核輻射探測復(fù)習(xí)資料B

核技術(shù)核探測復(fù)習(xí)材料一、簡答題：1．γ射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用有哪幾種方式？〔5分〕答：γ射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用〔1〕光電效應(yīng)〔2〕康普頓效應(yīng)〔得2分〕〔3〕電子對效應(yīng)〔得2分〕2．典型的氣體探測器有哪幾種？各自輸出的最大脈沖幅度有何特點(diǎn)，試用公式表示?！?分〕答：典型的氣體探測器有〔1〕電離室〔得1分〕〔2〕正比計(jì)數(shù)管〔得1分〕〔3〕G-M計(jì)數(shù)管〔得1分〕脈沖幅度：〔1〕電離室：〔得1分〕〔2〕正比計(jì)數(shù)管：〔得0.5分〕〔3〕G-M計(jì)數(shù)管最大脈沖幅度一樣〔得0.5分〕3．簡述閃爍體探測器探測γ射線的根本原理?！?分〕答：γ射線的根本原理通過光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)產(chǎn)生次級電子〔得1分〕，次級電子是使閃爍體激發(fā)〔得1分〕，閃爍體退激發(fā)出熒光〔得1分〕，熒光光子到達(dá)光電倍增管光陰極通過光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子〔得1分〕，光電子通過光電倍增管各倍增極倍增最后全部被陽極收集到〔得1分〕，這就是爍體探測器探測γ射線的根本原理。注：按步驟給分。4．常用半導(dǎo)體探測器分為哪幾類？半導(dǎo)體探測器典型優(yōu)點(diǎn)是什么？〔5分〕答：常用半導(dǎo)體探測器分為(1)P-N結(jié)型半導(dǎo)體探測器〔1分〕(2)鋰漂移型半導(dǎo)體探測器；〔1分〕(3)高純鍺半導(dǎo)體探測器；〔1分〕半導(dǎo)體探測器典型優(yōu)點(diǎn)是(1)能量分辨率最正確；〔1分〕(2)射線探測效率較高，可與閃爍探測器相比?！?分〕5．屏蔽β射線時(shí)為什么不宜選用重材料？〔5分〕答：β射線與物質(zhì)相互作用損失能量除了要考慮電離損失，還要考慮輻射損失〔1分〕，輻射能量損失率與物質(zhì)的原子Z2成正比〔2分〕，選用重材料后，輻射能量損失率必然變大，產(chǎn)生更加難以防護(hù)的x射線〔2分〕。故不宜選用重材料。注：按步驟給分。6．中子按能量可分為哪幾類？中子與物質(zhì)發(fā)生相互作用有哪幾種方式?！?分〕答案要點(diǎn)：第1問：快中子、熱中子、超熱中子、慢中子答對3個(gè)以上得1分第2問：中子的彈性和非彈性散射〔1分〕、中子的輻射俘獲〔1分〕、中子核反響〔1分〕、中子裂變反響〔1分〕二、證明題：〔共10分〕〔5分〕試證明光子只有在原子核或電子附近，即存在第三者的情況下才能發(fā)生電子對效應(yīng)，而在真空中是不可能的。答：答：對光子能量；〔1分〕動(dòng)量?！?分〕由能量守恒，有〔1分〕所以〔1分〕由此得到電子對的總動(dòng)量〔1分〕可見，，過剩的動(dòng)量必須由原子核帶走。2．〔5分〕利用誤差傳遞公式假設(shè)對某放射性樣品重復(fù)測量K次，每次測量時(shí)間t相同，測得的計(jì)數(shù)為N1、N2，…Nk,試證明計(jì)數(shù)平均值的統(tǒng)計(jì)誤差為：答：三、計(jì)算題?！补?0分〕1.〔6分〕質(zhì)子在某介質(zhì)中的電離損失率為，求相同能量的粒子的電離損失率。答：因?yàn)橘|(zhì)子和粒子都是重帶電粒子，它們與物質(zhì)相互作用時(shí)主要考慮電離損失，公式：現(xiàn)有計(jì)算題按步驟給分，沒有單位或者單位不對的扣掉1分；計(jì)算結(jié)果不對的，按步驟扣掉一半的分。2.〔6分〕能量為1.50MeV的γ放射源放在鉛容器里，為了平安，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：〔6分〕畫出以下圖輸出電路的等效電路，并標(biāo)明極性。答：評分標(biāo)準(zhǔn)：1〕等效電路圖3分具體分配，電流源、電容、電阻位置正確各得1分2〕極性2分，只要正確標(biāo)出和說明極性均得3分4.〔6分〕本底計(jì)數(shù)率nb=15計(jì)數(shù)/min,測量樣品計(jì)數(shù)率n0=60計(jì)數(shù)/min,試求對給定的測量時(shí)間tb+ts來說凈計(jì)數(shù)率精確度最高時(shí)的最優(yōu)比值tb/ts;假設(shè)凈計(jì)數(shù)率的誤差為5％，tb和ts的最小值是多少？答：計(jì)算題按步驟給分，沒有單位或者單位不對的扣掉1分；計(jì)算結(jié)果不對的，按步驟扣掉一半的分。5.(8分)死時(shí)間分別為30和100的探測器A和B，假設(shè)B探測器的死時(shí)間漏計(jì)數(shù)率是A探測器死時(shí)間漏計(jì)數(shù)率的兩倍，求應(yīng)測的計(jì)數(shù)率是多少？答：注：計(jì)算題按步驟給分，沒有單位或者單位不對的扣掉1分；計(jì)算結(jié)果不對的，按步驟扣掉一半的分。6.(8分)試就以下條件畫出硅面壘探測器的期望微分脈沖幅度譜：5MeV入射粒子，探測器的耗盡深度大于粒子的射程。5MeV粒子，探測器的耗盡深度為粒子射程之半。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。答：根據(jù)射程方程〔a〕因探測器的耗盡深度大于粒子的射程，粒子把能量全部損失在探測器中，相應(yīng)能譜峰位能量=5.3Mev〔得2分〕〔b〕當(dāng)=5Mev時(shí)先經(jīng)過R厚度物質(zhì)后，進(jìn)入探測器，損失在探測器里面的粒子能量由題意得〔得4分〕〔c〕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。7.〔10分〕詳細(xì)分析24Na的2.76Mev射線在閃爍體中可產(chǎn)生哪些次級過程?并計(jì)算該射線在NaI(T1)單晶譜儀的輸出脈沖幅度譜上，康普頓邊緣與單逃逸峰之間的相對位置。并畫出以下兩種情況下該射線在NaI(T1)單晶譜儀的輸出脈沖幅度譜圖NaI(T1)晶體為小晶體時(shí)NaI(T1)晶體為無限大晶體時(shí)答：解：1〕光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對效應(yīng)?！踩珜Φ?分，不全者得1分〕2〕單逸峰E=2.76-0.511=2.249Mev(得1分)散射光子最小能量=反沖電子最大能量即康普頓邊緣〔得1分〕3)中等晶體注：每標(biāo)對1個(gè)得0.5分4〕無限小晶體，注：每標(biāo)對1個(gè)得0.5分8.〔10分〕設(shè)在平行板電離室中粒子的徑跡如下圖,徑跡長度為L,假設(shè)沿徑跡各處的單位路程上產(chǎn)生的離子對數(shù)N相等,且電子的漂移速度W＿,試求電子的電流脈沖。θθLD答：分三種情況討論：1〕當(dāng)時(shí)，即電子全部到達(dá)正極板，電子的電流脈沖；〔得2分〕