西南科技大学 原子核物理及辐射探测学_1-10章答案

西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案

第一章 习题答案

1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少 答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 92400352151101222

2=??? ??-=-==；

动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=????

??????--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的时，α粒子的质量为多少 答：α粒子的静止质量

()()()u M m M m e 0026.44940

.9314,244,224,20=?+=≈-= α粒子的质量 g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-?==-=-=βα

1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少

答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为

J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。

()

kg c E m 12285

21065.4100.310184.4-?=??=?=?

1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==

()()

u .U M ;u .U M 045582236043944235236235== 试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。

答：最后一个中子的结合能

()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+=

()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?：

()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?=

其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。

1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 RZZeEc024)1(53πε= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取×。试计算C13和N13核的库仑能之差。

答：查表带入公式得ΔΕ=

1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。

答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +??? ??----=--12

312322, 最后一个中子的结合能

()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-=

()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B

对U 236，144,236,92===N A Z 代入结合能半经验公式，得到 ()-??-?-?=-312223692714.023633.18236835.15236,92B 2112

2362.1123692223680.92--?+???? ??-? =** ()-??-?-?=-3123223592714.023533.18235835.15235,92B 12

23592223580.92-???? ??-? =** =

S n (92,236)= 对U 239，147,239,92===N A Z ，

()()()238.92239,92239,92B B S n -=

()-??-?-?=-3123223992714.023933.18239835.15239,92B 12

23692223980.92-???? ??-?

=** ()-??-?-?=-3123223892714.023833.18238835.15238,92B 112

2382.1123592223880.92--?+???? ??-? =** =

S n (92,239)= 利用结合能半经验公式计算U Ce Ag Cu 23914010764,,,核的质量，并把计算值与下列实验值相比较，说明质量公式的应用范围。

()u Cu M

929756.6364=；()u Ag M 905091.106107=； ()u Ce M 905484.139140=；()

u U M 050786.238238=； 答：

所求的核的质量应为相应的原子质量，已知为()()A ,Z M X M A

=。 原子核结合能的半经验公式：

()[]MeV B A Z A a A Z a A

a A a A ,Z B P sym C S V +??? ??----=--12312322 其中MeV .a ,MeV .a ,MeV .a ,MeV .a sym C S V 809271403301883515==== ；

??

????????-=--奇奇核核奇偶偶核2/12

/10A a A A a B P P P 由结合能进而求核质量()A ,Z m 和()A ,Z M ：

()()()A Z B m Z A m Z A Z m n p ,,--+?=，

()()e Zm A ,Z m A ,Z M +=

对Cu 64：2964==Z ,A ，为奇奇核，

()-??-?-?=-312326429714064331864835156429...,B 2112

6421164292648092--?-???

? ??-?.. 259645205915555uc .MeV .==

()()642935296429,B m m ,m n p -+= ()u ...59645200086649213500727646129-?+?=

u .91783563=

()()4105848529917835632964296429-??+=+=..m ,m ,M e

u .93374463=

对Ag 107：47107==Z ,A ，为奇A 核，

()29794460348491210747uc .MeV .,B == （计算过程

从略）

()u .,m 88243910610747=

()u .,M 9082710610747=。

对Ce 140：58140==Z ,A ，为偶偶核，

()225133491611116514058uc .MeV .,B ==

()u .,m 88122313914058=

()u .,M 91304013914058=。

对U 238：92238==Z ,A ，为偶偶核，

()293890210759180623892uc .MeV .,B ==

()u .,m 99561023723892=

()u .,M 04607923810747=。

说明适用范围是很广的，尤其对中、重核符合很好。但对很轻的核及某些N 或Z 为幻数的核，实验值与计算值差别较大。

1-11 质子、中子和电子的自旋都为21，以714

7N 为例证明原子核

不可能由电子－质子组成，但可以由质子－中子组成。

由核素表可查得：714

7N 的核自旋1=I ,服从玻色统计；

若由电子－质子组成，则原子核由A 个质子和Z A -个电子组成。由于质子和电子都是费米子，则质量数为A 电荷数为Z 的原子核有Z A -2个费米子。如果Z 为偶数，则Z A -2为偶数，于是该核为玻色子；如果Z 为奇数，则Z A -2为奇数，于是该核为费米子；对714

7N 核，该核由14质子和7个电子组成，应为费米子，服

从费米统计，与实验不符。

而由质子－中子组成，则由7个中子和7个质子组成，总核子数为偶数，其合成可以是整数，服从玻色统计。

第二章 原子核的放射性

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%,%,%

答：

()

()21693.00ln T A t A t ?-= 分别为=t 21T ； =t 1T ；=t 21T ；=t 21T 。

已知P32 C14 U238的半衰期分别为d 26.14，a 5730，a 910468.4?,求其衰变常数。（以s 为单位）

答：

s 711062.5-?=λ；s 1221084.3-?=λ；s 1831092.4-?=λ； 放射性核素平均寿命τ的含义是什么已知21T 求τ。

答：平均寿命为样品所有核的平均寿命

()()210

4411

0T N tdt t N .===?∝

λλτ

经过τ时间，剩下的核数目约为原来的37%.

由衰变曲线求λ和2

1T 。 应该用方格纸或半对数坐标纸，最好用后者，得到：14211003.2min;57--?==s T λ

2-7人体内含18%的C 和%的K 。已知天然条件下14C 和12C 的原子数之比为：1012，14C 的T1/2=5730y ，40K 的天然丰度为%，T1/2=×109y 。求体重为75kg 的人体的总放射性活度。

答：据活度定义为A(t)= λN(t)

由于放射性核素处于平衡状态，不随时间变化

A=λ14C N 14C + λ40k N 40k = ×103Bq

2-8已知Sr 90按下式衰变：

Zr Y Sr h a 90

64,901.28,90??→????→?--ββ(稳定) 试计算纯Sr 90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y 90的相等。 答：由给定数据16111082.224

3651.28693.0---?=??=h h λ； 1221008.164693.0--?==h λ

h t m 9.76310

82.21008.1ln 1008.11ln 16221212=???=-=---λλλλ

2-11 31000cm 海水含有g 4.0K 和g 6108.1-?U 。假定后者与其子体达平衡，试计算31000cm 海水的放射性活度。

答：其中K 40是独立存在的放射性，其中K 40的丰度%0118.0=ρ，半衰期为a T 9211026.1?=。而U 则包括U 235系(即锕铀系)和U 238系（即U 235的丰度为%720.0，U 238的丰度为%275.99。

K 40放射性：

()423

9401017.1102.3910023.64.060

60243651026.1693.0-??????????==N K A λ

Bq 57.12= U 235系的放射性：对Bi 211和Ac 227的分支比过程不影响活度的计

算，按经过11次衰变，由于处于长期平衡，0A A i

=，0A 为U 235的

放射性，所以 ()

3236851020.703.23810023.6108.13600243651004.7693.011--??????????=系U A

Bq 21014.1-?= U

238系的放射性：对Bi 211和Ac 227的分支比过程不影响活度的计算，按经过14次衰变，由于处于长期平衡，0A A i =，0A 为U 235的放射性，所以 ()

993.003.23810023.6108.13600243651047.4693.01423698?????????=-系U A Bq 31.0=

总放射性Bq A 89.12=.

第三章 习题答案

实验测得

Ra 226的α能谱精细结构由()%95785.41MeV T =α和()%5602.42MeV T =α两种α粒子组成，试计算 答：1).子体Rn 222核的反冲能

αααT A T m m T r r 4

4-== MeV T MeV T r r 0829.0,0862.021==

2).Ra 226的衰变能

ααT A A T T E r 4

0-=+= MeV E MeV E 685.4,871.40201==

3).激发态Rn 222发射的γ光子的能量

MeV E E E 186.00201=-=γ

比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度：

Th He U 2304234+→； Rn C U 22212234+→； Po O U 21816234+→。 答：由公式，衰变能：()()()MeV A z A Z A Z Q 857.4,,,2211=?-?-?= 库仑位垒高度：()312311002214A A r e Z Z E B +=πε

对Th He U 2304234+→：其中1Z 为α粒子，2Z 为子核

()()()MeV Q 857.4230,904,2234,92=?-?-?=

()()313115122

194230104.11085.84106.1902+???????=---πB E

MeV J 94.2310241.61084.31084.3121212=???=?=--； 对Rn C U 22212234+→：

()()()MeV Q 773.11222,8612,6234,92=?-?-?=，

()()MeV E B 45.6312222104.11085.84106.1866313115122

19=+???????=---π；； 对Po O U 21816234+→：

()()()MeV Q 487.34218,8416,8234,92=?-?-?=，

()()MeV E B 76.8016218104.11085.84106.1868313115122

19=+???????=---π。 3-3 Pu238的重要用途之一是制造核电池。假定Pu238（=，=α）α衰变能的5%转换为电能, 当电池的输出功率为20W 时, 此电池应装多少Pug238

3-5设B b (A,Z), B b (4He), B b (A-4,Z-2) 分别为母核、α粒子、子核的结合能，试证

Q α= B b (A-4,Z-2)+ B b (4He)- B b (A,Z)

3-6 已知u Zn u Ni u Cu 929145.63,927967.63,929766.63646464===求1)-+ββ,粒子的最大能量；2)在电子俘获衰变中中微子的最大能量。

答：1)-+ββ,粒子的最大能量

2max

)929145.63929766.63(uc E -=-β MeV MeV 578.04940.931000621.0=?=

()MeV c m uc E e 654.02927967.63929766.6322max =--=+β

2)在电子俘获衰变中中微子的最大能量（一般忽略电子的结

合能）

()MeV uc E 676.1927967.63929766.632max ,=-=ν

3-7 求e Li e Be ν+→+-77反应中剩余核Li 7和中微子的动能和动量。 答：由于剩余核质量远大于中微子质量，有νν

T T T E R ≈+=0，所以 中微子动能：MeV uc uc E T 862.0016004.7016929.7220=-=≈υ

中微子动量：s m kg c T P ??=????==--22819

61060.410

0.310602.110862.0νν 反冲核动能：()eV c m E m P m P T R R R R R 83.564940.9310160.72862.022*******=??=≈==ν

第四章习题答案

4-1.确定下列核反应中的未知粒子x ：

答：(a)()x p d O ,18

8,O x 198=;(b)()Y p x 8739,α,Zr x 9040=;

(c)()I d x Te 12453123

52,，He x 32=。

4-2.利用下列数据，求核反应()Os T d Os 191192,的Q 值。

答： ()()()()191,763,1192,762,1?-?-?+?=Q

MeV 301.1388.36950.14875.35136.13-=+--=

4-4.求下列核反应的阈能：

答：

()O d p O 1516,， MeV Q 44.13-=； MeV Q A A A E A A a th 28.14=+=。 ()Nb d p Nb 9293,，MeV Q 62,6-=； MeV E th 69.6=。

()Bi d p Bi 208209,，MeV Q 23.5-=； MeV E th 26.5=。 4-6.能量为MeV 3.5的α粒子投射到铍靶上，引起()C n Be 128,α反应，其反应能为MeV 702.5。假设靶核处于静止状态，试求中子的最大和最小能量。

答： 由Q 方程可得不同角度下出射粒子能量,如公式(4-2-19)：

()()22121cos cos ????????????????++???? ??+++-±+=Q A A A E A A A A A A A A A A E A A E b B B a b B b a b B a B B b a b a b θθθ

在方括号前一般取正号。至于负号的物理意义，见讲义p125, 图4B-5。

当00=θ时，出射粒子向前，出射粒子能量最高，

()MeV E b 85.1000=

当0180=θ时，出射粒子向后，出射粒子能量最低，

()MeV E b 69.61800=

4-7测量10MeV 中子在铅中的反应截面实验，发现中子在1cm 厚的铅吸收材料中衰减到原来的％。铅的原子量是，密度cm3。计算总的反应截面。

4-8快中子照射铝靶时, 可以发生以下反应

27Al+n →27Mg+p

↓——→27Al

已知铝靶的面积为2×5cm2, 厚为1cm, 靶面垂直于中了束。铝靶经107cm-2·s-1的快中子束长期照射后, 经过, 放射性活度为

×10-2Ciμ,试求反应截面σ。

4-9自然界硼的密度是′1024at/cm3，对能量E ＝的中子捕获截面sc ＝764b ，散射截面ss ＝4b 。 (a) 计算的宏观捕获、散射和总作用截面。 (b) 中子束穿过1mm 和1cm 厚的硼时衰减多少 (c) 假设捕获截面是v1规律，计算和100eV 中子在硼中的宏观截面。 （d ）吸收50％能量为100eV 中子束，需要多厚的硼

4-11试计算H 2核俘获动能为MeV 1的质子所形成的He 3核的激发能。核参数如下：

()()()MeV MeV MeV 289.71,1,931.143,2,156.132,1=?=?=?。

答：复合核的激发能由入射粒子的相对运动动能和入射粒子与靶核的结合能得到,

()()()MeV T A A A B E A a A aA 18.611223,21,12,1*=?++?-?+?=++=α

第五章

第六章

第七章

致电离辐射探测学练习题

一.选择题: 1、写出放射性原子核衰变时所服从的泊松分布和高斯分布表达式。 答： m n e n m n P- = ! ) ( 2 2 2 ) ( 2 1 ) (σ σ π m n e n P - - = 。 2、描述探测器分辨时间的模型如下图所示，请给出这两个模型对测量计数的修正公式。 解：真实计数率为n, 探测器测得的计数率 m, 探测器分辨时间为τ 3、用正比计数管测量辐射如示意图，画出测得的微分能谱 解： τ m m n - = 1 τn ne m- = 非时滞延迟模型 时滞延迟模型

4、电离室中存在的负电性气体分子会： （1）捕获电子形成负离子，减小复合损失； （2）捕获离子，形成负离子，增加复合损失； （3）捕获电子形成负离子，增加复合损失； （4）捕获离子，形成负离子，增加复合损失 （ ） 5、减小由于负离子的形成而造成的复合损失的措施 （1）增加工作气体的压力； （2）减小工作电压； （3）纯化气体，添加少量双原子气体； （4）减小电子的漂移速度 （ ） 6、电离室输出的脉冲信号是由 （1）电极完全收集电子和离子后形成的； （2）电极收集电子和离子过程中，电极上感生电荷的变化形成的； （3）收集快电子形成的； （4）收集慢离子形成的 （ ） 7. 什么原因造成电离室在饱和区内电流仍随电压升高而增大？ （1）电压升高时，电极边缘的电场增强，使实际的灵敏体积扩大 （2）由于负电性气体杂质的存在，消除负离子和正离子复合需要更强的电场。 8. 电离室测量辐射时，输出的电流或电压信号，试分析他们的成份，并画出随时间变化规律的示意图。 电离室的电流或电压信号是由电子和离子的定向漂移，在电极上感生电荷的变化形成的，其主要成分为，电子脉冲和离子脉冲， 其变化规律如图发射的光子， 分析气体探测器中的电压信号的成分，并给出信号随时间变化的关系和变化曲线示意图。 答：主要有电子和离子的漂移感生的两种信号构成： 其变化如图所示 0000 000 ()() 3.13()(3.13)(3.13) C x e V t W W t t a C d W x d x e W t x t b C d W W d x e t c C W +-- +-+ + = +< -=+≤≤-== 当（） 当当

核辐射物理与探测学课后习题

第一章 原子核的基本性质 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 1-2 将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 1-5 已知()()92,23847.309,92,23950.574MeV MeV ?=?= ()()92,23540.921,92,23642.446MeV MeV ?=?= 试计算239U ，236U 最后一个中子的结合能。 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 第二章 原子核的放射性 2.1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%? 2.7 人体内含%18的C 和%2.0%的K 。已知天然条件下C C 1214与的原子数之比为12102.1，C 14的573021=T 年；K 40的天然丰度为%0118.0，其半衰期a T 911026.1?=。求体重为Kg 75的人体内的总放射性活度。 2-8 已知Sr 90按下式衰变： Zr Y Sr h a 90 64,901.28,90??→????→?--ββ(稳定) 试计算纯Sr 90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y 90的相等。 2-11 31000 cm 海水含有g 4.0K 和g 6108.1-?U 。假定后者与其子体达平衡，试计算31000 cm 海水的放射性活度。 第三章 原子核的衰变 3.1 实验测得 Ra 226 的α能谱精细结构由()%95785.41MeV T =α和()%5602.42 MeV T =α两种α粒子组成，试计算如下内容并作出Ra 226衰变网图（简图） （1）子体Rn 222核的反冲能； （2）Ra 226的衰变能； （3）激发态Rn 222发射的γ光子的能量。 3.2 比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度： Th He U 2304234+→； Rn C U 22212234+→； Po O U 21816234+→。

核辐射探测习题解答2

第七章作业答案 1.设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。 解： 5152 5(,)!5(0;5)0.00670!5(0;5)0.03371! 5(0;5)0.08422! N N r r r r N P N N e N P e P e P e ----=?=?==?==?= 在1秒内小于或等于2的概率为： (0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++= 2.若某时间内的真计数值是100，求得到计数为104的概率。 解： 高斯概率密度函数为： 2 22220.012102()2(100104)4(;,)100,10 104 (104;100;10)0.0145 N N P N N e N N P e e σσσ?-----======== 5.本底计数率n b =15计数/min,测量样品计数率n 0=60计数/min,试求对给定的测 量时间t b +t s 来说净计数率精确度最高时的最优比值t b /t s ;若净计数率的误差为 5％，t b 和t s 的最小值是多少？ 解： 2:2:1 s b s b t t t t ==== 若要使净计数率的误差为5％ 1122222211222222()60(6015)17.778().(6015).(5%) ()15(6015)8.889().(6015).(5%)s s s s b s s b n b s b b s b n n n n t n n n n n t n n δδ+?+?===--+?+?= ==-- 6.为了探测α粒子，有两种探测器可以选择，一种的本底为7计数/min,效率为0.02;另一种的本底为3计数/min,效率为0.016,对于低水平测量工作，应选用

原子核物理辐射探测学期末试题及其答案1

西南科技大学2010-2011-1学期 《核辐射探测学》本科期末考试试卷(B卷) 课程代码 2 4 3 1 4 0 9 8 0 命题单位国防科技学院辐射防护与环境工程教研室 一．填空题（每空2分，共30分） 1.带电粒子的射程是指__________________，重带电粒子的射程与其路程_________。 2.根据Bethe公式，速度相同的质子和氘核入射到靶物质中后，它们的能量损失率之比是 _________ 3.能量为2.5 MeV的γ光子与介质原子发生康普顿散射，反冲电子的能量范围为_________， 反冲角的变化范围是_________。 4.无机闪烁体NaI的发光时间常数是430 ns，则闪烁体被激发后发射其总光子数目90%的光 子所需要的时间是_________。 5.光电倍增管第一打拿极的倍增因子是20，第2~20个打拿极的倍增因子是4，打拿极间电 子传输效率为0.8，则光电倍增管的倍增系数为_________。 6.半导体探测器中，γ射线谱中全能峰的最大计数率同康普顿峰的最大计数率之比叫做____。 7.电离电子在气体中的运动主要包括_________、_________、_________。 8.探测效率是指___________与进入探测器的总的射线个数的比值。 9.若能量为2 keV的质子和能量为4 keV的α粒子将能量全部沉积在G-M计数器的灵敏体积 内，计数器输出信号的幅度之比是_________。 10.当PN结探测率的工作电压升高时，探测器的结电容_________，反向电流_________。 二．名词解释（每题4分，共16分） 1.湮没辐射 2.量子效率 3.电子脉冲电离室 4.分辨时间 三．简答题（每题8分，共32分） 1.电离室的工作机制？屏栅电离室相比一般的平板电离室有什么优点？ 2.有机闪烁体中“移波剂”、无机闪烁体中“激活剂”，他们的作用分别是什么？ 3.简述PIN结探测器的结构和工作原理，和PN结探测器相比它有什么优点？ 4.气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器各有什么优点？用于α粒子探测的主要是哪类探 测器，为什么？ 四．计算题（共22分）

核辐射物理与探测学复习

核辐射物理与探测学复习 注：本提纲中的问题覆盖范围并不完备，因此不能完全替代书本复习，仅作参考之用！ 一、关于载流子 1) 无论是气体探测器，还是闪烁、半导体探测器，其探测射线的本质都是将射线沉积在探 测器灵敏体积内的能量转换为载流子。这三种探测器具有不同的载流子，分别是：气体（），闪烁体（），半导体（）； 答： 气体：电子－离子对； 闪烁体：第一个打拿极收集到的光电子； 半导体：电子－空穴对； 2) 在这个转换过程中，每产生一个载流子都要消耗一定的能量，称之为（），对于三种探测 器来说，这个能量是不同的，分别大概是多少？气体（），闪烁体（），半导体（）。这个能量是大些好，还是小些好？为什么？ 答： 平均电离能；30eV，300eV，3eV； 这个能量越小越好，因为平均电离能越小，产生的载流子就越多，而载流子的数目服从法诺分布，载流子越多则其数目的相对涨落越小，这会导致更好的能量分辨率； 3) 在这个转换过程中，射线沉积在探测器中的能量是一个（）变量，而载流子的数目是一 个（）变量，载流子的数目是不确定的，它服从（）分布，该分布的因子越是大些好，还是小些好？为什么？ 答：连续型变量；离散型变量；法诺分布；法诺因子越小越好，小的法诺因子意味着小的统计涨落，导致好的能量分辨率； 二、关于探测效率 1) 对于不带电的粒子（如γ、中子），在探测器将射线沉积在其灵敏体积中的能量转换为载 流子之前，还需要经历一个过程，如果没有该过程，则探测器无法感知射线。以γ射线为例，这个过程都包含哪些反应（）？这个过程的产物是什么（）？对于1个1MeV的入射γ射线，请随便给出一个可能的该产物能量（）？ 答： 对于γ射线，这些反应包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应（如果γ射线的能量>1.022MeV）； 这些反应的产物都是次级电子； 对于1个1MeV的γ射线，次级电子的能量可以是几十keV～几百keV，也可以是接近1MeV； 2) 这个过程发生将主要地决定探测器的探测效率，那么影响探测效率（本征）的因素都有 哪些（）？在选择探测器的时候，为了得到高的探测效率（本征），应该做什么考虑（）？

核辐射测量数据处理习题及答案

核数据处理理论知识 核辐射测量数据特征：随机性（被测对象测量过程）局限性混合型空间性 数据分类：测量型计数型级序型状态型名义型 精度：精密度正确度准确度 统计误差：核辐射测量中，待测物理量本身就是一个随机变量。准确值为无限次测量的平均值， 实际测量为有限次，把样本的平均值作为真平均值，因此存在误差。 变量分类：（原始组合变换）变量 误差来源：（设备方法人员环境被测对象）误差 误差分类：系统误差随机误差统计误差粗大误差 放射性测量统计误差的规律答：各次测量值围绕平均值涨落二项分布泊松分布高斯分布 精度的计算，提高测量精度的方法？答：采用灵敏度高的探测器增加放射源强度增加测量次数延长测量时间减少测量时本底计数 放射性测量中的统计误差与一般测量的误差的异同点？答：不同点：测量对象是随机的，核衰变本身具有统计性，放射性测量数据间相差可能很大。测量过程中存在各种随机因素影响。相同点：测量都存在误差。 样本的集中性统计量？答：算术平均值几何平均值中位数众数（最大频数） 样本的离散性统计量？答：极差方差变异系数或然系数算术平均误差 单变量的线性变换方法？答： 1.标准化变换 2.极差变换 3.均匀化变换 4.均方差变换 单变量的正态化变换方法？答：标准化变化角度变换平方根变换对数变换 数据网格化变换的目的？答： 1.把不规则的网点变为规则网点 2.网格加密 数据网格变换的方法？答： 1.插值法（拉格朗日插值三次样条插值距离导数法方位法） 2.曲面拟合法（趋势面拟合法趋势面和残差叠加法加权最小二乘拟合法） 边界扩充的方法有哪些？答：拉格朗日外推法余弦尖灭法偶开拓法直接扩充法补零法 核数据检验目的： 1.帮助检查测量系统的工作和测量条件是否正常和稳定，判断测量除统计误差外是否存在其它的随机误差或系统误差 2.确定测量数据之间的差异是统计涨落引起的，还是测量对象或条件确实发生了变化引起的 变量选择的数学方法：几何作图法（点聚图数轴）相关法（简单相关系数逐步回归分析秩相关 系数）秩和检验法 谱数据处理—问答题谱的两大特点？答： 1.放射性核素与辐射的能量间存在一一对应关系 2.放射性核素含量和辐射强度成正比 谱光滑的意义是什么？方法有哪些？答：意义 1.由于核衰变及测量的统计性，当计数较小时， 计数的统计涨落比较大，计数最多的一道不一定是高斯分布的期望，真正峰被湮没在统计涨落中2.为了在统计涨落的影响下，能可靠的识别峰的存在，并准确确定峰的位置和能量，从而完成定 性分析，就需要谱光滑 3.由于散射的影响，峰边界受统计涨落较大，需要谱光滑方法算术滑动平均法重心法多项式最小二乘法其他（傅里叶变换法） 寻峰的方法有哪些？答：简单比较法导数法对称零面积变换法二阶插值多项式计算峰位法 重心法拟合二次多项式计算峰位法 峰面积计算的意义和方法？答： 1）峰面积的计算是定量分析的基础。2）知道了特征峰的净峰面积，就可以计算目标元素的含量线性本底法（科沃尔沃森 Sterlinski ）峰面积法单峰曲面拟合法 谱的定性分析、定量分析的内容？答：定性：确定产生放射性的核素或元素定量：峰边界的确定峰面积计算重锋分析含量计算 核辐射测量特点：核辐射是核衰变的产物核辐射的能量具有特征性核素的含量与特征辐射的

核辐射探测学

《核辐射探测学》研究生课程习题与思考题 第一套 1. 当电子的速度为 2.5×108m/s 时，它的动能和总能量各为多少MeV ？ 2. 已知32P ，14C ，238U 的半衰期分别为14.26d,5370a,4.468×109a ，试求它们的衰变常数（以s -1为单位）。 3.238Pu 的重要用途之一为制造核电池。假定238Pu （1/2T 87.75, 5.4992a E MeV α==）的α衰变能的5%转变为电能，当电池的输出 功率为20W 时，此电池应装多少克238Pu ？ 4. 确定下列核反应中的未知粒子x : (a) 188(,)O d p x ， (b) 8739(,)x p Y α ， (c) 123124 5253(,)Te x d I 。 5. 试计算234U 和241m A 的裂变阈能。 第二套 1. 已知： △（92，238）= 47.307MeV ； △(92,239) = 50.572MeV ； △ ( 92, 235) = 40.916MeV ； △(92,236)= 4 2.442MeV ； 试计算239U,236U 最后一个中子的结合能。 2. 计算下面1.0Ci 的放射源的原子核数？ （a ）18F ； (b)14C ； (c)222Rn ； (d)235U 。 3. 设Bb （A,Z ），Bb （4He ），Bb （A-4，Z-2）分别为母核、α粒子、子核的结合能，试证明 4Bb(A-4,Z-2)+Bb(He)-Bb(A,Z)Q α=。 4. 能量为6MeV 的质子投射到静态的12C 核上，试求质心的运动速度，取质子 的质量为1u 。 5. 设一个聚变堆的功率为100万kW ，以d+T 为燃料，试计算一年要消耗多少 氘？这么大功率的电站，若改用煤作燃料，则每年要消耗多少煤（煤的燃料热约为3.3×710 J/kg ）？ 第三套 1. 当质子在球形核里均匀均匀分布时，原子核的库仑能为： 203(1)54C e Z Z E R π-=ε Z 为核电荷数，R 为核半径，r 0 取1.5×10-15m 。试计算13C 和13N 核的库

西南科技大学 最新 原子核物理及辐射探测学_1-10章答案

西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案 第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 92400352151101222 2=??? ??-=-==； 动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=???? ??????--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+=≈-= α粒子的质量 g u m m 23220 10128.28186.1295.010026.41-?==-=-=βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 12285 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M == ()() u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==

试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]M e V .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 RZZeEc024)1(53πε?= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m15105.1?×。试计算C13和N13核的库仑能之差。 答：查表带入公式得ΔΕ=2.935MeV 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +??? ??----=--12 312322, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B 对U 236，144,236,92===N A Z 代入结合能半经验公式，得到

核辐射探测复习题第四章半导体探测器答案

1. 小于10-5Ω·cm ；大于1014Ω·cm ；10-2 ～109Ω·cm 。 2. 核辐射粒子射入PN 结区后，通过与半导体的相互作用，损失能量产生电子-空穴对。在 外电场作用下，电子和空穴分别向两极漂移，于是在输出回路中形成信号，当电场足够强时，电子和空穴在结区的复合和俘获可以忽略时，输出信号的幅度与带电粒子在结区消耗的能量成正比。 3. 金硅面垒α半导体探测器；Ge （Li ）探测器；Si （Li ）探测器；HPGe 探测器；HgI 2探 测器；CdTe 探测器；CdSe 探测器。 4. 扩散型；面垒型；离子注入。 5. PN 结加偏压的目的是：使得PN 结的传导电流很小，相当于PN 结二极管加上反向电压 的情况；内部工作机理是相当于加上反向偏压后P 区中空穴从结区被吸引到接触点，相同的是，N 区中的电子也向结区外移动，那么结区宽度就会变宽。 6. 电荷运动的瞬时涨落。 7. 记录到的脉冲数；入射到探测器灵敏体积内的γ光子数。 8. ε源=π4Ω·ε本征 9. 全能峰内的计数；源发射的γ光子数。 10. 前置放大器与探测器的连接方式有交流耦合和直流耦合两种；其中，交流耦合的优点是 探测器和前置放大器的直流工作点互相隔离，设计简单。缺点是由于探测器负载电阻和耦合电容的存在，增加了分布电容，使得噪声增加，能量分辨率变差。直流耦合的特点是消除了耦合电容和负载电阻对地的分布电容，有效地提高信噪比，对低能X 射线的探测尤为重要。 11. 半导体探测器受强辐射照射一段时间以后性能会逐渐变坏，这种效应称为半导体探测器 的辐射损伤效应。辐射损伤是由于入射粒子通过半导体材料撞击原子产生填隙空位对引起的，它在半导体材料中形成的施主、受主、陷阱等可以作为俘获中心，从而降低载流子的寿命，影响载流子的收集，而且使电阻率发生变化，材料性能变化会使探测器性能变坏。 12. 半导体探测器的优点是： A 电离辐射在半导体介质中产生一对电子、空穴所需能量大约比气体中产生一对电子、离子对少一个数量级，因而电荷数的相对统计涨落也就小很多，能量分辨率高； B 带电粒子在半导体中形成电离密度要比在气体中形成高大约3个数量级，因而具有高空间分辨和快时间响应的探测器。 C 测量电离辐射的能量时，线性范围宽。 半导体探测器的缺点是： A 对辐射损伤效应灵敏，受强辐照后性能变差。 B 常用的Ge 探测器，要在低温条件下工作，使用不便，限制了应用范围。

核辐射物理电子讲义第一章

核辐射物理及探测学 辐射的定义（R a d i a t i o n）: 以玻或运动粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量（如声辐射、热辐射、电磁辐射、α辐射、β辐射、中子辐射等）的统称。 通常论及的“辐射”概念是狭义的，它不包括无线电波和射频波等低能电磁辐射，也不包括声辐射和热辐射，而仅是指高能电磁辐射（光辐射）和粒子辐射。这种狭义的“辐射”又称为“射线”。 按照其来源，辐射（射线）可以分为核辐射、原子辐射、宇宙辐射等，又可分为天然辐射、人工辐射等。 按照其荷电情况和粒子性质，辐射（射线）又可分为：带电粒子辐射，如α、p、D、T、±π、±μ、±e等；中性粒 子，如n、ν、?π等；电磁辐射，如γ射线和X射线等。 课程介绍： 核辐射物理及探测学是工程物理系本科生的一门主干专业基础课。本课程要使学生对于核辐射物理学、辐射探测器的原理、性能和应用以及探测辐射的基本理论与方法具有深入明确的了解，并具有创造性地灵活应用的能力。经过后续实验课的学习，学生在辐射探测实验技术方面将进一步获得充分的训练。 核辐射物理及探测学是一门内容非常丰富与科学实验关系极其密切的课程。核辐射物理涉及原子核的基本性质、各种辐射的产生、特征，辐射与物质的相互作用及微观世界的统计概率特性等，是核科学及核工程的基础。辐射探测学是近百年来核科学工作者在实践中发明、发展的探测器与探测方法的归纳和总结。通过课程学习应当培养学生掌握如何从实际出发分析问题、解决问题，以及如何综合应用基础理论和所学的各种知识的思维方法和能力，本课程中讲授的核辐射物理、辐射探测器与探测方法方面的知识，将为学生将来从事核能与核科学科研、生产、管理等工作打下良好的基础。 本课程主要由三部分组成： （1）核辐射物理学。（第一章～第六章）这既是辐射探测的物理基础，又是其他专业课的基础。 22学时 （2）辐射探侧器件与装置的原理、性能和应用。（第七章～第十章）26学时 （3）探测辐射的理论和方法。（第十一章，第十二章）16学时 教科书：《核辐射物理与探测学》（讲义）陈伯显编著 《致电离辐射探测学》（讲义）安继刚编著 参考书：《原子核物理实验方法》复旦,清华,北大合编出版社：原子能出版社 《辐射探测与测量》(美)格伦F.诺尔著出版社：原子能出版社 《N u c l e a r R a d i a t i o n P h y s i c s》 R a l p h E. L a p p a n d H o w a r d L. A n d r e w s, P r e n t i c e-H e l l, I n c, E n d l e w o o d C l i f f s, N e w J e r s e y, 1997.

南京航空航天大学-2018年-硕士研究生入学考试初试试题(A卷)-876核辐射物理学

科目代码：876科目名称：核辐射物理学 第1页 共3页 南京航空航天大学 2018年硕士研究生入学考试初试试题（ A 卷 ） 科目代码: 876 满分: 150 分 科目名称: 核辐射物理学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、计算238U 的最后一个中子、最后一个质子及 的分离能（n S 、p S 、S ）的值，比较三者大小，可说明什么问题？【已知 237=45.389MeV U , 238=47.307MeV U , 1=8.071MeV n , 1=7.289MeV H , 4=2.425MeV He , 23490=40.612MeV Th ， 23791=47.64MeV Pa 】(本题10分) 二、实验发现铋（209Bi ）原子213/21/2D S 跃迁的光谱波长472.2nm ＝，由于超精细相互作用分裂成四条不同F 值的亚谱线。相邻能级的间距比是6:5:4 。求核的自旋I的值。 （本题20分） 三、已知24296Cm 的 衰变所放出的 粒子的最大动能为6112.9keV ，试求24296Cm 的 质量（以原子质量单位u 来表示）。（已知 23894 =46.161MeV Pu ， 4=2.425MeV He ，21u=931.5MeV/c ）。（本题20分） 四、根据下图，试计算：1）K 俘获放出的中微子能量E ;2）152Sm *的反冲速度（用光速c 为单位）；3）当152Sm *在沿运动方向发射光子时，反冲能量损失为多少？由于多普勒效应获得的能量补偿为多少？已知152m Eu 的K 层电子结合能为48keV 。（已知 15262=-74.761MeV Sm ， 15263=-72.884MeV Eu ）（本题 20分）

核辐射探测器及核电子学

《核辐射探测器与核电子学》期末考试复习题 一、填空题（20分，每小题2分） 1．α粒子与物质相互作用的形式主要有以下两种：激发、电离 2．γ射线与物质相互作用的主要形式有以下三种：康普顿散射、光电效应、形成电子对 3．β射线与物质相互作用的主要形式有以下四种：激发、电离、形成离子对、形成电子-空穴对、轫致辐射 4．由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，分辨时间约为：几μs；Ｇ-Ｍ计数管的分辨时间大约为：一百μs。 5．电离室、正比计数管、G-M计数管输出的脉冲信号幅度与入射射线的能量成正比。 6．半导体探测器比气体探测器的能量分辨率高，是因为：其体积更小、其密度更大、其电离能更低、其在低温下工作使其性能稳定、气体探测器有放大作用而使其输出的脉冲幅度离散性增大 7．由ZnS(Ag)组成的闪烁计数器，一般用来探测α射线的强度 8．由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，一般用来探测γ、X 射线的能量、强度、能量和强度 9．电离室一般用来探测α、β、γ、X、重带电粒子射线的能量、强度、能量和强度。 10．正比计数管一般用来探测β、γ、X 射线的能量 11．Ｇ-Ｍ计数管一般用来探测α、β、γ、X 射线的强度 12．金硅面垒型半导体探测器一般用来探测α射线的能量、强度、能量和强度 13．Si(Li)半导体探测器一般用来探测α、β、γ、X射线的能量、强

度、能量和强度 14．HPGe半导体探测器一般用来探测α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子射线的能量 15．对高能γ射线的探测效率则主要取决于探测器的有效体积 16．对低能γ射线的探测效率则主要取决于“窗”的吸收 17．Ｇ-Ｍ计数管的输出信号幅度与工作电压无关。 18．前置放大器的类型主要分为以下三种：电压型、电流型、电荷灵敏型19．前置放大器的两个主要作用是：提高信-噪比、阻抗匹配。 20．谱仪放大器的两个主要作用是：信号放大、脉冲成形 21．滤波成效电路主要作用是：抑制噪声、改造脉冲波形以满足后续测量电路的要求 22．微分电路主要作用是：使输入信号的宽度变窄和隔离低频信号 23．积分电路主要作用是：使输入信号的上升沿变缓和过滤高频噪声24．单道脉冲幅度分析器作用是：选择幅度在上下甄别阈之间的信号25．多道脉冲幅度分析器的道数（M）指的是：多道道脉冲幅度分析器的分辨率 26．谱仪放大器的线性指标包括：积分非线性INL、微分非线性DNL 二、名词解释及计算题（10分，每小题5分） 1.能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数，可用 全能峰的半高宽度FWHM或相对半高宽度表示 2.探测效率：定义为探测器输出信号数量(脉冲数)与入射到探测器(表面) 的粒子数之比 3.仪器谱：由仪器(探测器)探测(响应)入射射线而输出的脉冲幅度分布图， 是一连续谱

原子核物理及核辐射探测学第一章-第三章习题参考答案

第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 () MeV ....c v c m m c E e 924003521511012 2 22 =?? ? ??-= -= =； 动能 () MeV c v c m T e 413.0111 2 2=??? ? ? ?? ?? ?--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+ =≈-= α粒子的质量 g u m m 232 2 010128.28186.1295.010026.41-?==-= -= βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 122 8 5 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==

( )( ) u .U M ;u .U M 045582236043944235236 235 == 试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?=()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6 求C 136和N 13 7核库仑能之差。 答：C 136和N 137核库仑能之差为 ()()?? ?????---?=?3 1011220211453A r Z Z Z Z e E C πε () ??? ? ???????-????? =---311512 2 19 131051566710858410602153...π MeV .J .935210696413=?=- 1-8利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +?? ? ??----=--12 3 123 22, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B

辐射探测学-复习要点

辐射探测学复习要点 第一章辐射与物质的相互作用（含中子探测一章） 1.什么是射线？ 由各种放射性核素发射出的、具有特定能量的粒子或光子束流。 2.射线与物质作用的分类有哪些？ 重带电粒子、快电子、电磁辐射（γ射线与X射线）、中子与物质的相互作用 3.电离损失、辐射损失、能量损失率、能量歧离、射程与射程歧离、阻止时 间、反散射、正电子湮没、光子与物质的三种作用 电离损失：对重带电粒子，辐射能量损失率相比小的多，因此重带电粒子的能量损失率就约等于其电离能量损失率。 辐射损失：快电子除电离损失外，辐射损失不可忽略；辐射损失率与带电粒子静止质量m 的平方成反比。所以仅对电子才重点考虑 辐射能量损失率：单位路径上，由于轫致辐射而损失的能量。 能量损失率：指单位路径上引起的能量损失，又称为比能损失或阻止本领。按能量损失作用的不同，能量损失率可分为“电离能量损失率”和“辐射能量损失率” 能量歧离(Energy Straggling)：单能粒子穿过一定厚度的物质后，将不再是单能的（对一组粒子而言），而发生了能量的离散。 电子的射程比路程小得多。 射程：带电粒子在物质中不断的损失能量，待能量耗尽就停留在物质中，它沿初始运动方向所行径的最大距离称作射程，R。实际轨迹叫做路程P。 射程歧离(Range Straggling)：由于带电粒子与物质相互作用是一个随机过程，因而与能量歧离一样，单能粒子的射程也是涨落的，这叫做能量歧离。 能量的损失过程是随机的。 阻止时间：将带电粒子阻止在吸收体内所需要的时间可由射程与平均速度 来估算。与射程成正比，与平均速度成反比。 反散射：由于电子质量小，散射的角度可以很大，多次散射，最后偏离原来的运动方向，电子沿其入射方向发生大角度偏转，称为反散射。 正电子湮没放出光子的过程称为湮没辐射 光子与物质的三种作用：光电效应（吸收）、康普顿效应（散射）、电子对效应（产生） 电离损失、辐射损失：P138 4.中子与物质的相互作用，中子探测的特点、基本方法和基本原理 中子本身不带电，主要是与原子核发生作用，与射线一样，在物质中也不能直接引起电离，主要靠和原子核反应中产生的次级电离粒子而使物质电离。 390 5.Bethe公式应用 对各种带电粒子是有效的，条件是这些粒子的速度保持大于物质原子中电子的轨道运动速度。 重离子治癌，质子刀，“大部分的能量沉积在病灶” Bethe公式是描写电离能量损失率Sion与带电粒子速度v、电荷Z等关系的经典公式。

核辐射探测作业答案-9页精选文档

<<核辐射探测作业答案>> 第一章作业答案 α在铝中的射程 3．从重带电粒子在物质中的射程和在物质中的平均速度公式，估算4MeV 的非相对论α粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是匀速的）所需的阻止时间（4MeV α粒子在硅中的射程为17.8㎝）。 解： 依题意慢化是均减速的，有均减速运动公式： 依题已知：17.8s R cm α== 由2 212E E m v v m αααααα = ?= 可得：82.5610t s -=? 这里 27271322 71044 1.6610() 6.646510() 44 1.60101.38910() m u kg kg E MeV J v v m s ααα------==??=?==??==? 4．10MeV 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，辐射损失率和电离损失率之比是多少？ 解： 由22rad dE z E dx m ?? ∝ ??? 5．能量为13.7MeV 的α粒子射到铝箔上，试问铝箔的厚度多大时穿过铝箔的α粒子的能量等于7.0MeV? 解： 13.7MeV 的α粒子在铝箔中的射程1R α，7.0MeV α粒子在铝箔中的射程2R α之差即为穿过铝箔的厚度d 由 6．当电子在铝中的辐射损失是全部能量损失的1/4时，试估计电子的动能。27MeV 的电子在铝中的总能量损失率是多少？ 解： 不考虑轨道电子屏蔽时 考虑电子屏蔽时 123122326 3 4(1)1 ()[ln((83))]13718 41314 6.02310277.3107.9510[((8313)0.06] 3.03/() 3.03/0.437 6.93() 3.03 6.939.9610/e rad e ion z z NE dE r z dx MeV cm dE dx dE MeV cm dx -- --+-=+=???????????+=- ===+=≈和7.当快电子穿过厚为0.40㎝的某物质层后，其能量平均减少了25%.若已知电子的能量损失基本上是辐射损失，试求电子的辐射长度。

核辐射物理与探测学复习资料

核辐射物理与探测学复习 一、关于载流子 1) 无论是气体探测器，还是闪烁、半导体探测器，其探测射线的本质都是将射线沉积在探 测器灵敏体积内的能量转换为载流子。这三种探测器具有不同的载流子，分别是：气体（），闪烁体（），半导体（）； 答： 气体：电子－离子对； 闪烁体：第一个打拿极收集到的光电子； 半导体：电子－空穴对； 2) 在这个转换过程中，每产生一个载流子都要消耗一定的能量，称之为（），对于三种探 测器来说，这个能量是不同的，分别大概是多少？气体（），闪烁体（），半导体（）。 这个能量是大些好，还是小些好？为什么？ 答： 平均电离能；30eV，300eV，3eV； 这个能量越小越好，因为平均电离能越小，产生的载流子就越多，而载流子的数目服从法诺分布，载流子越多则其数目的相对涨落越小，这会导致更好的能量分辨率； 3) 在这个转换过程中，射线沉积在探测器中的能量是一个（）变量，而载流子的数目是一 个（）变量，载流子的数目是不确定的，它服从（）分布，该分布的因子越是大些好，还是小些好？为什么？ 答：连续型变量；离散型变量；法诺分布；法诺因子越小越好，小的法诺因子意味着小的统计涨落，导致好的能量分辨率； 二、关于探测效率 1) 对于不带电的粒子（如γ、中子），在探测器将射线沉积在其灵敏体积中的能量转换为 载流子之前，还需要经历一个过程，如果没有该过程，则探测器无法感知射线。以γ射线为例，这个过程都包含哪些反应（）？这个过程的产物是什么（）？对于1个1MeV 的入射γ射线，请随便给出一个可能的该产物能量（）？ 答： 对于γ射线，这些反应包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应（如果γ射线的能量>1.022MeV）； 这些反应的产物都是次级电子； 对于1个1MeV的γ射线，次级电子的能量可以是几十keV～几百keV，也可以是接近1MeV； 2) 这个过程发生将主要地决定探测器的探测效率，那么影响探测效率（本征）的因素都有 哪些（）？在选择探测器的时候，为了得到高的探测效率（本征），应该做什么考虑（）？ 答：

核辐射探测期末复习资料A.

核技术 探测复习材料 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）Ⅴ G-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）和探测效率（1.5分） 注：1）答成计数率得1分 0/1V C d

核辐射探测学习题参考答案(修改)

第一章射线与物质的相互作用 1.不同射线在同一物质中的射程问题 如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线，能否从这一曲线求得d （氘核）与t （氚核）在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算？ 解：P12”利用Bethe 公式，也可以推算不同带点例子在某一种吸收材料的射程。”根据公式：)()(22 v R M M v R b a b b a a Z Z = ，可求出。 步骤：1先求其初速度。 2查出速度相同的粒子在同一材料的射程。 3带入公式。 2：阻止时间计算： 请估算4MeV α粒子在硅中的阻止时间。已知4MeV α粒子的射程为17.8μm 。 解：解：由题意得 4MeV α粒子在硅中的射程为17.8um 由T ≌1.2×107-R E Ma ，Ma=4得 T ≌1.2×107-×17.8×106-×4 4()s ＝2.136×1012-()s 3：能量损失率计算 课本3题，第一小问错误，应该改为“电离损失率之比”。更具公式1.12-重带点粒子电离能量损失率精确表达式。及公式1.12-电子由于电离和激发引起的电离能量损失率公式。代参数入求解。 第二小问：快电子的电离能量损失率与辐射能量损失率计算： ()2082 2.34700700 ()rad ion dE E Z dx dE dx *?? =≈ 4光电子能量： 光电子能量：（带入B K ） 康普顿反冲电子能量： 200.511m c Mev = i e hv E ε-=

22020 0(1cos ) 2.04(1cos 20) 4.16160.06 0.3947(1cos )0.511 2.04(1cos 20)0.511 2.040.06 Er Ee Mev m c Er θθ--?====+-+-+?5:Y 射线束的吸收 解：由题意可得线性吸收系数10.6cm μ-=，311.2/pb g cm ρ= 122 2 0.6 5.3610/11.2/m pb cm cm g g cm μμρ--∴===?质量吸收系数 由r N μσ=*可得吸收截面： 123 2223 0.61.84103.2810/ r cm cm N cm μ σ--===?? 其中N 为吸收物质单位体积中的原子数2233.2810/N cm =? 0()t I t I e μ-=要求射到容器外时强度减弱99.9% 0 () 0.1%0.001t I t e I μ-∴ =∴=即t=5In10 =11.513cm 6：已知)1()(t ι- -=e A t f t 是自变量。 ①求ι增大时，曲线的变化形势。 ②画出f(t)的曲线。 答：①当ι增大时，曲线同一个自变量t 值最后将是函数结果减小。 当A>0时，f(t)=)1(A /Γ--t e 的图像为下面图一：其中y1,y2,y3,y4,y5,y6分别为Γ为0.25,0.5,1,2,3,4时的图像 当A<0时，f(t)=)1(A /Γ--t e 的图像为下面图二：其中y1,y2,y3,y4,y5,y6分别为Γ为