程度不同，電子束劑量率會有23倍的變化，導(dǎo)致劑量有相當(dāng)大的不確定性，所以在電子束治療時(shí)采用什么方法來減少這種不確定性的產(chǎn)生？19. 對于電子和質(zhì)子，哪種射線的劑量率更容易受到準(zhǔn)直系統(tǒng)的影響？為什么？20. 電子回旋加速器、直線加速器在加速電子時(shí)有何共同點(diǎn)和區(qū)別？21. 經(jīng)10MV直線加速器加速的電子，質(zhì)量增加多少？22. 18MeV的電子質(zhì)量比2MeV的電子質(zhì)量大多少倍？23. 在電子回旋加速器中電子每旋轉(zhuǎn)一圈，獲得100eV能量，要獲得18MeV的能量需要旋轉(zhuǎn)多少周？

30、24. 要產(chǎn)生相同劑量率的電子束和X線，其束流之比是多少？25. 電子回旋加速器比直線加速器有一突出優(yōu)點(diǎn)是什么？26. 電子回旋加速器的原理是什么？27. 75V的交流電壓接到回旋加速器的2個(gè)D端，要使質(zhì)子獲得30MeV的能量，要旋轉(zhuǎn)多少周？質(zhì)子質(zhì)量增加多少？28. 用相對論公式，求一粒子的elapsed時(shí)間T，靜止時(shí)為T。粒子為質(zhì)子，質(zhì)量為1.5mo。29. 為保持28題中所述粒子同步加速，回旋加速器的外加頻率f應(yīng)改變多少？30. 一電子回旋加速器的回旋室直徑為50cm，如果頻率為3000MHz，電子在其中最多可被加速多少周？31. 從電子束產(chǎn)生的角度，比較電子回旋加速器與直線加速器的異同。

31、電子回旋加速器是由哪個(gè)國家發(fā)明的？32. 回旋加速器中，帶電粒子的上線能量由什么決定？怎樣改進(jìn)回旋加速器，使能量達(dá)到上限？這個(gè)部件是什么？33. 回旋加速器是怎樣產(chǎn)生中子的？34. 若60Co的衰變能Q為2.8MeV，60Co源所能產(chǎn)生的最大X線能量是多少？平均能量是多少？35. 一個(gè)60Co源活度為10000Ci，制作的盡可能小，它的質(zhì)量是多少？36. 空氣中，10000Ci的60Co源，距源1m處的輸出量是多少？37. 若60Co源為柱狀，那么治療時(shí)哪個(gè)部位面向患者？38. 60Co源半影的定義是什么？39. 60Co的幾何半影與投射半影有何不同？40. 設(shè)SSD=100cm，源到準(zhǔn)直器遠(yuǎn)

32、端的距離為40cm，源的尺寸為2cm，求體內(nèi)15cms深度處的幾何半影是多少？41. 說明60Co源外照射時(shí)，電子污染的副作用是什么？（）線與物質(zhì)的相互作用基本概念：電離，光束描述，光束衰減，系數(shù)：衰減系數(shù)，能量轉(zhuǎn)化系數(shù)，能量吸收系數(shù)，能量散射系數(shù)，光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)的特例，直接碰撞，相切（接觸）碰撞，光子90o散射，康普頓效應(yīng)對能量和原子序數(shù)的依賴性，電子對生成，湮滅輻射，電子對生成隨能量和原子量的變化及各種相互作用的相對重要性。問答題：1. 當(dāng)（）線與物質(zhì)作用時(shí)，會發(fā)生什么反應(yīng)，所釋放的能量大部分最終以什么形式轉(zhuǎn)換?答：相干散射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)、光核反應(yīng)，所

33、釋放的能量大部分最終以熱能形式2. 什么是電離？什么是離子對？離子本身能產(chǎn)生離子嗎？什么是激發(fā)？答：中性原子獲得正電荷、或負(fù)電荷的過程叫做電離，失去一個(gè)軌道電子的原子帶正電，與逃逸的電子形成一對離子。如果入射粒子傳遞的能量不足以使電子從原子內(nèi)擊發(fā)出去，而僅被用來將電子能級提高的話，該過程叫做激發(fā)。3. 區(qū)分直接和間接電離的粒子，并舉例九種帶電粒子的名稱。答：電子、質(zhì)子和粒子、粒子等帶電粒子被稱作直接電離輻射線，中子、光子等不帶電粒子是間接電離輻射線。4. 什么是射線？答：入射粒子沿介質(zhì)中的電離徑跡損失能量是以積少成多的方式逐步進(jìn)行的，有時(shí)也偶然發(fā)生下述電離作用，使出射電子接受足夠的能量產(chǎn)生它自

34、己的次級電離徑跡，這類電子叫做射線。5. 光子注量、光子注量率、能量注量、能量注量率的定義是什么？說明定義中所用符號的含義。答：光子注量是用來描述進(jìn)入某個(gè)位置電離粒子數(shù)量的物理量，單位是m-2，光子注量定義為：進(jìn)入以某點(diǎn)為中心，且過中心的截面面積為的小球內(nèi)的電離粒子的總數(shù)為，則此點(diǎn)的光子注量為：=，光子注量率是指單位時(shí)間內(nèi)粒子注量的增量，也稱為通量密度，單位是m-2s-1。能量注量就是指進(jìn)入過球體中心的截面面積為的小球體內(nèi)的所有粒子的能量總和（不包括粒子的靜止能量）除以截面面積，即：，單位是Jm-2。能量注量率則是指單位時(shí)間內(nèi)能量注量的增量，也稱能量通量密度，單位是Jm-2s-1。6. 設(shè)入射

35、光子為N，吸收介質(zhì)厚度為d，有dN個(gè)光子被介質(zhì)吸收，請定義線性衰減系數(shù)，并說明其單位。答：在某種特定條件下，光子數(shù)的減少與初始入射光子N和吸收體厚度dx成正比，用數(shù)學(xué)式表達(dá)：或，式中的是比例常數(shù)，稱作衰減系數(shù)，負(fù)號表示透射光子數(shù)隨吸收體厚度的增大而減少。上式也可以表達(dá)成光子束的強(qiáng)度I的變化：，如果厚度用長度單位表示，那么就稱做線性衰減系數(shù)，如果厚度用厘米，的單位是1/cm或cm-1。7. 設(shè)初始光子數(shù)為No，經(jīng)過厚度為的吸收介質(zhì)后光子數(shù)為N，線性衰減系數(shù)為，請寫出它們之間的關(guān)系式。答：8. 設(shè)初始（）線的強(qiáng)度為Io（單位為R），經(jīng)過厚度為的吸收介質(zhì)后強(qiáng)度為I，用上題中的，請寫出Io與I之間的關(guān)

36、系式。答：9. 半價(jià)層的定義是什么？請推出半價(jià)層HVL與線性衰減系數(shù)的關(guān)系。答：半價(jià)層（HVL）定義為、射線束流強(qiáng)度衰減到其初始值一半時(shí)所需的某種物質(zhì)的衰減塊厚度，HVL=2/=0.693/10. 說明2與以e為底的自然對數(shù)2的關(guān)系。答：e2=211. 寫出I與Io的關(guān)系式，以介質(zhì)吸收厚度和HVL作為2的次冪。答：= 12. 單能光子束的線性衰減系數(shù)為0.2/cm，通過4.3cm介質(zhì)后，強(qiáng)度是原來的多少？HVL是多少cm?答：強(qiáng)度是原來的，13. 若一光子束的第二HVL是0.3cm，第一HVL是0.25cm，那么此光束是單能還是多能的？答：多能的14. 用2的指數(shù)形式公式，計(jì)算單能光子束通過H

37、VL=3.1cm的吸收介質(zhì)5cm后，強(qiáng)度是多少？答：，15. 從散射光子的角度，說明窄束輻射與寬束輻射有何不同？答：窄束是指只有未散射的射線到達(dá)檢測器，寬束是指散射和未散射的射線線均到達(dá)檢測器16. 用窄束輻射和寬束輻射分別測量同一光子源的HVL，哪一種測得的HVL??？答：窄束17. X線隨著通過吸收介質(zhì)厚度的加大，光子平均能量有什么改變？答：不變18. 設(shè)線性衰減系數(shù)為0.000001/m，求每mm、cm、m的線性衰減系數(shù)是多少？答：，19. 光子通過介質(zhì)的一般作用過程是什么？20. 運(yùn)動(dòng)的帶電粒子通過介質(zhì)，哪些作用過程會使其損失能量？電離粒子與介質(zhì)相互作用所損失的大部分能量，最終表現(xiàn)為什么

38、形式？21. 用線性衰減系數(shù)，密度（g/cm3），原子序數(shù)Z，原子量Aw和阿佛加德羅常數(shù)Na，求出質(zhì)量衰減系數(shù)，原子衰減系數(shù)，電子衰減系數(shù)，求每克電子束是多少？答：質(zhì)量衰減系數(shù)，表示、光子與每單位質(zhì)量厚度物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率，等于線性衰減系數(shù)除以物質(zhì)密度之商。22. 設(shè)1.25MeV的碳或60Co的線性衰減系數(shù)為0.0578/cm，求質(zhì)量衰減系數(shù)，原子衰減系數(shù)，電子衰減系數(shù)（密度為2.25g/ cm3）是多少？將這些值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的SI單位制。23. 質(zhì)能吸收系數(shù)的定義是什么？若已知質(zhì)量衰減系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)，那么質(zhì)量散射系數(shù)是多少？24. 設(shè)光子束有106個(gè)光子，能量為1MeV，橫截面積為0

39、.5cm2，求其能量是多少J/ cm2？如果光束發(fā)射需要0.4s，那么其能量通量率是多少？25. 若24題中的光束通過150cm的空氣，質(zhì)量衰減系數(shù)是0.006359kg/ m2，質(zhì)能吸收系數(shù)為0.00278 kg/ m2，則在這150cm的路途上將損失多少光子？空氣的密度=1.2293 kg/ m3。26. 接25題，通過空氣后，將有多少J的能量轉(zhuǎn)換？有多少J的能量因空氣而損失掉？光子損失的能量中，有多少J被散射掉？有多少J被空氣所吸收？27. 線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)定義是什么？28. 線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)與線性能量吸收系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)的關(guān)系是什么？在某一特殊位置

40、，能量既沒有吸收也未被散射，這部分能量將會產(chǎn)生什么影響？29. 吸收介質(zhì)的原子序數(shù)Z對能量轉(zhuǎn)移系數(shù)和能量吸收系數(shù)的關(guān)系有什么影響？30. 隨著光束能量的增加，能量轉(zhuǎn)移系數(shù)和能量吸收系數(shù)的關(guān)系有什么變化？31. 1克水中有多少電子？多少原子？有多少氧的電子和原子？有多少氫的電子和原子？32. 60Co水中HVL是多少？（線性衰減系數(shù)為0.06359/cm）33. 60Co空氣中HVL是多少？（質(zhì)量衰減系數(shù)為0.06359/cm）34. 屏蔽光子主要考慮屏蔽材料的質(zhì)量（或重量），在比較兩種屏蔽材料的相對屏蔽能力時(shí)，哪種系數(shù)最重要？35. 在水模中對60Co光束進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)，隨深度的增加，光束的平均

41、能量減小，這是為什么？七、（續(xù)）1. 光束與物質(zhì)相互作用，在放射腫瘤中，有幾種主要形式？說出這些作用方式。2. 已知每一個(gè)相互作用過程的衰減系數(shù)，如何求出總的衰減系數(shù)？3. 從入射光束能量損失角度，分析相干散射和非相干散射的區(qū)別？4. 闡述光電效應(yīng)的過程，并寫出能量等式。5. 氮（Z=7）對50KeV和100KeV光子的光電效應(yīng)截面分別為0.018103和0.018146cm2/g，截面與能量的關(guān)系指數(shù)是多少？6. 鋁（Z=13）對50KeV和100KeV光子的光電效應(yīng)截面分別為0.169186和0.018035 cm2/g，截面與能量的關(guān)系指數(shù)是多少？7. 用題5和6的結(jié)果，分別求50KeV

42、和100KeV時(shí)，鋁與氮的光電效應(yīng)截面之比的對數(shù)。8. 鋁和硅（Z=14）的光電效應(yīng)截面之比，在K邊界猛增到11.93,11.25，從中可以看出Z與比率的關(guān)系怎樣？9. 根據(jù)8題的結(jié)論，當(dāng)進(jìn)行X線診斷時(shí)，在一定能量下，造影劑的質(zhì)量截面是否有可能比鉛還大？也就是說，字啊一定的X線能量下，1克碘或造影劑所吸收的X射線比1克鉛吸收的多，這種情況是否可能？10. 在進(jìn)行淺層和深部放療時(shí)，光電效應(yīng)的主要副作用是什么？11. 如果鉛的K邊界的束縛能是88KeV，那么當(dāng)入射光子的能量為250KeV,與K層電子發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的動(dòng)能是多少？K層的空位是如何被填上的？12. 若光子以10KeV、100Ke

43、V、1MeV、10MeV、100MeV、能量入射時(shí)，90o方向上散射光子的能量是多少？在90o方向上康普頓效應(yīng)所產(chǎn)生的光子的最大能量是多少？13. 接12題，對于每種光子能量，電子發(fā)射的角度和能量各是多少？14. 接12題，對于每種光子能量，在180o方向上，散射光子的能量各是多少？在180o方向上，有康普頓效應(yīng)產(chǎn)生的光子的最大能量是多少？15. 一個(gè)10MeV的光子發(fā)生康普頓效應(yīng)，在22o方向上發(fā)射散射光子，求散射光子的能量是多少？求反沖電子的能量和角度是多少？16. 物質(zhì)A密度為1.3g/cm3，電子密度為3.1×1023電子/克，物質(zhì)B密度為1.7 g/cm3，電子密度為3&#

44、215;1023電子/克，求這兩種物質(zhì)的每cm的相對康普頓衰減是多少？17. 由電子湮滅而產(chǎn)生的光子的波長是多少？18. 闡述原子核電場中的電子對生成過程。要發(fā)生這一過程，光子的最小閾值能量是多少？19. 闡述電子電場中的電子對生成過程。要發(fā)生這一過程，光子的最小閾值能量是多少？20. 在原子核電場電子對生成的過程中，初始光子的能量為E，正電子電子對能夠獲得多少能量？正電子電子對的發(fā)射方向與初始光子的夾角可能是多少？21. 電子對生成產(chǎn)生的正電子電子對的初始動(dòng)能是如何損失掉的？當(dāng)正電子速度減慢并與物質(zhì)相互作用時(shí)，會發(fā)生什么？22. 所發(fā)射的湮滅光子的方向角，最可能是多少？23. 10MeV時(shí)，

45、氮的電子對生成系數(shù)為1.6×10-26 cm2/電子,鋁為2.86×10-26 cm2/電子。氮和鋁的密度分別為0.808g/cm3、2.699g/cm3,原子量分別為14.0067g/GAW、26.9815g/GAW。問電子對生成系數(shù)是如何受電子、原子的原子序數(shù)Z和線性系數(shù)、質(zhì)量衰減系數(shù)的影響而變化的？（GAQ-克原子量）24. 原子序數(shù)大的材料，電子對生成截面小于原子序數(shù)小的，為什么？25. 氧的密度為1.14 g/cm2，原子量為15.994，求光子能量為10MeV時(shí)，下列不同作用過程的電子截面，單位為cm2/電子：相干 全部 C1近似為 0非相干 全部 C2=0.0

46、51 非相干 吸收 C2a=0.0336 電子對，原子核+電子 C2=0.0182，電子對吸收 C2a =0.0163光電效應(yīng) C3 =0求在此能量下的 原子衰減系數(shù)、線性衰減系數(shù)和質(zhì)量衰減系數(shù)。26. 若有1×106個(gè)光子，1cm內(nèi)會有多少光子參與發(fā)生不同的作用過程？27. 在腫瘤放療的能量范圍內(nèi)，使用光子最終消失的作用過程是什么？28. 能量為10KeV，100KeV，1MeV，10MeV，100MeV的光子在水中可能發(fā)生各種作用過程，分別以它們發(fā)生各種作用過程的幾率進(jìn)行排序？29. 在一個(gè)體積為1 cm3的正方體盒中有一個(gè)電子，一束光子從盒的一側(cè)入射，電子對此束的截面為1

47、15;10-24cm2，A 如果光子數(shù)為1×10-26cm2，會有多少光子與盒中電子進(jìn)行相互作用？假設(shè)每次作用后，電子仍在盒中B 假設(shè)現(xiàn)將一碳原子放入盒中，其各電子截面同前，如果有1×1026個(gè)光子從盒的一側(cè)入射，將有多少光子與盒中電子進(jìn)行相互作用？C 碳的密度為2.25g/ cm3，如果將盒中裝滿碳，則盒中有多少碳原子？1×1026個(gè)光子入射，將有多少光子與滿盒碳原子發(fā)生相互作用？D 以上的光子在碳中的電子、原子、質(zhì)量及線性衰減系數(shù)是多少？30. 對8MeV和80MeV光子，鋁具有相同的衰減系數(shù)，在這兩個(gè)能量下，以什么相互作用為主？31. 一個(gè)4cm的鋁塊，受到

48、未知能量的光子的照射，鋁塊的衰減因子為0.478，鋁密度為2.699g/ cm3。求光束的能量？32. 60Co光子在水中的衰減系數(shù)為0.065/cm，求光子的平均路徑長度？平均路徑長度與線性衰減系數(shù)關(guān)系是什么？八、電離輻射的測量基本概念：歷史，皮膚紅斑劑量，倫琴，自由空氣電離室，指形電離室，室壁有效原子序數(shù)，電離室刻度，理想電離室特征，實(shí)用指形電離室，電容電離室，電離室靈敏度，桿效應(yīng)，F(xiàn)armer電離室，靜電計(jì)，弦線式靜電計(jì)，外推電離室，平板電離室，飽和，復(fù)合效應(yīng)，極化效應(yīng)，環(huán)境因素，照射量測量問答題：1. 在過去，有哪些方法用于輻射照射的定量測量？2. 對放射劑量第一次進(jìn)行定量采用的是什么

49、方法？這個(gè)值用今天的劑量單位表示大約是多少？它與輻射質(zhì)有什么關(guān)系？3. 放療發(fā)展歷程中什么技術(shù)的發(fā)展使題2中的單位不再使用？4. 60Co機(jī)和兆伏機(jī)有內(nèi)置的劑量儀，用于測量機(jī)器輸出的積分量，這個(gè)內(nèi)置劑量儀是什么？5. 倫琴的定義是什么？倫琴的首次定義是什么？它與現(xiàn)用定義的關(guān)系是什么？答：最初倫琴R是指在標(biāo)準(zhǔn)溫度和氣壓（20和760mmHg）高能光子束在每立方厘米的干燥空氣中產(chǎn)生一個(gè)靜電系單位（esu）的電荷。即1R=1esu/cm3?，F(xiàn)在定義1R=2.58×10-4C/kg，其中電荷用庫侖表示1esu=3.333×10-4C，空氣中的體積改換成質(zhì)量（標(biāo)準(zhǔn)溫度和氣壓下1cm3

50、重1.29×10-6kg）6. 在一定體積的空氣中，對（）線進(jìn)行電離測量，電子平衡指什么？電離室室壁的空氣等效性是指什么？答：在輻射場內(nèi)的小體積V內(nèi)，有體積內(nèi)產(chǎn)生的次級電子從體積內(nèi)逃逸出去，也有體積外產(chǎn)生的次級電子在體積內(nèi)沉積能量，次級電子的最大射程為Rmax，和V相距Rmax以內(nèi)產(chǎn)生的次級電子皆有在V內(nèi)沉積能量的可能；如果逃逸出去的電子帶走的次級電子動(dòng)能和體積外產(chǎn)生的次級電子帶入的動(dòng)能相等，則認(rèn)為此點(diǎn)存在電子平衡。電離室室壁的空氣等效性是指室壁的有效原子序數(shù)與空氣相同，室壁厚度必須等于或大于在室壁內(nèi)所釋放的電子的最大射程才能建立電子平衡。7. 在自由空氣電離室中，測量點(diǎn)是指哪一點(diǎn)？

51、（1） 收集體的中心；（2）（）線的準(zhǔn)直光闌縫隙；（3）任意點(diǎn)8. 在收集長度為20cm的自由空氣電離室中，光闌縫隙面積為5cm2，60s測得5×10-6C，求照射量是多少R/s？空氣密度為1.293kg/m3。9. 接8題，源至裂隙的距離為50cm，光闌縫隙至收集體中心的距離為20cm，求收集體中心的輸出量是多少R/s？10. 在使用自由空氣電離室測量時(shí)，經(jīng)常要進(jìn)行哪些修正？答：空氣衰減校正，離子復(fù)合校正、溫度、壓力和濕度對空氣密度影響的校正、散射光子導(dǎo)致電離的校正11. 用自由空氣電離室所能測量的光子能量的上限是多少？為什么？答：用自由空氣電離室測量高能X射線會遇到一些困難。當(dāng)光

52、子能量增大時(shí)，空氣中所釋放出的電子的射程也急劇增大。因此必須增大極板間距來維持電子平衡，但是，極板間距的加大又帶來電場不均勻和離子復(fù)合等問題，雖然極板間距可采用高壓空氣的辦法使之減小，但空氣衰減、光子散射和離子收集效率降低等問題仍然存在，因此客觀上對入射光子的能量有一個(gè)上限，超過該限度就無法對倫琴作出精確的測定，該限度是3Mev。12. 測量（）線的指形電離室的壁材料應(yīng)具備哪些物理特點(diǎn)？答：室壁的有效原子序數(shù)與空氣相同。13. 在對光子或電子進(jìn)行測量時(shí)，指形電離室的最小厚度有由什么決定？答：建立電子平衡所需厚度14. 引起指形電離室中空氣電離的大部分電子來自哪里？答：空氣氣腔中的電離電荷，是由

53、其四周室壁中的次級電子所產(chǎn)生的15. 空氣中某點(diǎn)的光電效應(yīng)與Z2.85成比例變化，求這點(diǎn)的有效原子序數(shù)Z。16. 指形電離室在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行刻度時(shí)，是否要將電離室室壁的厚度及其所造成的光子、電子衰減因素包含到校正系數(shù)中去？也就是說，在某一能量測量時(shí)，除了用刻度系數(shù)校準(zhǔn)，用戶是否還要考慮室壁對光子或電子的衰減？答：不需要17. 電離室腔體積為0.6cm3，室壁厚度適中，測一光束為5R，求產(chǎn)生了多少電荷？電離室對光子的衰減系數(shù)為0.985。答：照射量X=Q/（·V·A）。X是照射量，Q是氣腔中釋放的電離電荷，為氣腔中的空氣密度，V為氣腔體積，A為傳輸系數(shù)，表示能量通過室壁的份額

54、，其值略小于1。18. 電離室壁過后或過薄會對輻射測量產(chǎn)生什么影響？答：欲達(dá)到電子平衡必須有適當(dāng)?shù)谋诤?，但是室壁在一定程度上對光子通量產(chǎn)生衰減，當(dāng)壁厚比建立平衡或最大電離所要求的厚度小得多時(shí)，壁中產(chǎn)生的電子太少，因此，電離室響應(yīng)低；而當(dāng)壁厚超過平衡厚度時(shí)，因室壁對束流的衰減增大，電離室響應(yīng)也因此減少。19. 什么是理想電離室的特點(diǎn)？20. 若電離室室壁塑料材料的原子序數(shù)Z略小于空氣的有效原子序數(shù)Z，那么中心電極的原子序數(shù)應(yīng)比空氣大還是??？答：通常用做室壁的材料，為石墨、酚醛樹脂和塑料，其有效原子序數(shù)略小于空氣的有效原子序數(shù)，這種室壁材料在空氣氣腔中產(chǎn)生的電離電荷也會略小于自由空氣電離室，為此，選用有效原子序數(shù)略大的材料，制成中心收集電極，并注意其幾何尺寸和在空腔中的位置，可部分補(bǔ)償室壁材料的不完全空氣等效。21. 對某一能量的光子，測得以電離室室壁厚為函數(shù)的電離室響應(yīng)曲線，將曲線外推，得到壁厚為0時(shí)，讀數(shù)為1.05，當(dāng)室壁厚度為最大建成厚度時(shí)，入射光子將被室壁衰減多少？答：照射量X=Q/（·V·A）。X是照射量，Q是氣腔中釋放的電離電荷，為氣腔中的空氣密度，V為氣腔體積，A為傳輸系數(shù)，表示能量通過室壁的份額，其值略小