核電子學(xué)核數(shù)據(jù)習(xí)題合集

成都理工大學(xué)學(xué)年

第一學(xué)期《核輻射測量方法》考試試題

參考答案與評分標(biāo)準(zhǔn)

大題—-二四五總分

得分

一、名詞解釋（每名詞3分，共18分）

1.探測效率：探測效益率是表征丫射線照射量率與探測器輸出脈沖計數(shù)之間關(guān)系的重要物理參數(shù)。

2.衰變常數(shù)：衰變常數(shù)是描述放射性核素衰變速度的物理量，指原子核在某一特定狀態(tài)下，經(jīng)歷核自發(fā)躍

迂的概率。

3.吸收劑量：電力輻射授予某一點(diǎn)處單位質(zhì)量物質(zhì)的能量的期望值?！?gt;=dE/M7,吸收劑量單位為戈瑞（Gy）。

4.平均電離能：在物質(zhì)中產(chǎn)生一個離子對所需要的平均能量。

5.放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，單位時間內(nèi)處于特定能態(tài)的一定量的核素發(fā)生自發(fā)核轉(zhuǎn)變

數(shù)的期望值。A=dN/dto

6.碰撞阻止本領(lǐng)：帶電粒子通過物質(zhì)時，在所經(jīng)過的單位路程上，由于電離和激發(fā)而損失的平均能量。

二、填空題（每空0.5分，共9分）

1.a射線與物質(zhì)相互作用的主要形式是電離和激發(fā)。

2.鈾系氣態(tài)核素是3Rn;其半衰期是3.825d。

3.用了能譜測定鈾、牡、鉀含量，一般選擇的y輻射體是"Bi、2118Tl

和鄴；其y光子的能量分別是1的6MeV、2.62MeV和1.46MeV。

4.p+衰變的實(shí)質(zhì)是母核中的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?

5.放射性活度的單位為：Bq；照射量率的單位為：放kg*s:能注量率的單位為

W/m2

6.B射線與物質(zhì)相互作用方式主要有電離與激發(fā)、朝致輻射和彈性散射。

三、簡要回答下列問題（每題6分，共36分）

1.簡述Nal（Tl）探測器的特征X射線逃逸以及對譜線的影響。

解答：當(dāng)丫光子在晶體內(nèi)發(fā)生光電效應(yīng)時，原子的相應(yīng)殼層上將留一空位，當(dāng)外層電子補(bǔ)入時，會有特征X

射線或俄歇電子發(fā)出（3分）。若光電效應(yīng)發(fā)生在靠近晶體表面處時，則改特征X射線有可能逃逸出探測晶

體，使入射光子在晶體內(nèi)沉淀的能量小于光子能量，光子能量與在晶體內(nèi)沉淀能量即差為特征X射線能量

（2分）。因此，使用Na（TI）晶體做探測器時，碘原子K層特征射線能量為38keV,在測量的丫譜線上將會

出一個能量比入射丫射線能量小28keV的碘特征射線逃逸峰（2分）。隨著入射射線能量增加和探測晶體體

積的增大，Nai（TI）探測器的特征X射線逃逸峰會逐漸消失。（2分）

圖（3分）

閃爍體和倍增管是探測器部分，用于將丫射線的能量轉(zhuǎn)化為可以探測的電信號。前置放大器是將信號

進(jìn)行一定倍數(shù)的放大。主放大器是將信號轉(zhuǎn)化微可以供多道脈沖幅度分析器使用的信號。多道脈沖幅度分

析器將信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。微機(jī)對采集的信號進(jìn)行軟件的處理。（3分）

3.隨著入射丫射線能量的變化，丫射線與物質(zhì)相互作用的主要效應(yīng)所占比例如何變化？

解答：伽馬射線與物質(zhì)相互作用的主要形式是光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)。隨著入射伽瑪射線能

量的變化，三種效應(yīng)所占比例是不同的。低能光子與物質(zhì)作用的主要形式是光電效應(yīng)（2分）；隨著射線能

量增大，光電效應(yīng)所占比例逐漸降低，康普頓效應(yīng)所占比例增加，成為射線與物質(zhì)作用的主要形式（2分）。

當(dāng)入射光子能量大于1.02MeV,將存在形成電子對效應(yīng)的幾率，并隨著能量的繼續(xù)增大，電子對效應(yīng)所占的

比例會逐漸增大；而康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)所占比例逐漸降低。電子對效應(yīng)是高能量光子與物質(zhì)作用的主

要的作用形式。（2分）

4.簡述半導(dǎo)體探測器的工作原理。

解答：半導(dǎo)體探測器工作時，在搬半導(dǎo)體P區(qū)和N區(qū)加反向電壓，使空間電荷電場增強(qiáng)。電子和空穴分別

向正負(fù)兩級擴(kuò)散，使得探測器靈敏區(qū)的厚度增大。（3分）當(dāng)探測的射線進(jìn)入靈敏區(qū)時產(chǎn)生電離，生成大量

電子-空穴對。（3分）在電場的作用下，電子和空穴分別迅速向正、負(fù)兩級漂移。電子和空穴漂移至兩極被

收集后，在輸出電路中形成電脈沖信號，通過放大電路和分析電路后被儀器收集。（3分）

5.什么是“譜平衡”？

解答：當(dāng)伽瑪射線穿透物質(zhì)的時候，當(dāng)物質(zhì)達(dá)到一定的厚度時（1分），射線譜線的成分不再隨物質(zhì)厚度的

正加而改變（3分），射線譜成分大體一致，各能量之間相對組分大致不變（2分）。

6.簡述Nai（T1）儀器譜中反散射峰的形成的機(jī)理和能量特點(diǎn)。

解答：從界面反射出來，與入射角方向成180°夾角散射的散射射線稱放散射射線，是散射射線的一部分（3

分）。當(dāng)y射線射向閃爍體時，總有一部分y射線沒有被閃爍體吸收而逸出。當(dāng)它與閃爍體周圍的物質(zhì)發(fā)生

康普頓效應(yīng)時，反散射光子返回閃爍體，通過光電效應(yīng)被記錄，這就構(gòu)成反散射峰（3分）。當(dāng)然，在放射

源襯底材料中，以及探頭的屏蔽材料中產(chǎn)生的反散射光子同樣有可能對反散射峰作出貢獻(xiàn)。根據(jù)康普頓效

應(yīng)中散射光子能量分布

,.0.51,、

hv-------------------------------（MeV）

l+0.51///v-cos^

由上式可知，反散射光子能量最大不超過250keV。（3分）

四、論述題（每題9分，共27分）

1.丫射線譜儀中能量分辨率的定義及其意義，簡述Nal（Tl）探測器的能量分辨率指標(biāo)。

解答：能量分辨率可以用全能峰的半高寬度（FWHM）或相對半高寬度（％）來表示（1分）。半高寬（FWHM）

是指譜線峰最大計數(shù)一半處峰的能量寬度（2分）；相對辦高寬度（％）為半高寬度和譜線峰位能量的百分比

（2分）。能量分辨率是表征伽馬射線譜儀對能量相近的丫射線分辨本領(lǐng)的重要參數(shù)，丫譜儀的能量分辨率

率與丫射線的能量有關(guān)（2分）。Nai（TI）探測器能量分辨率指標(biāo)一般用，37Cs的0.662全能峰相對半高寬度

來表示，目前的一般水平為6%?8%。（2分）

2.簡述丫射線與物質(zhì)相互作用的光電效應(yīng)，并說明由光電效應(yīng)產(chǎn)生儀器譜的特點(diǎn)。

解答：一個具有hv能量的光子與一個束縛電子發(fā)生相互作用，將全部能量傳遞給原子，光子消失，電子獲

得能量成為光電子，這一過程稱為光電效應(yīng)。（3分）

（或?yàn)椋?dāng)丫射線與原子殼層軌道上的內(nèi)層電子碰撞時，將所有能量標(biāo)交給殼層的一個內(nèi)層電子，電

子克服了電離能，脫離原子而運(yùn)動，產(chǎn)生了光電子，而丫射線被完全吸收，這種作用稱為光電效應(yīng)。）

=T

1.作用微,面Tph~^k（X10"'cm2）

2

1）當(dāng)hv?mnc,K層光電截面々可由量子力學(xué)有關(guān)方程式計算得到：

8萬2Z5

卞?4"

Q(137>

-35

或Tk=C,Z^/zv）-（1）

式中：A靶物質(zhì)的原子序數(shù)；-L經(jīng)典電子半徑2.82X1（T%m；『電子質(zhì)量;

c----光速：Ci----比例常數(shù)。

2）當(dāng)〃口》加0。2,

r=CZ\hvy'

k2(2)（1分）

2.光電子的能量

E?=E「Ek(3)

式中，名一光電子動能；E,一入射光子能量：紇一k層電子結(jié)合能；（1分）

光電子釋放所產(chǎn)生的電子殼層電子空穴會被外層電子所填充，在次過程通過釋放特征X射線會俄歇電子的

方式釋放結(jié)合能。（1分）

光電效應(yīng)會產(chǎn)生的自由光電子和一個或多個低能電子，如果產(chǎn)生的任何次級粒子沒有逃逸出探測器，

那么所產(chǎn)生的這些電子的能量等于入射丫射線的能量。對于這種理想過程，在儀器譜上表現(xiàn)的是出現(xiàn)一個

能量等與入射丫粒子能量的單峰。而對于實(shí)際情況，由于低能X特征射線可能的逃逸出探測器，因此，在

小體積探測器上可能會出現(xiàn)能量略小于入射丫粒子能量的特征X射線逃逸峰。（3分）

3.試畫出137cs伽瑪射線源在Nal（TI）閃爍計數(shù)器為探測器的儀器譜，并解釋各譜峰的形成機(jī)理。

解答：一個典型的Nai（T1）譜儀測到的'"cs源-------------------------------------------的

1Cl

0.662MeVy能譜。如右圖所示（3分），譜線上有______________________O^6^2MeV三個

峰和一個平臺。最右邊的峰A稱為全能峰。這一脈沖

幅度直接反映，射線的能量。這一峰中包含光電效應(yīng)

及多次效應(yīng)的貢獻(xiàn)。（2分）

平臺狀曲線B就是康管頓散射效應(yīng)的貢獻(xiàn)，它的

特征是散射光子逃逸后留下一個能量從0到

E/（1+1/4E）的連續(xù)的電子譜。（2分）

峰C是反散射峰。當(dāng)y射線射向閃爍體時，總有

一部分y射線沒有被閃爍體吸收而逸出。當(dāng)它與閃爍

脈沖幅度

體周圍的物質(zhì)發(fā)生散射時，反散射光子返回閃爍體，

通過光電效應(yīng)被記錄，這就構(gòu)成反散射峰。（1分）Na（Tl）閃爍譜計數(shù)器的137csy能

峰D是X射線峰，它是由'"Ba的K層特征X射線貢獻(xiàn)

的'"Cs的B衰變子體0Ba的0.662MeV激發(fā)態(tài)，在放出內(nèi)轉(zhuǎn)換電子后，造成K空位，外層電子躍迂后產(chǎn)生

此X光子。（1分）

五、計算題（10分）

1.對下圖的譜線進(jìn)行能量刻度，計算2”BiT760keV特征峰道址，并在譜線上標(biāo)明特征峰的位置。（圖中:

CH為道址，EN

650-L—

Cl1:173為能量）

600―

:N:B09kcV

ecn一

cnn—<I

den_\

V解答：根據(jù)已經(jīng)

400

知道的射線的

300-

一

2^(0-1

CH;723

J1OenU-\i

/,：N:2620kcV

1UU-A/\

7

SO-\t

-----J'、一

0-,一

全能峰道址和全能峰峰位能量，根據(jù)關(guān)系式EN=CH*a+c,列線性方程組，求解。（3分）

609=173*a+c

2620=723*a+c

解方程組得a=3.656,c=-23.5。（2分）

根據(jù)能量刻度系數(shù)求1760keV特征峰的道址（2分）

CH176O=（1760+23.5）/3.656七487

由求出1760keV特征峰道址可在圖中找到1760光電峰的位置，如圖紅箭頭所指位置。（3分）

一、判斷題（每題2分，共20分）

1、重帶電粒子均為帶正電荷的粒子（J）

2、重帶電粒子在介質(zhì)中運(yùn)動徑跡為曲線，電子在介質(zhì)中的運(yùn)動徑跡近似為直線

（X）

3、對同種材料，電子能量越高，反散射越嚴(yán)重對同樣能量的電子，原子序數(shù)越

低的材料反散射越嚴(yán)重（X）

4、快電子與物質(zhì)相互作用時，只考慮電離損失（X〉

5、吸收物質(zhì)原子序數(shù)越大各相互作用截面越大，其中光電效應(yīng)隨吸收物質(zhì)原子

序數(shù)變化最大，康普頓散射變化最?。↗）

6、脈沖電離室中離子對全部被吸收，所用的時間大約為lOTs<y）

7、脈沖電離室形成的電壓脈沖由電子脈沖和離子脈沖兩部分組成，兩者貢獻(xiàn)各

占一半（X）

8、自猝熄G-M計數(shù)管所能加的氣體只有鹵素氣體一種（X）

9、能量低的B粒子從放射源到探測器途中易被吸收（/）

10、閃爍探測器的高壓是通過分壓器加在光電倍熠管（J）

二、選擇題（每空3分，共30分）

1、兩個湮沒光子的能量相同，各等于B,兩個光子的發(fā)射方向相T差近似

D

AO.511KeVB511KeVC120°D180°

2、21°PO的a粒子能量為5.3MeV,在真空中的射程為3.8cm,平均電離能為34eV,

其總電離N為A

A1..56+105B1.39+106C1.56*106D1.39*10$

3、已知一探測器的實(shí)測計數(shù)率為n,分講時間為T,據(jù)此可求得該探測器的平

均計數(shù)率為

C

4、測量Y射線一般選用J閃爍體，測量a射線一般選用C閃爍體,測

量B射線和中子一般選用B閃爍體

4、測蚩Y射線一般選用_「閃爍體，測量a射線一般選用閃爍體，測

量B射線和中子一般選用_且_閃爍體

ANai（Tl）B塑料CZnS（Ag）DBGO

5、在進(jìn)行放射性測量中，要求計數(shù)率的相對誤差不大于單%時，要求總的計數(shù)N

應(yīng)不小于B

A105B104C103D102

6、4TT計數(shù)法提高了測量精度，誤差可減少到B左右

A0.05%B1%C5%D10%

7、在Nai（Tl）中2MeVY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（Tl）中的2MeVy射線的脈沖幅度譜給出的峰

總比是A1/23

A大于B小于C等于D以上都不對

1、Y射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用有哪幾種方式？

答：丫射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)

2、比較典型的氣體探測器有哪幾種？

答：典型的氣體探測器有：電離室、正比計數(shù)器、G-M計數(shù)管

3、與電離室相比，正比計數(shù)器有哪些優(yōu)點(diǎn)

答：正比計數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：脈沖幅度大、靈敏度較高、脈沖幅度幾乎與原電離的位置

無關(guān)

4、常用的半導(dǎo)體探測器有哪些？半導(dǎo)體探測器優(yōu)塊點(diǎn)有哪些？

答：常用的半導(dǎo)體探測器：PN結(jié)半導(dǎo)體探測器、鋰漂移型半導(dǎo)體探測器、高純

錯半導(dǎo)體探測器

優(yōu)點(diǎn)：能量分辨率最佳；射線探測效率較高，可與閃爍探測器相比

玦點(diǎn)：對輻射損傷校靈敏；常用的錯測器，需要低溫（液氮）條件下工作，

使用不便

5、中子按能量可分為哪幾類？申子與物質(zhì)發(fā)生相互作用有哪幾種方式？中子探

測的方法有哪些？

答：中子分類：快中子、執(zhí)中干、招執(zhí)中干、悍中子

相互作用方式：中子為彈性和非亂性散射；中子的輻射俘獲、中子核反應(yīng)、

中子裂變反應(yīng)

中子的探測方法：核反應(yīng)'核裂變、核反沖、活化法

四'計算題（1、2題每題8分，3題9分，共25分）

1、能量為L50MeV的丫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1/4000,試求容器壁至少需多厚。

答：當(dāng)EV=1.5MeV時，查表得p"=0.0517cm-2/g

根據(jù)l=Ioe-ttX=Ioe-Un,Xn,

p=Um*p=O.O517cm-2/g*ll.34g/cm3=0.5862cm-1

2、本底計數(shù)率25計數(shù)/min,測蚩樣品計數(shù)率100計數(shù)/min,試求對給定總的測

量時間來說凈計數(shù)率精確度最高時的最優(yōu)比值樣品測量時間和本地測量時間之

比；若凈計數(shù)率的相對統(tǒng)計誤差為1%,測量總時間的最小值是多少？

解：

n5-S75

4=13.3min

tj=267min

T=tb+tj=4OOmin

3、已知一Y放射源的活度A為101。貝克，假設(shè)該源各向同性地放出丫光子，假

設(shè)射到一個G-M計數(shù)管的光子數(shù)位106/s,該G-M計數(shù)管輸出的脈沖數(shù)為lOVs,

還已知該G-M計數(shù)管的分簫時間為2Ps,求該G-M計數(shù)管的本征效率和總效率。

解：

所eT—OM.IO-JL25*104/

本證嘴=L25%

25*10-6

沒有經(jīng)過計數(shù)率修正：

Z本證嘴=1%

￡息效N嗡尸。-6

成都理工大學(xué)核輻射測量方法題庫

名詞解釋

1.原子能級：一種原子繞行電子數(shù)目和運(yùn)動軌道是一定的，因此，一種原子總是

處于一系列確定的穩(wěn)定能量狀態(tài)。這一系列確定的穩(wěn)定能量狀態(tài)稱為原子的能級。

2.核素：核素是指具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。

3.y衰變：處于激發(fā)態(tài)的原子核由較高能態(tài)向較低能態(tài)躍遷時，發(fā)出丫光子的過

程。

4.平均電力能：在某一種氣體內(nèi)產(chǎn)生一個離子對的電離輻射所失去的能量的平均

值。

5.粒子注量率：單位時間內(nèi)通過單位面積的粒子數(shù)

6.吸收計量：單位質(zhì)量物質(zhì)受輻射后吸收輻射的能量。

7.劑量當(dāng)量：在要研究的組織中某點(diǎn)處的吸收劑量、品質(zhì)因素和其它修正因數(shù)的

乘積。

8.同位素：相同Z,不同A（N不同）的核素。

9.放射性活度：放射性元素或同位素每秒衰變的原子數(shù)。

10.照射量：單位質(zhì)量內(nèi)由光子釋放的全部電子（負(fù)電子和正電子）在空氣中完全

被阻止時所產(chǎn)生的離子電荷和的絕對值。

11.劑量當(dāng)量指數(shù)：全身均勻照射的年劑量的極限值。

12.射氣系數(shù)：在某一時間間隔內(nèi)，巖石或礦石析出的射氣量N1與同一時間間隔

內(nèi)該巖石或礦石中由衰變產(chǎn)生的全部射氣量N2的比值。

13.a衰變：原子核自發(fā)放射a粒子的核衰變過程。

14.核衰變：原子核自發(fā)射出某種粒子而變?yōu)榱硪环N核的過程。

15.同質(zhì)異能素：相同N、Z；不同能級的核素。

16.軌道電子俘獲:放射性核俘獲一個核外軌道電子而使核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中

子并放出中微子的過程。

17.平均壽命：處于某不穩(wěn)定狀態(tài)的一種微觀粒子的平均生存時間。

18.衰變常數(shù)：一個原子核在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的幾率。

19.丫常數(shù)：質(zhì)量為1g的點(diǎn)狀源在距離1cm處的照射量率。

20.基體效應(yīng)：待測元素含量相同，由于其基體成份不同，測量到的待測元素特征

X射線強(qiáng)度是不同的。

填空

1天然放射性鈾牡系列起始核素及半衰期：

鈾系：232Th1.41*1010a牡系：238U4.468*109a

2a,B,丫射線與粒子相互作用主要形式：

3電離，激發(fā)/電離和激發(fā)，韌致輻射，彈性散射/光電，康普頓，電子對

4形成電子對條件：入射光子能量應(yīng)大于1.02MeV

5半衰期與平均壽命衰變常數(shù)關(guān)系：t=l次=1.441/2Ti/2=-ln（1/2）/入

6a粒子實(shí)質(zhì)：高速運(yùn)動的He核

7天然丫射線最大能量：2.62MeV

8天然a射線在空氣中最大射程：8.62cm

9B衰變3種形式：B+（母核中一中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子），B-（母核中一質(zhì)子轉(zhuǎn)變

為中子），軌道電子俘獲（同上）

10鈾鋼系中能量最大的a粒子：

鈾系214Po7.687MeV鈕系212Po8.78MeV鋼系21IPo7.455MeV

11天然放射性系列B射線能量范圍：0.2-2.5MeV

12鈾鉆鋼系中氣態(tài)核素及其半衰期：

鈾系：222Rn3.852d牡系：2l0Rn54.5s鋼系：219Rn3.96s

13鈾系中按地化特征鈾組鋼組是怎么劃分的及分別包含哪些：鈾組包括

238U-230Th,鐳組包括226Ra以后所有核素。

14牡系的丫強(qiáng)度分布特點(diǎn)：主要丫譜能量為：0.239、0.583、0.908、0.96、2.62MeV。

近60%的丫由208Tl輻射，約25%由238Ac輻射，這兩個核素的y射線總能量占

鈾系85%,輻射強(qiáng)度占71%,其中208Tl輻射的2.62MeV的丫能量最高，強(qiáng)度

最大。

15丫衰變過程實(shí)質(zhì)：處于激發(fā)態(tài)的原子核由較高能態(tài)向較低能態(tài)躍遷時，發(fā)出

y光子。

16y能譜測K,U,Th一般選擇的特征能量：K1.46MeV單能射線

17鈾系中子體半衰期最長的核素：234U2.45*10人5a

18三個放射性系列天然衰變的最后產(chǎn)物：

鈾系206Pb鈕系208Pb舸系207Pb

19中子轟擊235u放出的大體能量：鈾俘獲一個中子后分裂為兩個較輕的原子核,

同時放出二個至三個中子及很大的能量（200MeV左右）。

20U系丫射線譜主要分布特征:鈾系Y射線譜主要分布在0.5-2.0MeV,大于IMeV

的Y強(qiáng)度約占50%,大于2MeV占10.7%

21測輻射儀自然底數(shù)的方法：水面法、鉛屏法。

22放射性標(biāo)準(zhǔn)源按射線種類分類：Q標(biāo)準(zhǔn)源、B標(biāo)準(zhǔn)源、丫標(biāo)準(zhǔn)源和中子標(biāo)準(zhǔn)

源等。

23輻射防護(hù)基本原則：減少體外照射，防止放射性物質(zhì)進(jìn)入人體。

24外照射防護(hù)3原則：實(shí)踐的正當(dāng)性、防護(hù)水平的最優(yōu)化和個人受照的劑量限

值。

25y輻射儀用于測量什么：用于丫射線總量測量的輕便型儀器，在地質(zhì)找礦和

環(huán)境y輻射檢測中得到廣泛應(yīng)用。

26放射性測井分類：丫總量測井和丫能譜測井。

27地面丫測量航空測量分類（由丫強(qiáng)度不同）：檢查、詳查、地表揭露等。

28y總量測量，丫能譜測量：

用便攜式丫能譜儀按一定比例尺在測點(diǎn)上直接測定巖石（土壤）和礦石中鈾（鐳卜

牡、鉀的含量。

29放射性普查研究對象：含有天然放射性元素的地質(zhì)體。

30初級宇宙射線主要成分：初級宇宙射線中主要成分為質(zhì)子，其次為a粒子，

還有少量電子、光子、中微子，以及原子序數(shù)從2到28的原子的原子核。

31巖漿巖中不同種類巖石中K,U,Th含量特征：

酸性巖中的鈾、社含量比中性巖中的約高1倍，比基性巖中的約高6倍，比超基

性巖中的約高1000倍以上。所以酸性巖的鈾、針含量是巖漿巖中最高的；酸性

巖和中性巖中的鉀的含量較基性巖和超基性巖高。

32地面丫測量：利用便攜式丫輻射儀或丫能譜儀測量土壤和礦石的丫射線總照

射量率和某一能量范圍的射線計數(shù)率，尋找放射性異常或放射性增高地段，借以

發(fā)現(xiàn)放射性礦床。

33變質(zhì)巖中K含量與什么有關(guān)：與變質(zhì)前原巖中的含量及其變質(zhì)程度有關(guān)。

34土壤大氣中氨和牡射氣分布規(guī)律：

土壤和大氣中，氟和鉆射氣分布有一定規(guī)律。土壤中氨濃度比陸地大氣約高100

倍，陸地上空比海洋上空高幾十倍。

35地面上空大氣中針射氣濃度與高度關(guān)系：濃度及其衰變產(chǎn)物的數(shù)量隨高度增

加而減少。

36確定巖石丫背景值和異常的方法：計算法和圖解法

37航空丫測量野外飛行包括：基線飛行、輔助飛行、測線飛行及檢查飛行。

38X射線熒光分析定性分析物理基礎(chǔ)：

紇=&C(Z-%)2(1與

國嗎

莫塞萊定律Z------原子系數(shù)，其它為常數(shù)。

39X射線熒光分析熒光產(chǎn)額：較高能級電子填充特定殼層空位，并發(fā)射X射線

G-

(——)4=A+BZ+CZ3

熒光的幾率。1—G

簡答

1根據(jù)地面丫測量一般將鈾礦勘察分為那幾個階段？各階段比例尺及任務(wù)：

預(yù)查1:10萬-1:5萬研究工作區(qū)的區(qū)域地質(zhì)條件和放射性地球物理場特征，尋找

有利的含鈾層位(地段)、構(gòu)造、巖性，并確定找礦標(biāo)志。為進(jìn)一步開展較高精度

地面普查找出遠(yuǎn)景區(qū)。

普查125萬-1:1萬研究工作區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特征，尋找異常點(diǎn)(帶)，并研究其分

布規(guī)律，礦化特征和成礦條件，為詳查選區(qū)提供依據(jù)。

詳查1:5000-1:1000對有意義的異常點(diǎn)帶進(jìn)行追索，擴(kuò)大遠(yuǎn)景，進(jìn)而圈定出異常

的形態(tài)、規(guī)模，查明異常的性質(zhì)與分布規(guī)律、賦存的地質(zhì)條件、礦化特征。為揭

露評價提供依據(jù)。

勘探1:1000以上對已知具有工業(yè)價值的礦床或經(jīng)詳查圈出的勘探區(qū)，通過加密

各種采樣工程，其間距足以肯定礦體（層）的連續(xù)性，詳細(xì)查明礦床地質(zhì)特征，確

定礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、大小、空間位置和礦石質(zhì)量特征，詳細(xì)查明礦體開采技術(shù)

條件，對礦山進(jìn)行加工選冶性能實(shí)驗(yàn)室流程或?qū)嶒?yàn)室擴(kuò)大流程試驗(yàn)，必要時應(yīng)進(jìn)

行半工業(yè)試驗(yàn)，為可行性研究或礦山建設(shè)設(shè)計提供依據(jù)。

2地面丫測量異常點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)：凡丫射線照射量率高于圍巖底數(shù)三倍以上，受一定構(gòu)

造巖性控制，異常性質(zhì)為鈾或鈾杜混合者。若丫射線照射量率未達(dá)到底數(shù)三倍以

上，但照射量率偏高，高于圍巖底數(shù)加三倍均方差，受明顯地質(zhì)因素控制，且有

一定規(guī)模，也為異常點(diǎn)。

3地面丫測量資料成果圖示種類：

實(shí)際材料圖地物標(biāo)志、地質(zhì)界線、丫測量路線及其編號、異常點(diǎn)帶及其編號、

最高丫強(qiáng)度值、檢查測線、山地工程以及普通物探和化探的工作范圍。

地質(zhì)物探綜合平面圖在圖上標(biāo)出有代表性的異常點(diǎn)、揭露點(diǎn)，并注明其編號和

Y強(qiáng)度值。

丫強(qiáng)度等值圖首先將測點(diǎn)的實(shí)際位置展到圖上，在每個測點(diǎn)旁注上丫強(qiáng)度值,

然后按選定的丫等值線間距采用內(nèi)插法，將丫強(qiáng)度相等的點(diǎn)連成圓滑的曲線。

y強(qiáng)度剖面圖表示沿丫測量剖面，巖石y強(qiáng)度變化的一種曲線圖。如在丫強(qiáng)度

曲線下面附上地質(zhì)剖面，即構(gòu)成地質(zhì)物探綜合剖面圖。能反映引起丫強(qiáng)度變化的

地質(zhì)原因。

相對丫強(qiáng)度等值圖如果在一個工作區(qū)內(nèi)有多個地質(zhì)體，存在多種巖性，各種巖

性的丫背景值差異大，用丫等值圖將有可能使某些弱異常反映不出來。于是在各

種巖性背景值及不同標(biāo)準(zhǔn)差的基礎(chǔ)上，按強(qiáng)度等級勾繪等值圖。把不同巖性相同

級別的丫值圈在一起。

區(qū)域研究程度圖把前人已做過的工作和現(xiàn)在準(zhǔn)備做的工作，按工種、范圍、比

例尺等繪到圖上。把有遠(yuǎn)景的異常點(diǎn)帶、揭露點(diǎn)也標(biāo)到圖上，并標(biāo)注一定的地物

記。

4影響地面丫能譜測量因素：測量幾何條件的影響，放射性不平衡的影響，巖石

及大氣中射氣的影響，底數(shù)的變化的影響，其它干擾因素。

5地面丫能譜測量野外工作主要步驟：

（1）工作前標(biāo)定儀器

（2）選擇基點(diǎn)，每天工作前與工作結(jié)束之后在基點(diǎn)上測量，檢查靈敏度。也可

用工作標(biāo)準(zhǔn)源檢查。

（3）在每一測點(diǎn)上，能譜儀作定時計數(shù)，讀2-3次數(shù)取平均值。讀數(shù)均記錄在

記錄本上，并記錄巖性、構(gòu)造、浮土情況以及測量幾何條件等。

（4）為保證測量質(zhì)量，一般抽選10%的測點(diǎn)進(jìn)行自檢和5%的測點(diǎn)進(jìn)行互檢。

6基體效應(yīng)：待測元素含量相同，由于其基體成份不同，測量到的待測元素特征

X射線強(qiáng)度是不同的。

7根據(jù)能量色散X熒光分析干擾因素-：

8微型X光管工作原理：

9大氣氮主要來源及影響其濃度主要因素：

（1）大地釋放（2）海洋釋放（3）植物和地下水載帶（4）核工業(yè)釋放（5）煤

燃燒（6）天然氣（7）建筑物的釋放（8）磷酸鹽工業(yè)

10能量色散X熒光分析中X射線探測器應(yīng)滿足哪些要求：

11B衰變放出的B粒子能譜為什么連續(xù)：

12137cs及40K衰變綱圖:

13放射性譜平衡：

14帶點(diǎn)粒子平衡：

15照射量物理概念及其與吸收計量的關(guān)系：

16放射性平衡：單位時間內(nèi)B核素衰變的原子數(shù)等于單位時間內(nèi)A核素衰變的

原子數(shù)，即母核素與子核素衰變率相等，此時稱A核素與B核素達(dá)到放射性平

衡。

17放射性暫時平衡：

18解釋散射射線照射量率與散射體原子序數(shù)關(guān)系曲線：

19丫輻射儀標(biāo)定原理及方法：

標(biāo)定時使用已知含量的點(diǎn)狀固體鐳源。標(biāo)定時應(yīng)首先計算出距標(biāo)準(zhǔn)源不同距離處

的丫值，然后在相應(yīng)距離上測出讀數(shù)，這樣就得出讀數(shù)和丫值的關(guān)系。

空中標(biāo)定法（室外開闊、空曠、平坦、底數(shù)較低并平穩(wěn)的場地上）。

地面標(biāo)定法（遠(yuǎn)離周圍障礙物之外，還要求地面平整，標(biāo)定場地本底小。另外,

標(biāo)定時的溫度也應(yīng)接近工作時的溫度）。

20特征X射線形成過程及進(jìn)行X射線熒光定性分析物理基礎(chǔ)：

論述

1丫射線與物質(zhì)相互作用的光電，康普頓，電子對效應(yīng)：

光電：光子同（整個）原子作用把自己的全部能量傳遞給原子,殼層中某一電子獲得

動能克服原子束縛跑出來，成為自由電子，光子本身消失。

康普頓：y光子與原子的外層電子發(fā)生碰撞，一部分能量傳給電子使它脫離原子

射出而成為“反沖電子”，同時光子損失能量并改變方向成為“散射光子”。

電子

對：

與原

子核

作用

產(chǎn)生

一對正-負(fù)電子。

2137cs在Nai閃爍計數(shù)器的儀器譜并解釋各譜峰形成機(jī)理：

一個典型的Nai(T1)譜儀測到的137cs源的0.662MeVy能譜。如圖所示，譜線

上有三個峰和一個平臺。

A稱為全能峰。這一脈沖幅度直接反映，射線的能量。這一峰中包含光電效應(yīng)及

多次效應(yīng)的貢獻(xiàn)。

B是康普頓散射效應(yīng)的作用效果，它的特征是散射光子逃逸后留下一個能量從0

到約/(1+1/4瑪)的連續(xù)的電子譜。

C是反散射峰。當(dāng)丫射線射向閃爍體時，總有一部分丫射線沒有被閃爍體吸收而

逸出。當(dāng)它與閃爍體周圍的物質(zhì)發(fā)生散射時，反散射光子返回閃爍體，通過光電

效應(yīng)被記錄，這就構(gòu)成反散射峰。

峰D是X射線峰，它是由137Ba的K層特征X射線貢獻(xiàn)的137cs的B衰變子體

137Ba的0.662MeV激發(fā)態(tài)，在放出內(nèi)轉(zhuǎn)換電子后，造成K空位，外層電子躍遷

后產(chǎn)生此X光子。

3計算距活度ICi的6℃o源1m處的丫輻射照射量率：

X=2.98X10-10mEnihViUi/d2(c/kg.s)

X=2.98X10-10X3.7義1070(1.17+1.33)*3.5義10-5

=96.5X10A-5(c/kg.s)

4鈾系達(dá)到長期平衡：IgU平衡的鐳數(shù)量:

5y能譜儀的標(biāo)定原理:

在體源模型上測定各種測量道（鈾道、針道、鉀道）的計數(shù)率，以確定模型中元素

的已知含量與各道計數(shù)之間的關(guān)系，即換算系數(shù)。

6畫出使便攜式X熒光分析儀工作原理框圖并闡述原理：

7便攜X熒光分析儀激發(fā)源同位素源和管激發(fā)源各自優(yōu)缺點(diǎn)：

習(xí)題解答

第一章緒論

1、核信息的獲取與處理主要包括哪些方面的？

①時間測量。核信息出現(xiàn)的時間間隔是測定核粒子的壽命或飛行速度的基本參數(shù)，目前直接測量核信息出

現(xiàn)的時間間隔已達(dá)到皮秒級。

②核輻射強(qiáng)度測量。核輻射強(qiáng)度是指單位時間內(nèi)核信息出現(xiàn)的概率，對于低輻射強(qiáng)度的測量，要求測

量儀器具有低的噪聲本底，否則核信息將淹沒于噪聲之中而無法測量。對于高輻射強(qiáng)度的測量，由于核信

息十分密集，如果信號在測量儀器中堆積，有可能使一部分信號丟失而測量不到，因此要求儀器具有良好

的抗信號堆積性能。對于待測核信息的輻射強(qiáng)度變化范圍很大的情況（如核試驗(yàn)物理診斷中信號強(qiáng)度變化范

圍可達(dá)IO'倍），如測量儀器的量程設(shè)置太小，高輻射強(qiáng)度的信號可能飽和；反之，如量程設(shè)置太大，低輻

射強(qiáng)度的信號又測不到，因此對于這種場合的測量則要求測量儀器量程可自動變換。

③能譜測量。輻射能譜上的特征是核能級躍遷及核同位素差異的重要標(biāo)志，核能譜也是核輻射的基本

測量內(nèi)容。精確的能譜測量要求儀器工作穩(wěn)定、能量分辨力達(dá)到幾個電子伏特，并具有抑制計數(shù)速率引起

的峰位和能量分辨力變化等性能。

④位置測量?；玖Ｗ拥膹桔E及空間位置的精確測定是判別基本粒子的種類及其主要參數(shù)的重要手段。

目前空間定位的精度可達(dá)到微米級。

⑤波形測量。核信息波形的變化往往反映了某些核反應(yīng)過程的變化，因此核信息波形的測量是研究核

爆炸反應(yīng)過程的重要手段，而該波形的測量往往是單次且快速（納秒至皮秒級）的。

⑥圖像測量。核輻射信息的二維空間圖像測量是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)。輻射圖像的測量方法可分

為兩類：第一種是利用輻射源進(jìn)行透視以攝取被測物體的圖像；第二種是利用被測目標(biāo)體的自身輻射（如裂

變反應(yīng)產(chǎn)生的輻射）以反映目標(biāo)體本身的圖像。圖像測量利用計算機(jī)對攝取的圖像信息進(jìn)行處理與重建，以

便更準(zhǔn)確地反映實(shí)際和提高清晰度。CT技術(shù)就是這種處理方法的代表。

2、抗輻射加固主要涉及哪些方面？

抗輻射加固的研究重點(diǎn)最初是尋找能減弱核輻射效應(yīng)的屏蔽材料，后來在電路上采取某些抗輻射加固措施,

然后逐漸將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)ζ骷目馆椛浼庸獭?/p>

3、核電子學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括哪些方面？

核電子可應(yīng)用于核與粒子物理基本研究、核輻射探測器電子學(xué)、核反應(yīng)堆電子學(xué)、加速器電子學(xué)、同位素

應(yīng)用儀表、核醫(yī)學(xué)電子儀器以及劑量測量儀器等。

第二章核輻射探測器及其輸出信號

1、簡述核電子學(xué)的基本測量過程。

最基本的測量過程如下:

能量信息強(qiáng)度分析2、簡述核輻射探測

時間信息器輸出信號特點(diǎn)。

位置信息數(shù)核電子學(xué)信號的特

3線性放大據(jù)點(diǎn)是隨機(jī)性（時間、

濾波成形采

探測器刖放集幅度）、信號弱，但

堆積判棄系跨度大（NV?幾十

統(tǒng)

基線恢復(fù)伏）、速度快。

3、簡述核輻射探測

器的主要類型及其

工作原理。

一、氣體

信息檢取信號處理

探測器

它根據(jù)帶電粒子通過氣體時，引起氣體的電離來探測輻射粒子。早期這種探測器曾得到廣泛應(yīng)用，它

的優(yōu)點(diǎn)是制備簡單，性能可靠，成本低廉，使用方便，因而目前仍在應(yīng)用。隨著探測器技術(shù)不斷發(fā)展，在

高能物理和重粒子物理實(shí)驗(yàn)中這種探測器已獲得新的應(yīng)用。

二、閃爍探測器

它根據(jù)射線與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的熒光現(xiàn)象來探測射線粒子。它比氣體探測器探測效率高得多，從而

被廣泛使用，在不少儀器中閃爍探測器已取代了氣體探測器。

三、半導(dǎo)體探測器

這是二十世紀(jì)六十年代以來迅速發(fā)展起來的一種新型探測器。主要優(yōu)點(diǎn)是：能量分辨率高。線型范圍

廣，體積小。是近年來發(fā)展極為迅速的一種核輻射探測器件。

4、核輻射探測器的基本性能指標(biāo)包括哪些？

探測效率；靈敏度：靈敏度；輸出信號幅度和波形；能量分辨率；線性響應(yīng)；穩(wěn)定性

5、畫出脈沖電離室、半導(dǎo)體探測器、閃爍探測器的等效電路。

ppl4-17

第三章核電子學(xué)電路基礎(chǔ)

1、畫出矩形脈沖電壓作用下RC電路的脈沖響應(yīng)曲線。

2、簡述微分電路與耦合電路的區(qū)別。

3、畫出電流脈沖作用于RC并聯(lián)電路的輸出電壓波形。

4、說明電容負(fù)載對微分電路輸出的影響。

5、說明輸入脈沖邊沿對微分電路輸出的影響。

第四章核電子學(xué)中的噪聲習(xí)題

1、根據(jù)核探測器輸出信號的特點(diǎn)，說明核電子學(xué)與一般電子學(xué)的區(qū)別。

2、核電子學(xué)中遇到的噪聲主要有哪幾類？產(chǎn)生的原因分別是什么？對于幅度分析和時間分析，哪些噪聲

最重要？

3、信噪比的定義。

4、半導(dǎo)體探測器主要存在哪些噪聲源？

5、閃爍探測器的噪聲主要來源是什么？

6、為什么正比計數(shù)器在測量低能射線的能譜方面有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)？

7、結(jié)型場效應(yīng)管噪聲來源有哪些？

8、表示系統(tǒng)噪聲性能有哪幾種方法？各有什么意義？輸入端的噪聲電壓是否就是等效電壓，為什么？

9、設(shè)探測器反向電流｝=10一84后級電路頻寬為1MHz,計算散粒噪聲相應(yīng)的均方值和相對于ID的比值；

dip=2IDedf

212

備=2IDe(fH_九)=2*IO—*1.6*io-i9*106=32*10-(/1)

器=5.66*IO-11

J(D

-5—=5.66*10-3

10、計算常溫下(T=300K)5MC電阻上相應(yīng)的均方根噪聲電壓(頻寬設(shè)為1MHz)。

解：

拆=)欽丁聯(lián)儲一心=2.88*10-4(V)

11、求矩形脈沖通過低通濾波器，RC=T,RC=5T,RC=T/5的輸出波形及頻譜。

12、能譜測量系統(tǒng)的噪聲為什么通常折合到前置放大器的輸入端去考慮？“噪聲線寬”與“等效噪聲能量”的

關(guān)系如何？

噪聲線寬FWHMNE=2.355ENE

13、下圖是兩個反饋放大器，若運(yùn)放的開環(huán)增益A-8,則兩者的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)均為io。,現(xiàn)假設(shè)A=1000,

試計算它們的閉環(huán)放大倍數(shù)。

⑴(2)

(1)

v0=—AVi

%u_%

&&

%=A8

=-90.83

%8+(1+i4)/?2

⑵

%=A(Vi-u_)

%=%

R?%+&

%A(RI+/?2)_1000*100

&+(1+a)/?2=99+1001*190.9

14、A為理想運(yùn)放，A-8,寫出下列電路輸出噪聲d1的表達(dá)式。（假設(shè)電路中電阻、電容無噪聲）

⑴

,、11

%（3）=%（3）兩=京3）兩

⑵同上

15、A為理想運(yùn)放，Ats,考慮電阻RI和R2的熱噪聲，分別寫出dv；、山：以及Ri、R2噪聲對輸出端噪

聲的貢獻(xiàn)；又由于這四個噪聲源在統(tǒng)計上是獨(dú)立無關(guān)的，因此總的輸出噪聲的均方值為這四個噪聲均

方值之和，請寫出/正。

o---

Vj=Ov

分別考慮電流、電壓噪聲、電阻熱噪聲的貢獻(xiàn)，應(yīng)用疊加原理；虛斷、虛短分析。

——Ri

d咯=(1+U)”若

d詔2=R"吟

d璃=4kTRidf

4kTdf

d臉=

d嗚=dWi+d以2+dv^3+d說4

16、假設(shè)電容C、電阻Ri、R2沒有噪聲，試寫出如下電路輸出噪聲的表達(dá)式。

dV.=?

Vn0-U2-

曠康/“飛薪//a)

2

幅=*/建=100*前年嬴*

17、畫出電阻熱噪聲的兩種表示（電壓噪聲源和電流噪聲源）及其等效電路。）

第五章信號與噪聲的分析方法習(xí)題

1、給出沖擊函數(shù)、階躍函數(shù)的定義及相互關(guān)系

2、證明如下公式

(I)F[^W(r)]=T~~-

⑵F[咐]=1MB

(3)Fcos6/^]=7U[8{GJ+a)8^co-a)\

(4)Fsin^r]=7ij[6{co+d)-6{co-d)\

(5)F[?(/)]=—+7V8{CO)

(6)F[1]=2^>(?)

(7)F["碰]=2公(⑦一例)

(1)F[e-，u(t)]=￡Lef”(t)e-j3rdt=(e-O+?rdt=一j^e-03+夕)故8__￡_

(2)

r+OO

F[5(t)]=6(t)e--dt=e°=l

J—CO

(3)

+-iat

cosat=-e---------

e^at+e";atl27rs(co—a)+27r6(3+a)

---------=-------------------------=磯6(3-Q)+6(3+a)]

⑷

gjat_e-jat

sinat=-----------

2；

%皿-e~jat'27rs(3—a)-27r23+a)

F[sinat]=F=2/=nj[8(a)+a)+6(3—a)]

.2/,

(5)記G(u>)=F[5(t)]

u(t)=f

J—co

rFG(3)1

F[u(t)]=7TG(0)8(O))H——；——=TT(5(3)+—

JO)JO)

(6)

1=u(t)4-u(-t)

F[l]=n8(a))+K8(—a>)=2TT8((I))

(7)

1r+o0

-1J(i)t7COot

F[2Tt8(a>—coo)]=2zr*—I8(a)—