核輻射探測A答案

1、線訂裝線XXXXXX2007 2008 學年度第2學期學院 專業(yè) 考號 姓名 核輻射探測 課程試卷(A卷、05級反應堆工程、生物醫(yī)學工程專業(yè))考試日期：2008年6月13日 考試類別：考試 考試時間：120分鐘題號一二三四五總分得分得分閱卷人一、簡答題：（共 35 分）1帶電粒子與物質發(fā)生相互作用有哪幾種方式？（5分） 與原子核彈性碰撞；（核阻止）（1分）與原子核的非彈性碰撞；（軔致輻射）（1分） 與核外電子彈性碰撞； （1分）與核外電子的非彈性碰撞；（電離和激發(fā)）（1分） 正電子湮滅；（1分）2氣體探測器兩端收集到的離子對數(shù)和兩端外加電壓存在一定的關系。具體如下圖所示。（5分） 填空: 復合

2、區(qū)（1分）飽和區(qū)（電離室區(qū)）（1分） 正比（計數(shù)）區(qū)（1分） 有限正比區(qū) （1分） G-M區(qū) （1分） 注：1）有限區(qū)的0.5分 3通用閃爍體探頭的組成部件有那些？為什么要進行避光處理？（5分） 答案要點1）閃爍體（1分）、光學收集系統(tǒng)（1分）（硅油和反射層）、光電倍增管（1分）、 2）光電倍增管的光陰極（1分）具有可見光光敏性（1分），保護光電倍增管。4PN結型半導體探測器為什么要接電荷靈敏前置放大器？（5分） 答：由于輸出電壓脈沖幅度h與結電容Cd有關（1分），而結電容 隨偏壓（2分）而變化，因此當所加偏壓不穩(wěn)定時，將會使h發(fā)生附加的漲落，不利于能譜的測量；為解決該矛盾，PN結半導體探測器

3、通常不用電壓型或電流型前置放大器，而是采用電荷靈敏前置放大器。電荷靈敏放大器的輸入電容極大，可以保證 C入 >> Cd ，（2分）而 C入是十分穩(wěn)定的，從而大大減小了Cd變化的影響?？梢员ＷC輸出脈沖幅度不受偏壓變化的影響。 注）1所有講述半導體探測器原理得1分5衡量脈沖型核輻射探測器性能有兩個很重要的指標，這兩個指標是指什么？為什么半導體探測器其中一個指標要比脈沖型氣體電離室探測器好，試用公式解釋？（5分） 答案要點：第1問： 能量分辨率（1.5分）和探測效率（1.5分） 注：1）答成計數(shù)率得1分 第2問： （1分） （1分） 6中子按能量可分為哪幾類？常用的中子探測方法有哪些？（

4、5分） 答案要點：第1問：快中子、熱中子、超熱中子、慢中子 答對3個以上得1分 第2問：核反沖法（1分）核反應法（1分）、活化法（1分）、核裂變法（1分）7.試定性分析，分別配以塑料閃爍體及NaI(T1)閃爍晶體的兩套閃爍譜儀所測得0.662MeV g射線譜的形狀有何不同？（5分）答案：由于塑料閃爍體有效原子序數(shù)、密度及發(fā)光效率（3點得1分） 均低于NaI(T1)閃爍晶體，對測得的0.662MeV g射線譜的形狀，其總譜面積相應的計數(shù)（得1分）、峰總比（得1分）、全能峰的能量分辨率（得1分）均比NaI(T1)閃爍晶體差，甚至可能沒有明顯的全能峰（得1分）。 注：抓住要點給分，1個要點1分得分閱

5、卷人二、證明題：（共 10 分）1試證明光子的光電效應是光子與原子整體相互作用，而不是與自由電子發(fā)生相互作用。（5分）證明：假設光電效應只與自由電子發(fā)生相互作用，那么應該滿足動量和能量守恒定理。假如何光子能量E=h（得1分）,動量P=h/c（得1分）；根據(jù)相互作用滿足能量守恒定理，則電子能量E=h=mc2（得1分），電子動量P=（h/c2）×v（得1分）； 由于電子速度小于光子速度，所以 PP（得1分），動量不守恒所以得證光子的光電效應是光子與原子整體相互作用。2（5分）利用誤差傳遞公式 若對某放射性樣品重復測量K次，每次測量時間t相同，測得的計數(shù)為N1、N2，Nk,試證明計數(shù)率平均

6、值的統(tǒng)計誤差為：證明： 得分閱卷人三、計算題。（共 55 分）1. （5分）畫出下圖輸出電路的等效電路，并標明極性。答：評分標準：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，只要正確標出和說明極性均得2分 注：1) 只有極性沒有等效電路圖不得分 2.（5分）試計算充Ar脈沖電離室和正比計數(shù)器對5MeV 粒子的最佳能量分辨率.(取 法諾因子,Ar的平均電離能為26.3eV)解：對充Ar脈沖電離室： 對充Ar正比計數(shù)器：3（5分）能量為1.50MeV的放射源放在鉛容器里，為了安全，必須使容器外的強度減小為原來的1/1000,試求容器壁至少需多厚。解：4.（6分

7、）當單能粒子被準直得垂直于硅P-N結探測器的表面時，單能射線峰的中心位于多道分析器的480道。然后，改變幾何條件使粒子偏離法線45°角入射，此時看到峰漂移至460道。試求死層厚度（以多道道址表示）。解：當能量為損失E0的粒子垂直入射時 0 設粒子在探測器死層內的能量為E1則探測器靈敏體積得到的能量為（E0-E1）譜峰位在460道 E0-E1=480G (G代表能量刻度系數(shù)，沒寫不扣分) （得1分）當450時 死層內能量損失為E2 （得2分）探測器靈敏體得到的能量為（E0-E2）= 460G （得1分）(480-460)G= 得： （得1分）注：評分按步驟逐步進行。5 （6分）本底計數(shù)

8、率25計數(shù)/min,測量樣品計數(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：沒有單位或者單位不對的扣掉1分；計算結果不對的，按步驟扣掉一半的分。6. （6分）絕對峰效率為30的NaI（T1）閃爍探測器，對57Co點源的122kev射線測量15min光電峰計數(shù)180000個。然后同樣的源置于離表面積為314平方毫米的Si(Li)探測器的表面為10記錄60min得到一個譜。如果在7.1kev的KX射線峰下面的計數(shù)為1200個，那么在這個能量時Si(Li)探測器的效率是多少？

9、（對于57Co的特征X射線和射線的強度比X/分別為：對6.40kev的K線為0.5727，對7.1kev的K線為0.7861。）解：依題意可得57Co源122kev的射線強度則7.1kev的KX射線強度為7. （6分）已知一放射源的活度A為1010貝克，假設該源各向同性地放出光子，假設射到一個G-M計數(shù)管的光子數(shù)為106/s，該G-M計數(shù)管輸出的脈沖數(shù)為104/s，還已知該G-M計數(shù)管的分辨時間為20us,求該G-M計數(shù)管的本征效率和總效率。解：計算結果不對的，按步驟扣掉這一步一半的分。8. （8分）1.詳細分析2MeV g射線在閃爍體中可產生哪些次級過程?2.并計算該g射線在NaI(T1)單

10、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。3.并畫出下列兩種情況下該g射線在NaI(T1)單晶譜儀的輸出脈沖幅度譜圖1)NaI(T1)晶體為中等晶體時 2)NaI(T1)晶體為無限大晶體時解：1）光電效應，康普頓效應，電子對效應。（全對得2分，不全者得1分） 2）單逸峰 E=2-0.511=1.249Mev (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：每標對1個得0.5分4）無限大晶體，畫對給全分9. （8分）設在平行板電離室中粒子的徑跡如圖所示,徑跡長度為L,假設沿徑跡各處的單位路程上產生的離子對數(shù)N相等,且電子的漂移速度W,試求電子的電流脈沖。LD解：分三種情況討論：1）當時，即電子全部到達正極板，電子的電流脈沖；（得2分）2）