核技術(shù)與應(yīng)用習(xí)題

1、一有一樣品,用14MeV快中子做活化分析,通過(guò)16O(n,p)16N(s=0.09b)反應(yīng),分析其中的16O,但樣品中含有19F,亦可通過(guò)19F(n, a)16N(s=0.057b)生成16N,同時(shí)知道19F還可以通過(guò)19F(n, p)19O(s=0.02b)生成19O。實(shí)驗(yàn)中照射樣品300s,冷卻10s，測(cè)16N （T1/2=7.4s）1754 KeV 的g射線（分支比為0.24，內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.57）60s，得16N 峰面積記數(shù)為1985，再測(cè)量19O（T1/2=30s）1356 KeV的g射線（分支比為0.54，內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.78）60s，得峰面積記數(shù)為1054?，F(xiàn)已知中子通量密度為5

2、´109中子/cm2*s,探測(cè)器效率為0.3，19F豐度100%，16O豐度99.7%。請(qǐng)你計(jì)算樣品中16O含量為多少克。（20分）解：16O16N和19F16N的16N的總計(jì)數(shù)198519F19O的19O的計(jì)數(shù)1054由19O計(jì)數(shù)求得19F含量，從而求出19F對(duì)16N計(jì)數(shù)的貢獻(xiàn)，從16N計(jì)數(shù)1985中減去19F對(duì)16N計(jì)數(shù)的貢獻(xiàn)，則是由16O生成的16N的計(jì)數(shù)，從而可以求出16O的含量，由公式帶入相關(guān)的數(shù)據(jù)可求出WF=5.678×10-4克則由5.678×10-4克19F生成的16O計(jì)數(shù)N=帶入數(shù)據(jù)得N=982 1985-982=1003 則16O含量WO帶入相

3、關(guān)數(shù)據(jù)得出為：WO=3.1×10-4克2.在玻璃碳基體上，用真空噴鍍法鍍上一層10nm厚的Au（M=197）元素，以4MeV的a粒子入射，假設(shè)在入射和出射路徑上的能損均為10KeV，在散射角為170度方向放置一探測(cè)器，那么在道寬為1.6KeV的多道譜儀中背散射譜中Au峰的寬度是多少? 答：k=0.9225 E1=E0×k=4×0.9225=3.69Mev E2=(4-0.01)×0.9225-0.01=3.6708Mev E=E1-E2=3.69Mev-3.6708Mev=19.2Kev 所以Au峰的寬度

4、是：19.2/1.612道3、已知一種煤灰分儀所用的2種g放射源是241Am和60Co，假設(shè)皮帶空載時(shí)探測(cè)器輸出的241Am的信號(hào)是I0，輸出的60Co的信號(hào)是I0"，I是有煤時(shí)探測(cè)器輸出的241Am的信號(hào)， I"是有煤時(shí)探測(cè)器輸出的60Co的信號(hào)，m是碳的質(zhì)量吸收系數(shù)，w是所要測(cè)的元素或化合物（灰分）的質(zhì)量吸收系數(shù)，并且假設(shè)在中能區(qū)質(zhì)量吸收系數(shù)與材料原子序數(shù)無(wú)關(guān)，請(qǐng)推導(dǎo)煤灰分含量的表達(dá)式。解：重質(zhì)量吸收系數(shù) ut=uw×cw+um×cm 其中cw為灰分含量，cm為碳的含量 cw+cm=1所以 ut=uw×cw+um×（1-cw） (

5、1)對(duì) 對(duì) 令 由（1）式可得： ； 推出： 整理可得： 考慮到中能區(qū)質(zhì)量吸收系數(shù)與原子序數(shù)無(wú)關(guān)有： 所以/()4、如圖所示, 0點(diǎn)為釷射氣220Rn釋放點(diǎn), ,小閃爍室a和b的容積為均為Vc ，探測(cè)效率均為，計(jì)數(shù)率分別為CPMa和CPMb,2點(diǎn)至3點(diǎn)之間(包含可調(diào)容器)的容積為Vk，220Rn的衰變常數(shù)為，設(shè)氣體的流動(dòng)是穩(wěn)定層流狀態(tài)，請(qǐng)推導(dǎo)管道流量Q測(cè)量的表達(dá)式？（10分）答：各點(diǎn)濃度為：220Rn在小閃爍室a和b中的衰變率為：ThA(216Po )的半衰期(0.16秒)很短，可以認(rèn)為220Rn連續(xù)發(fā)射2個(gè)粒子，則小閃爍室a和小閃爍室b測(cè)到的計(jì)數(shù)率為：小閃爍室a和小閃爍室b測(cè)到的計(jì)數(shù)率比值為

6、：所以氣體流量5、考古學(xué)家某動(dòng)物化石，設(shè)同地質(zhì)層中之長(zhǎng)石內(nèi)，鉀于氬之比例為90:10，已知鉀衰變成氬的半衰期為1.277×109年，請(qǐng)由此推算該動(dòng)物距今多少年？答：由于=ln2/T1/2所以t = (1.277×109÷ln2)×ln(1+10/90) = 1.9411× 108(年)由此可知該動(dòng)物距今1.9411× 108年。6、國(guó)際規(guī)定，作為表達(dá)組織密度的統(tǒng)一單位CT值的計(jì)算公式是什么？如果水的吸收系數(shù)為1，空氣的吸收系數(shù)為0.0013，空氣的CT值為多少？答：計(jì)算公式： ；空氣的CT值為：-1000。6. 已知Au和Mn的熱中子

7、截面分別為 98.8b和13.2b，198Au和56Mn的半衰期分別為2.695d和2.7585h，將一質(zhì)量為197mg的金片放入某熱中子場(chǎng)照射2.695d，所產(chǎn)生的198Au的活度為1.45´105Bq。若將質(zhì)量為110mg的錳片放入同樣的熱中子場(chǎng)照射5.517h，試計(jì)算得到的56Mn的活度。（難）解：根據(jù)公式，式中N為靶核數(shù)目，f為中子通量，s為核反應(yīng)截面，T1/2為生成核的半衰期，t為照射時(shí)間。且靶核數(shù)目，m為靶的質(zhì)量，mA為靶核的質(zhì)量數(shù)，NA為阿佛加德羅常數(shù)。則198Au的活度為56Mn的活度為故56Mn的活度為A(Mn)=0.401´A(Au)=0.401

8、0;1.45´105=5.81´104Bq410MeV的氘核與10MeV的電子穿過(guò)鉛時(shí)，它們的輻射損失率之比是多少？20MeV的電子穿過(guò)鉛時(shí)，輻射損失率和電離損失率之比是多少？解： 由6當(dāng)電子在鋁中的輻射損失是全部能量損失的1/4時(shí)，試估計(jì)電子的動(dòng)能。27MeV的電子在鋁中的總能量損失率是多少？解：不考慮軌道電子屏蔽時(shí)考慮電子屏蔽時(shí)8能量為1.25MeV的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(lái)的1/4000,試求容器壁至少需多厚。解： 查附錄6表并用內(nèi)插法得1.25MeV的射線在鉛中的質(zhì)量系吸收數(shù)而所以 9一準(zhǔn)直的光子束，能量為2.04MeV,穿過(guò)薄鉛片

9、，在200方向測(cè)量次級(jí)電子，求在這個(gè)方向發(fā)射的光電子和康普頓反沖電子的能量是多少？（鉛的Bk88.1keV,Bl=15keV）.解：光電子能量K層L層的能量分別為康普頓電子能量：已知用錮（In）片活化法測(cè)量熱中子通量密度，已知銦片s=42,xm=100mg/cm2, 錮中115In的豐度為95.7%，熱中子活化截面145b。將銦片放在中子場(chǎng)中照射6小時(shí)后取出，等待20分鐘開(kāi)始測(cè)量116In的放射性，測(cè)量10分鐘測(cè)得計(jì)數(shù)率為164000cps，求照射的熱中子通量密度。（ 116mIn的半衰期為54.1分，116In半衰期為14.1秒）解：活化反應(yīng)為115In(n,)116mIn根據(jù)題意知，銦片內(nèi)

10、的115In的核素為分鐘推出10分鐘測(cè)得的總計(jì)數(shù)為3. 試就以下條件畫出硅面壘探測(cè)器的期望微分脈沖幅度譜：（a） 5MeV入射粒子，探測(cè)器的耗盡深度大于粒子的射程。（b） 5MeV粒子，探測(cè)器的耗盡深度為粒子射程之半。（c） 情況同（a），但5MeV粒子已經(jīng)經(jīng)過(guò)一塊吸收體，其厚度等于該物質(zhì)中射程的一半。解：根據(jù)射程方程 R3.2104(0.2850.005E)E（a） 相應(yīng)能譜峰位能量=5.3Mev(c) 當(dāng)=5Mev時(shí) 0.0050.0250.285R3.2104××0.285E3/2先經(jīng)過(guò)R厚物質(zhì)后，穿過(guò)探測(cè)器內(nèi)的粒子能量由得（b） 相應(yīng)的能量為由于探測(cè)效率不變，因此峰面積應(yīng)該相等，只是峰位改變。6 絕對(duì)峰效率為38的NaI（T1）閃爍探測(cè)器，對(duì)57Co源的122kev射線測(cè)量15min光電峰計(jì)數(shù)146835個(gè)。然后同樣的源置于離表面積為3600m的Si(Li)探測(cè)器的表面為