核輻射測(cè)量原理復(fù)習(xí)

1、名詞解釋:1. 光電效應(yīng)：光子被原子吸收后發(fā)射軌道電子的現(xiàn)象。2. 康普頓效應(yīng)：光子與軌道電子相互作用使得 光子只改變方向而不損失能量3. 電子對(duì)產(chǎn)生效應(yīng)：當(dāng)r光子能量大于1.02Mev時(shí)，r光子經(jīng)過與之相互作用的原子核附件時(shí)，與原子核發(fā)生電磁相互作用，r光子消失而產(chǎn)生一個(gè)電子和一個(gè)正電子。4. 電子吸附效應(yīng)：電子在運(yùn)動(dòng)過程中與氣體分子碰撞時(shí)可能被分子俘獲，形成負(fù)離子， 這種現(xiàn)象稱為電子吸附效應(yīng)。5. 復(fù)合：電子和正離子相遇或者負(fù)離子和正離子相遇能復(fù)合成中性原子或中性分子。6. 漂移：電子和正離子在電場(chǎng)的作用下分別向正、負(fù)電極方向運(yùn)動(dòng)，這種定向運(yùn)動(dòng)叫做 漂移運(yùn)動(dòng)。7. 平均電離能：帶電離子在氣

2、體中產(chǎn)生一對(duì)離子所需的平均能量稱為平均電離能。8. 軔致輻射：快速電子通過物質(zhì)時(shí)，原子核電磁場(chǎng)使電子動(dòng)量改變并發(fā)射出電磁輻射而 損失能量，這種電磁輻射就是軔致輻射。9. 截面：單位面積單位時(shí)間粒子與靶核發(fā)生相互作用的概率。10. 活化：原子核吸收中子后，變成同一種元素的另一種核素，這種現(xiàn)象叫做活化。11. 真符合計(jì)數(shù)：時(shí)間上有關(guān)的事件產(chǎn)生的脈沖引起的符合計(jì)數(shù)稱為真符合計(jì)數(shù)。12. 偶然符合計(jì)數(shù)：在時(shí)間上沒有必然聯(lián)系的事件產(chǎn)生的脈沖引起的符合計(jì)數(shù)稱為偶然符 合計(jì)數(shù)。13. 衰變常數(shù)：表示某種放射性核素的一個(gè)核在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行衰變的概率。14. 碘逃逸峰：當(dāng)r射線在Nal(TI)晶體表面發(fā)生光電效

3、應(yīng)時(shí)， 碘的KaX射線很容易逃逸出晶體，形成一個(gè)碘逃逸峰。(28.61KeV )15. 本征效率：探測(cè)器記錄到的射線數(shù)與入射到探測(cè)器靈敏體積內(nèi)的丫光子數(shù)的比。16. 輻射損失率：電子在物質(zhì)中通過單位長度路徑，由于軔致輻射而損失的能量為輻射損 失率。17. 電離損失率：入射粒子因原子的激發(fā)和電離在單位路徑上引起的能量損失。18. 能量分辨率：探測(cè)器微分脈沖幅度分布譜中的特征峰半高寬與峰值所對(duì)應(yīng)的脈沖幅度V之比：- V -VFw2.355 1 E0探測(cè)效率:記錄到的脈沖數(shù)源發(fā)射的光子數(shù)本征記錄到的脈沖數(shù)入射到探測(cè)器靈敏區(qū)體積內(nèi)的 光子數(shù)19. 儀器譜:20. 能譜：記錄粒子能量和單位能量間隔內(nèi)計(jì)數(shù)

4、的譜21. 全能峰：入射丫射線能量全部損失在探測(cè)器靈敏體積內(nèi)時(shí)，探測(cè)器輸出的脈沖形成 的譜峰。22. 逃逸峰：若高能 丫射線與探測(cè)器物質(zhì)發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)時(shí)，湮沒輻射光子中的一個(gè)或 者兩個(gè)逃離探測(cè)器23. 特征峰：若光電效應(yīng)發(fā)生在表面，光電子被打出后，探測(cè)介質(zhì)原子發(fā)射的特征X射線可能逃出探測(cè)器，形成E=能量的峰，稱為特征峰24. 總效率：全譜內(nèi)的計(jì)數(shù)與源發(fā)射的丫光子數(shù)之比。25. 峰總比：全能峰內(nèi)的計(jì)數(shù)與全譜內(nèi)的計(jì)數(shù)之比。26. 峰康比：全能峰中心道最大計(jì)數(shù)與康普頓連續(xù)譜平坦部分內(nèi)平均計(jì)數(shù)之比27. 源效率：記錄到的脈沖數(shù)與源發(fā)射的 丫光子數(shù)之比。全能峰的計(jì)數(shù)28. 源峰效率：即-放射源放出的 丁

5、光子29. 湮滅輻射峰：對(duì)較高能量的 丫射線，當(dāng)探測(cè)器周圍的物質(zhì)發(fā)生電子對(duì)產(chǎn)生效應(yīng)時(shí)，湮沒輻射產(chǎn)生的兩個(gè)y光子中，若其中一個(gè)進(jìn)入探測(cè)器中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)能量為511KeV的光電峰和康普頓連續(xù)譜，這個(gè)光電峰就是湮沒輻射峰。30. 玻爾茲曼常數(shù)：8.31/6.02 X =1.38 X J/K31. 電離：帶電粒子進(jìn)入物質(zhì)時(shí)和物質(zhì)原子的軌道電子發(fā)生庫倫相互作用，使入射帶電粒 子的能量轉(zhuǎn)移給電子。若電子獲得的能量較少，不足以克服原子的束縛，只是從較低 能量狀態(tài)上升到較高能量狀態(tài)，則原子被激發(fā)。32. 激發(fā)：帶電粒子進(jìn)入物質(zhì)時(shí)和物質(zhì)原子的軌道電子發(fā)生庫倫相互作用，使入射帶電粒 子的能量轉(zhuǎn)移給電子。若電子獲得

6、了足夠能量，將完全脫離原子的束縛而成為自由電 子，則原子失去電子成為正離子，即原子被電離。33. 死時(shí)間：從脈沖的開始形成到計(jì)數(shù)管內(nèi)電場(chǎng)恢復(fù)到能再維持放電的電場(chǎng)，這一段時(shí)間 稱為計(jì)數(shù)管的死時(shí)間。34. 恢復(fù)時(shí)間：從失效時(shí)間至電場(chǎng)恢復(fù)到能產(chǎn)生正常脈沖幅度所需的時(shí)間稱為恢復(fù)時(shí)間。35. 分辨時(shí)間：計(jì)數(shù)管一次計(jì)數(shù)后恢復(fù)到再次計(jì)數(shù)的時(shí)間間隔。36. 渡越時(shí)間：光子到達(dá)光陰級(jí)的瞬間至陽極輸出脈沖達(dá)到某一指定值之間的時(shí)間間隔37.時(shí)間分辨：探測(cè)器對(duì)兩組相繼發(fā)生的事件可以分辨開來的最小時(shí)間間隔，用時(shí)間譜的 半高寬表示。填空題:彈性散射、電離和激發(fā)?？灯疹D散射、光電效應(yīng)、電子對(duì)效1. a粒子與物質(zhì)相互作用的形

7、式主要有以下兩種:2. 丫射線與物質(zhì)相互作用的主要形式有以下三種: 應(yīng)。3. 3射線與物質(zhì)相互作用的主要形式有以下四種：激發(fā)與電離、軔致輻射、彈性散射、正電子淹滅。零點(diǎn)幾、幾、十幾、幾十、幾百口 s;4. 由Nal(TI)組成的閃爍計(jì)數(shù)器，分辨時(shí)間約為：G-M計(jì)數(shù)管的分辨時(shí)間大約為：幾百 卩s5. 電離室、正比計(jì)數(shù)管、G-M計(jì)數(shù)管輸出的脈沖信號(hào)幅度與 初始電離產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)成正比。(與真別閾有關(guān))6. 半導(dǎo)體探測(cè)器比氣體探測(cè)器的能量分辨率高，是因?yàn)椋浩潆x能更低、其在低溫下工作使其性能穩(wěn)定、氣體探測(cè)器有放大作用而使其輸出的脈沖幅度離散性增大。7. 由ZnS(Ag)組成的閃爍計(jì)數(shù)器，一般用來探測(cè)

8、a射線的能量和強(qiáng)度。8. 由Nal(TI)組成的閃爍計(jì)數(shù)器，一般用來探測(cè)丫_射線的能量和強(qiáng)度。9. 電離室一般用來探測(cè)帶電粒子射線的能量10. 正比計(jì)數(shù)管一般用來探測(cè)a、3 、丫、X、帶電粒子、重帶電粒子射線的 能量、強(qiáng)度、能量和強(qiáng)度。11. G -M計(jì)數(shù)管一般用來探測(cè) a'勺強(qiáng)度。12. G - M計(jì)數(shù)管的輸出脈沖幅度與入射粒子的種類無關(guān)。13. 金硅面壘型半導(dǎo)體探測(cè)器一般用來探測(cè)丫射線的能量和強(qiáng)度。14. Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器一般用來探測(cè)丫射線的能量和強(qiáng)度。15. HPGe半導(dǎo)體探測(cè)器一般用來探測(cè)-y射線的能量和強(qiáng)度。16. 對(duì)高能丫射線的探測(cè)效率則主要取決于探一17. 對(duì)低能

9、丫射線的探測(cè)效率則主要取決于探18. G - M計(jì)數(shù)管的輸出信號(hào)幅度與入19. 帶電粒子的能量損失率又叫物質(zhì)的阻止本領(lǐng) 。21.死時(shí)間 是指計(jì)數(shù)管一次計(jì)數(shù)后恢復(fù)到再次計(jì)數(shù)的時(shí)間間隔22. 電離室按工作方式可分為脈沖電離室和累積電離室。23. 典型的氣體探測(cè)器有電離室 、 正比計(jì)數(shù)管 、G M計(jì)數(shù)管。24. 測(cè)量a射線一般選用ZnS(Ag)閃爍體。(Nal(TI)閃爍體、ZnS(Ag)閃爍體、塑料閃爍 體)25. 放射性活度的測(cè)量方法一般有絕對(duì)測(cè)量法和相對(duì)測(cè)量法。26. 在Nal(T1)中2MeV 丫射線相互作用的光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)的截面比為1:20 : 2，入射到Nal(T1)中

10、的2MeV 丫射線的脈沖幅度譜給出的峰總比是大于1/23。(大于、小于、等于)27. 6MeV的a粒子穿過其厚度為其射程 1/3的物質(zhì)后，能量 減小，強(qiáng)度不變。28. 進(jìn)行放射性測(cè)量中，樣品計(jì)數(shù)率的大小為100cps,若要求計(jì)數(shù)率的相對(duì)統(tǒng)計(jì)誤差不大于1%，則最短測(cè)量時(shí)間應(yīng)為 _100s_ 。29. 重帶電粒子的能量損失率與物質(zhì)的_原子序數(shù)_和_材料有關(guān)。30. 光電子的能量等于入射丫射線能量減去 散射_丫射線的能量,。31. 20MeV電子入射到Cu(Z=29)靶上，其輻射能量損失率和電離能量損失率之比為0.725 。電子的電離損失率和輻射損失率之比:dE)(dE)丿rad() iondxdx

11、2卑 f-Ecmec ) z = E?Z-1600m ec2800當(dāng)電子電離損失率與輻射損失率一樣時(shí)Ec800Z猝滅氣體ZnS(Ag)閃爍體、塑料閃爍體)32. 在G-M計(jì)數(shù)管的工作氣體中添加的少量抑制放電的氣體，稱為33. 測(cè)量a射線一般選用-ZnS(Ag)閃爍體。(Nal(TI)閃爍體、34. 探測(cè)器對(duì)一個(gè)入射粒子的相應(yīng)是一個(gè)電流 脈沖。35. G-M計(jì)數(shù)管的輸出脈沖幅度與入射粒子的能量無關(guān)36. 電子脈沖電離室輸出回路的時(shí)間常數(shù)為 vvRCvv37. 用涂鈾電離室探測(cè)中子是通過核裂變 方法間接探測(cè)中子。38. 帶電粒子的能量損失率又叫物質(zhì)的阻止本領(lǐng) 。39. 光電效應(yīng)中光電子的能量等于入

12、射丫射線能量減去一散射y射線的能量40. 正電子 與電子相遇會(huì)發(fā)生湮沒而放出湮沒光子。41. 電離室按工作方式可分為一脈沖電離室和累積電離室。42. 正比計(jì)數(shù)器雪崩通常發(fā)生在陽極絲附近 。43. 測(cè)量丫射線一般選用 Nal(TI)閃爍體。(Nal(TI)閃爍體、ZnS(Ag)閃爍體、塑料閃爍體)44. 光電倍增管一般由 光陰級(jí)、倍增極和陽極組成。45. 6MeV的a粒子穿過其厚度為其射程 1/3的物質(zhì)后，能量減小，強(qiáng)度不變。46. 進(jìn)行放射性測(cè)量中，測(cè)得的總計(jì)數(shù) N為4000，則計(jì)數(shù)率的相對(duì)統(tǒng)計(jì)誤差為1.58 %。(T =47. 重帶電粒子的能量損失率與物質(zhì)的原子序數(shù) 和材料有關(guān)。48. 反沖

13、電子的能量等于入射 Y射線能量減去散射Y射線的能量 。49. 自猝滅GM計(jì)數(shù)管加的自猝滅氣體一般是有機(jī)分子氣體(酒精等)和鹵素氣體。50. 測(cè)量a射線一般選用ZnS(Ag)閃爍體。(Nal(TI)閃爍體、ZnS(Ag)閃爍體、塑料閃爍體)51. 閃爍體探測(cè)器的高壓是通過分壓器加在 光電倍增管 。(閃爍體、 光導(dǎo)、光電倍增管)。52. 放射性活度的測(cè)量方法一般有 相對(duì)測(cè)量法 和 絕對(duì)測(cè)量法 。53. 進(jìn)行放射性測(cè)量中，要求計(jì)數(shù)率的相對(duì)統(tǒng)計(jì)誤差不大于土1%時(shí)，要求總的計(jì)數(shù) N應(yīng)不小于100 o a =54. 離子脈沖電離室輸出回路的時(shí)間常數(shù)為RoC 0T » 十55. 用涂鈾電離室探測(cè)中

14、子是通過核裂變 方法間接探測(cè)中子。56. 重帶電粒子的能量損失率與物質(zhì)的電子密度和電荷數(shù)有關(guān)。57. 原子外層電子填充內(nèi)層電子留下的空位是會(huì)發(fā)生俄歇效應(yīng)和軔致輻射。58. 正電子與負(fù)電子相遇會(huì)發(fā)生湮沒而放出湮沒丫光子。59. 重帶電粒子與物質(zhì)相互作用的主要能量損失方式是電離損失。60. 坪特性是衡量計(jì)數(shù)管質(zhì)量好壞的主要參量。61. 電離室按工作方式分為脈沖電離室和累積 62. 重帶電粒子與物質(zhì)相互作用主要三種方式：電離與激發(fā)、非彈性碰撞和彈性碰撞。63. 最廣泛、最常用的三種氣體探測(cè)器是電離GM計(jì)數(shù)管探測(cè)器。64. 中子探測(cè)的主要兩種方法是：次65. 2MeV的丫射線穿過3mm厚的物質(zhì)后，其能

15、量為 2MeV。66. 在測(cè)量卩放射源的活度時(shí)，為了降低軔致輻射的影響，源的托盤最好采用有機(jī)玻璃 (合金、銅、不銹鋼、有機(jī)玻璃)材料。67. 氣體探測(cè)器兩端收集到的離子對(duì)數(shù)和兩端外加電壓存在一定的關(guān)系。具體如下圖所示H填空:I復(fù)合區(qū)（1分）飽和區(qū)（電離室區(qū)）（1分）出 正比（計(jì)數(shù)）區(qū)（1分）W _有 限正比區(qū) （1分）V G-M 區(qū) （1分）注：1 ）有限區(qū)的0.5分簡答題：1. 電子對(duì)產(chǎn)生效應(yīng)必須滿足的兩個(gè)條件？答：（1 ）電子對(duì)產(chǎn)生效應(yīng)必須有第三者一原子核參加，才能滿足能量守恒和動(dòng)量守恒定律。（2 ）入射光子的能量要大于1.02MeV。2. X射線和丫射線有何異同？答：丫輻射和X射線都是電

16、磁輻射。丫 輻射是核躍遷或粒子湮沒過程中發(fā)出的電磁輻射。它們具有明顯的粒子性，因此通常也稱為光子。丫輻射大都是母核進(jìn)行a或B衰變后，子核處于較高激發(fā)態(tài)，退激發(fā)出的。X射線是核外電子躍遷過程中產(chǎn)生的電磁輻射，原子內(nèi)特定的軌道電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)發(fā)射的輻射稱為特征X射線。3. 中子與原子核相互作用的方式有哪幾種？答：（ 1 ）中子與核反應(yīng)放出帶電粒子；（2）中子彈性散射引起的核反沖；（3）中子引起的核裂變；（4）中子被核俘獲引起核激活。4. 離子脈沖電離室和電子脈沖電離室的主要差別是什么？答：離子脈沖電離室的工作條件其輸出回路的時(shí)間常數(shù)為RC>>，離子脈沖電離室可用于測(cè)量入射粒子

17、的能量，因?yàn)槠漭敵雒}沖幅度（飽和值）與初電離N成正比。離子脈沖電離室主要缺點(diǎn)是脈沖較寬，大大限制了技術(shù)速度。電子脈沖電離室的工作條件其輸出回路的時(shí) 間常數(shù)為<<RC<<，可獲得較高的計(jì)數(shù)率，但不能精確的測(cè)量粒子的能量。5. 正比計(jì)數(shù)管的氣體放大機(jī)制？答：當(dāng)射線通過正比計(jì)數(shù)管電極間的氣體時(shí)，電離產(chǎn)生的電子和正離子在電場(chǎng)的作用下，分別 向陽極和陰極漂移。正離子的質(zhì)量大，且沿漂移方向的電場(chǎng)又是由強(qiáng)到弱，因此電場(chǎng)的加速不 足以使它與氣體發(fā)生電離碰撞。而電子則不然，漂移越接近陽極，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。到達(dá)某一距離后，電子在平均自由程內(nèi)獲得的能量足以加速再次與氣體發(fā)生電離碰撞，產(chǎn) 生新的

18、離子對(duì)，新的電子又被加速再次與氣體發(fā)生電離碰撞，產(chǎn)生更多的新離子對(duì)。漂移 電子越是接近陽極，電離碰撞的概率越大。于是不斷地增殖，增殖的結(jié)果將產(chǎn)生大量的電 子和正離子，這就是氣體放大的過程。有時(shí)也稱氣體放大為電子雪崩。6. 試定性分析，分別配以塑料閃爍體及Nal(T1)閃爍晶體的兩套閃爍譜儀所測(cè)得0.662MeV :射線譜的形狀有何不同？答：由于塑料閃爍體有效原子序數(shù)Z、密度及發(fā)光效率均低于 Nal(T1)閃爍晶體，測(cè)得的0.662MeV 射線譜的形狀，其總譜面積相應(yīng)的計(jì)數(shù)、峰總比、全能峰的能量分辨率均比Nal(T1)閃爍晶體差，甚至可能沒有明顯的全能峰。6. 試說明G-M管陽極上感應(yīng)電荷的變化

19、過程？答：G-M管陽極上感應(yīng)電荷的變化對(duì)有機(jī)管和鹵素管略有不同，以有機(jī)管為例，可分為幾 個(gè)階段：1) 在入射帶電粒子徑跡產(chǎn)生正負(fù)離子對(duì)的瞬間陽極呈電中性，電子很快漂移向陽極過程中， 陽極上的正感應(yīng)電荷增加，但數(shù)量很??；2) 電子雪崩過程開始，直到正離子鞘形成的過程中，電子很快向陽極運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，陽極上 正感應(yīng)電荷增加，同時(shí)，此電荷流經(jīng)負(fù)載電阻，快前沿的負(fù)脈沖，約占總輸出脈沖幅度的10%。到達(dá)陽極的電子與陽極上的正感應(yīng)電荷中和。陽極上留下與正離子鞘等量的負(fù)感應(yīng)電荷。3) 正離子鞘向陰極漂移，負(fù)感應(yīng)電荷流向陰極，同時(shí)。在外回路形成輸出信號(hào)。7. 試解釋Nal(T1)閃爍探測(cè)器的能量分辨率優(yōu)于 BGO

20、閃爍探測(cè)器的原因，為何后者的探測(cè) 效率要更高一些？答：Nal(T1)閃爍探測(cè)器的能量分辨率優(yōu)于 BGO閃爍探測(cè)器是由于前者的發(fā)光效率明顯優(yōu)于 后者，BGO探測(cè)器僅為Nal(T1)閃爍探測(cè)器的8%。而后者的密度和有效原子序數(shù)則優(yōu)于前 者。8. 衡量脈沖型核輻射探測(cè)器性能有兩個(gè)很重要的指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)是指什么探測(cè)效率能量分辨率9. 簡述閃爍體探測(cè)器的測(cè)量丫射線的工作原理及譜形產(chǎn)生復(fù)雜的原因。答：Y射線的基本原理通過光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)產(chǎn)生次級(jí)電子(得1分)，次級(jí)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)，熒光光子達(dá)到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

21、電子通過光電倍增管各倍增極倍增最的基本原理。10. 帶電粒子與物質(zhì)發(fā)生相互作用有哪幾種方式？答：與原子核彈性碰撞；（核阻止）與原子核的非彈性碰撞；（軔致輻射）與核外電子彈性碰撞；與核外電子的非彈性碰撞；（電離和激發(fā)）正電子湮滅；11. 通用閃爍體探頭的組成部件有那些？為什么要進(jìn)行避光處理？ （5分）答：1）閃爍體（1分）、光學(xué)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(hù)光電倍增管。12. 衡量脈沖型核輻射探測(cè)器性能有兩個(gè)很重要的指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)是指什么？為什么半導(dǎo)體探測(cè)器其中一個(gè)指標(biāo)要比脈沖型氣體電離室探測(cè)器好，用公式解釋？（5分）第1問：能量分辨率（1.5分）和探測(cè)效率（1.5分）注：1）答成計(jì)數(shù)率得