第一套计算机

《核辐射探测学》研究生课程习题与思考题(扩充部分)第一套一、填空题(每空2分,共20分)1．当入射带电粒子与发生非弹性碰撞，以的方式而损失其能量，我们称它为辐射损失。2．选择辐射源时，主要需要考虑放射源的、和等因素。3．γ射线与物质的相互作用方式主要有、康普顿效应和三种。4．137Cs和60Co都是常用的电磁辐射源，其能量分别为，和1.332MeV。5．在核辐射测量中，大多数情况下都可采用分布来分析测量计数的统计误差。二、判断题（每题1分，共10分）1、γ光子能量越高，光电效应截面越小。（）2、对同种材料，入射电子能量越高，反散射越严重；对同样能量的入射电子，原子序数越低的材料，反散射越严重。（）3、能量相同的电子和α粒子在穿过同一物质时，电子的穿透本领比α粒子大得多。（）4、气体探测器的工作气体应尽量选择吸附系数大的气体。（）5、相同速度入射的氘核和质子，他们在同一物质中的电离能量损失率相等。()6、在P-N结内加反向电压，反向电压形成的电场与内电场方向相反。（）7、在单原子分子气体中（如卤素）加入少量多原子分子气体（如CO2、H2O等）时，电子的漂移速度有很大的增加。（）8、在速度相同的情况下，电子的轫致辐射强度比α粒子、质子等要大得多。（）9、在杂质半导体中降低杂质的浓度可提高耗尽层的厚度。（）10、重带电粒子的电离能量损失率与靶物质的原子序数及原子密度有关，高原子序数和高密度物质具有较大的阻止本领。（）三、名词解释（每题3分，共12分）1．韧致辐射2．能量歧离3．源探测效率4．康普顿效应四、简述题(每题6分，共24分)1、简述γ谱仪的能量刻度。2、圆柱型电子脉冲电离室的输出电荷主要是由电子所贡献，但在圆柱型正比计数器输出电荷却主要是正离子的贡献，这是什么原因？3、未加反向偏压的P-N结能成为实用的半导体探测器吗？为什么？4、简述热释光探测器的工作原理。五、计算题(每题6分，共24分)1．对一个放射源进行测量，已知放射源减本底的计数率（净计数率）nc约80/min，本底计数率nb约为20/min，实测时只容许总测量时间T为1h，问欲得到最佳结果，源和本底测量时间各应是多少？源的计数率及其误差是多少？2．20MeV的电子穿过铅时，辐射损失和电离损失之比是多少？（ZPb=82）3、试计算24Na-2.76MeVγ在NaI(Tl)单晶γ谱仪测到的能谱图上，康普顿边缘与全能峰之间的相对位置。4、按照辐射防护的要求，辐射源需放在屏蔽容器中，若某一能量的γ射线在铅中的线性吸收系数是0.5cm-1，要用多厚的铅容器才能使容器外的γ强度减为源强的一半？六、分析题（10分）试画出NaI(Tl)闪烁体探测器测到的137Cs放射源的能谱图，说明图中平台及每个峰值名称并分析其产生原因。第二套一、填空题(每空2分,共20分)6．在核辐射测量中，大多数情况下都可采用分布来分析测量计数的统计误差。7．γ射线与物质的相互作用方式主要有光电效应、和电子对效应三种。8．和60Co都是常用的电磁辐射源，其能量分别为0.662MeV，和1.332MeV.9．当入射带电粒子与原子核发生非弹性碰撞，以辐射光子的方式而损失其能量，我们称它为。10．荧光光子的波长在范围，且有效地克服了发光的自吸收，使晶体的发射光谱和吸收光谱有效的分离。11．辐射测量中，常用的三大类探测器是、和。12．用不同的探测器来判断两个或两个以上事件在时间上的同时性或相关性的方法称为。二、判断题（每题1分，共10分）1．辐射能量损失率与靶材料原子序数的平方成正比，与入射粒子能量成正比。………………………………………………………………………………………（）2．在选防护材料时，应选用低Z元素防护β粒子。………………………………（）3．对同种材料，入射电子能量越低，反散射越严重；对同样能量的入射电子，原子序数越高的材料，反散射越严重。………………………………………………………（）4．光子能量越高，光电效应截面越小。…………………………………………（）5．在单原子分子气体中（如卤素）加入少量多原子分子气体（如CO2、H2O等）时，电子的漂移速度有很大的增加。………………………………………………………（）6．气体探测器的工作气体应尽量选择吸附系数小的气体。………………………（）7．在速度相同的情况下，电子的轫致辐射强度比α粒子、质子等要大得多。………………………………………………………………………………………（）8．重带电粒子的电离能量损失率与靶物质的原子序数及原子密度有关，高原子序数和高密度物质具有较大的阻止本领。……………………………………………………（）9．在杂质半导体中降低杂质的浓度Ni可提高耗尽层的厚度。…………………（）10.相同速度入射的氘核和质子，在同一靶物质中氘核的电离能量损失率相同。…（）三、名词解释（每题3分，共12分）1．韧致辐射：2．峰康比：3．光电效应：4．射程：四、简述题(每题6分，共18分)1．什么叫能量歧离？引起能量歧离的本质是什么？2．简述闪烁探测器的工作过程。3．γ射线与物质相互作用和带电粒子与物质相互作用的最基本的差别是什么？五、计算题(每题10分，共30分)1．粗测得到样品的计数率为1000min-1,本底计数率为250min-1，要求净计数率的相对误差不大于0.01，问所要的测量最短总时间是多少？测量本底和样品所需时间各为多少？2．按照辐射防护的要求，辐射源需放在屏蔽容器中，若某一能量的γ射线在铅中的线性吸收系数是0.5cm-1，要用多厚的铅容器才能使容器外的γ强度减为源强的一半？3．试计算24Na2.76MeVγ在NaI(Tl)单晶γ谱仪测到的能谱图上，全能峰与康普顿边缘之间的相对位置。六、分析题（10分）气体探测器是利用收集辐射在气体中产生的电离电荷来探测辐射的探测器，因此也就是离子的收集器，如下图所示的是气体探测装置在恒定强度的辐射照射下外加电压与电离电流的关系，明显可以看出有5个区段，试分析该曲线图每个区段的名称及其产生原因。1E2E3E第三套1、10MeV的氘核与10MeV的电子穿过铅时，它们的辐射损失率之比是多少？20MeV的电子穿过铅时，辐射损失和电离损失之比是多少？2、本底计数率是500±20min-1,样品计数率是750±25min-1,求净计数率及误差。3、对一个放射源进行测量，已知放射源减本底的计数率（净计数率）nc约80/min，本底计数率nb约为20/min，实测时只容许总测量时间T为1h，问欲得到最佳结果，源和本底测量时间各应是多少？源的计数率及其误差是多少？4、试计算24Na-2.76MeVγ在NaI(Tl)单晶γ谱仪测到的能谱图上，康普顿边缘与单光子逃逸峰之间的相对位置。5、设电荷收集是完全的、电子学噪声可忽略不计，求Ge(Li)探测器对137Cs0.662MeVγ射线的期望能量分辨率（Ge中法诺因子F＝0.13，W0＝2.96eV）。6、一块单晶硅，其电阻率ρ=1000Ω.cm，加上电压后能否构成一个探测器？一块绝缘体呢？说明理由7、按照辐射防护的要求，辐射源需放在屏蔽容器中，若某一能量的γ射线在铅中的线性吸收系数是0.5cm-1，要用多厚的铅容器才能使容器外的γ强度减为源强的一半？第四套一、什么是带电粒子的电离损失和辐射损失？其作用机制各是什么？（10分）二、康普顿散射是入射光子与原子的核外电子之间的非弹性散射，为什么可以按弹性散射来处理？（10分）三、韧致辐射的产生机制是什么？韧致辐射的最大能量与入射带电粒子(主要是电子)能量有什么关系？（10分）四、简述闪烁探测器的工作过程。（12分）五、简述γ谱仪的能量刻度。（10分）六、某一能量的γ射线在铅中的线性吸收系数是0.6cm-1，它的质量吸收系数和原子的吸收截面是多少？按防护要求，源放在容器中，要用多少厚度的铅容器才能使容器外的γ强度减为源强的1/1000？（注：铅的密度ρ=11.34g/cm3，质量数A=207，NA=6.023×1023/mol,ln10=2.3;）（16分）七、试计算24Na-2.76MeVγ在NaI(Tl)单晶γ谱仪测到的能谱图上，康普顿边缘与单光子逃逸峰之间的相对位置。（16分）八、测样品8min得到计数200个，测本底4min得到计数72个，求样品净计数率及误差。（16分）第五套：1、将粒子的速度加速至光速的0.95时，粒子的质量为多少？2、经多少半衰期以后，放射性核素的活度可以减少至原来的3%,1%,0.5%,0.01%?3、人体内含%18的C和%2.0%的K。已知天然条件下CC1214与的原子数之比为12102.1，C14的573021T年；K40的天然丰度为%0118.0，其半衰期aT9211026.1。求体重为Kg75的人体内的总放射性活度。4、已知Sr90按下式衰变：ZrYSrha9064,901.28,90(稳定)试计算纯Sr90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y90的相等。5、31000cm海水含有g4.0K和g6108.1U。假定后者与其子体达平衡，试计算31000cm海水的放射性活度。第六套1、实验测得Ra226的能谱精细结构由%95785.41MeVT和%5602.42MeVT两种粒子组成，试计算如下内容并作出Ra226衰变网图（简图）（1）子体Rn222核的反冲能；（2）Ra226的衰变能；（3）激发态Rn222发射的光子的能量。2、比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度：ThHeU2304234；RnCU22212234；PoOU21816234。3、aTCs17.3021137经衰变至子核激发态的分支比（强度）94.6%,该核跃迁的内转换系数为0976.0K，66.5LKII，260.0LMII，试计算1gCs137衰变时每秒发出的光子数。4、试计算一个U235核吸收一个热中子发生裂变所产生的裂变能。核参数如下：MeV071.81,0，MeV916.40235.92，MeV980.79141,56，MeV799.9592,365、列出快中子与Th232的增殖反应式。6、地球表面海水总量约为1810吨，海水中氢原子数与氘原子数之比为4105.1:1，试计算海水中蕴藏的氘聚变能的总量（用焦耳表示）。第七套(含答案)一、简答题：（共35分）1．带电粒子与物质发生相互作用有哪几种方式？（5分）与原子核弹性碰撞；（核阻止）（1分）与原子核的非弹性碰撞；（轫致辐射）（1分）与核外电子弹性碰撞；（1分）与核外电子的非弹性碰撞；（电离和激发）（1分）正电子湮灭；（1分）2．气体探测器两端收集到的离子对数和两端外加电压存在一定的关系。具体如下图所示。（5分）填空:Ⅰ复合区（1分）Ⅱ饱和区（电离室区）（1分）Ⅲ正比（计数）区（1分）Ⅳ有限正比区（1分）ⅤG-M区（1分）注：1）有限区的0.5分3．通用闪烁体探头的组成部件有那些？为什么要进行避光处理？（5分）答案要点1）闪烁体（1分）、光学收集系统（1分）（硅油和反射层）、光电倍增管（1分）、2）光电倍增管的光阴极（1分）具有可见光光敏性（1分），保护光电倍增管。4．PN结型半导体探测器为什么要接电荷灵敏前置放大器？（5分）答：由于输出电压脉冲幅度h与结电容Cd有关（1分），而结电容随偏压（2分）而变化，因此当所加偏压不稳定时，将会使h发生附加的涨落，不利于能谱的测量；为解决该矛盾，PN结半导体探测器通常不用电压型或电流型前置放大器，而是采用电荷灵敏前置放大器。电荷灵敏放大器的输入电容极大，可以保证C入Cd，（2分）而C入是十分稳定的，从而大大减小了Cd变化的影响。可以保证输出脉冲幅度不受偏压变化的影响。注）1所有讲述半导体探测器原理得1分5．衡量脉冲型核辐射探测器性能有两个很重要的指标，这两个指标是指什么？为什么半导体探测器其中一个指标要比脉冲型气体电离室探测器好，试用公式解释？（5分）答案要点：第1问：能量分辨率（1.5分）和探