核輻射探測(cè)作業(yè)答案

1、.第一章作業(yè)答案 在鋁中的射程3從重帶電粒子在物質(zhì)中的射程和在物質(zhì)中的平均速度公式，估算4MeV的非相對(duì)論粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是勻速的）所需的阻止時(shí)間（4MeV粒子在硅中的射程為17.8）。解：依題意慢化是均減速的，有均減速運(yùn)動(dòng)公式： 依題已知： 由 可得：這里 410MeV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5能量為13.7MeV的粒子射到鋁箔上，試問(wèn)鋁箔的厚度多大時(shí)穿過(guò)鋁箔的粒子的能量等于7.0MeV?解：13.7MeV的粒子在鋁箔中的射程，7.0MeV粒子在鋁箔中的射程之差即為穿

2、過(guò)鋁箔的厚度d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)7.當(dāng)快電子穿過(guò)厚為0.40的某物質(zhì)層后，其能量平均減少了25%.若已知電子的能量損失基本上是輻射損失，試求電子的輻射長(zhǎng)度。解：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，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

3、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 11. 一個(gè)2MeV的光子射在探測(cè)器上，遭受兩次相繼的康普頓散射逃離。若兩次散射的散射角度分別是 ，沉積在探測(cè)器中的反沖電子的總能量是多少？解：由 得出： 所以探測(cè)器中沉積能量為：第二章作業(yè)答案1 活度為的14C射線源（射線的平均能量為50keV）置于充Ar的4電離室內(nèi)，若全部粒子的能量都消耗在電離室內(nèi)，求飽和電流是多少？解：飽和電流I飽和e=(由于是4電離室,且電離室對(duì)的本征效率100，因此總100)。2 極間距離為5，具有150pF電容的平行版電離室工作在電子靈敏方式

4、。計(jì)算離陽(yáng)極2處形成1000個(gè)離子對(duì)產(chǎn)生的脈沖幅度？解：對(duì)于平行版電離室，電子對(duì)脈沖幅度的貢獻(xiàn)為依題意 x0=2,d=5,c=150pF,N0=1000,e=1.610-19c.4一個(gè)具有比較好的信噪比特性的放大器給定10mV的最小輸入脈沖。如果測(cè)量500keV的X射線，在一個(gè)具有200pF的充Ar正比計(jì)數(shù)管中需要多大的氣體放大因子？解：正比計(jì)數(shù)管脈沖 依題已知 10mV，c200pF e1.610-19c氬氣的平均電離能W26.4ev.Ex=500kev=5105ev補(bǔ)充題1 當(dāng)G-M計(jì)數(shù)管的窗厚加60mg/cm2時(shí)，的計(jì)數(shù)率減少一半。試求這種放射源發(fā)射的射線的最大能量是多少？解：根據(jù)射線吸

5、收規(guī)律，窗厚為xm時(shí)進(jìn)入G-M管靈敏體積內(nèi)的強(qiáng)度為窗厚以后，穿過(guò)窗進(jìn)入G-M管靈敏體積的射線強(qiáng)度為計(jì)數(shù)減少一半，即得從而得到又由最后得到補(bǔ)充題2：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)的115In的核素為分鐘推出10分鐘

6、測(cè)得的總計(jì)數(shù)為 補(bǔ)充題3電容為10PF的沖氬氣的脈沖電離室，前置放大器的噪聲約20MV，輸入電容20PF（忽略分布電容）。若認(rèn)為信噪比小于5就無(wú)法測(cè)量了，求該電離室能夠測(cè)量的粒子最低能量。解：由脈沖電離室輸出脈沖幅度依題意補(bǔ)充題4死時(shí)間分別為30和100的探測(cè)器A和B，若B探測(cè)器的死時(shí)間漏計(jì)數(shù)率是A探測(cè)器死時(shí)間漏計(jì)數(shù)率的兩倍，求應(yīng)測(cè)的計(jì)數(shù)率是多少？解：由依題意第三章作業(yè)答案2使用一個(gè)完全耗盡了的0.1mm厚的硅探測(cè)器，若偏壓大到足夠使載流子速度處出飽和，估算電子和空穴的最大收集時(shí)間。解：在室溫（300K）時(shí)電子和空穴的飽和速度V=8106.s-13.當(dāng)粒子被準(zhǔn)直得垂直于金硅面壘探測(cè)器的表面時(shí)，

7、241Am刻度源的主要射線峰中心位于多道分析器的461道。然后改變幾何條件，使粒子偏離法線350角入射，此時(shí)，峰位移到449道，試求死層厚度（以粒子粒子能量損失表示）。解：當(dāng)能量為損失E0的粒子垂直入射時(shí) 0 設(shè)粒子在探測(cè)器死層內(nèi)的能量為E1則探測(cè)器靈敏體積得到的能量為（E0-E1）譜峰位在461道 當(dāng)350時(shí) 死層內(nèi)能量損失為E21.22E1探測(cè)器靈敏體得到的能量為（E0-E2）E0-1.22E1譜峰位449道則粒子兩個(gè)角度入射探測(cè)器靈敏體積分別得到的能量的差為E461449（E0-E1）（E0-E2）12E0E1- E0+1.22E1=0.22E1 所以E1道3. 試就以下條件畫(huà)出硅面壘探

8、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) 0.0050.0250.285R3.21040.285E3/2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。5一個(gè)Ge（Li）探頭相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)7.62cm6.62cm的NaI(T1)閃爍

9、體有8的光電峰效率。求對(duì)于距探測(cè)器40處一個(gè)3.7107Bq的60Co點(diǎn)源的1.33MeV全能峰計(jì)數(shù)率。解：已知相對(duì)峰8%,h2=40cm對(duì)于h1=25cm的60Co的1.33MeV源峰1.210-310-2=9.610-5又源峰本征峰 本征峰Ge（Li）對(duì)于1.33MeV的本征峰效率現(xiàn)在h240cm，源峰本征峰6 本征層厚度為3mm的一個(gè)380mm2的平面Ge（Li）探測(cè)器對(duì)距它表面100處0.25MBq的137Cs射線源測(cè)量5min所得的全能峰、單逃逸峰、雙逃逸峰下面的計(jì)數(shù)（R）。解：已知峰總比R，依R=Np/N總源峰/絕對(duì)本征峰/本征查表得對(duì)622KeV射線Ge的則全能峰內(nèi)計(jì)數(shù)N全npt

10、=At=2.5105(s-1)560(s)=216750137Cs發(fā)射662kev射線，662kev1.022kev,不可能與Ge發(fā)生電子對(duì)產(chǎn)生效應(yīng)，故無(wú)單逃逸峰和雙逃逸峰。7 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10記錄60得到一個(gè)譜。如果在7.1kev的KX射線峰下面的計(jì)數(shù)為932個(gè)，那么在這個(gè)能量時(shí)Si(Li)探測(cè)器的效率是多少？（對(duì)于57Co的特征X射線和射線的強(qiáng)度比X/分別為：對(duì)6.40kev的K線為0.5727，對(duì)7.1kev的K線為0.78

11、61。解：依題意可得57Co源122kev的射線強(qiáng)度則7.1kev的KX射線強(qiáng)度為8.比較比Si材料和用Ge材料做成的探測(cè)器由于電子空穴對(duì)的統(tǒng)計(jì)漲落對(duì)分辨率的影響。如果除了統(tǒng)計(jì)漲落外，所有其他因素對(duì)譜線寬度的貢獻(xiàn)為5kev，那么對(duì)Si和Ge來(lái)說(shuō)，探測(cè)多大能量的粒子才會(huì)形成20kev的線寬？解：補(bǔ)充題140.8mm金硅面壘探測(cè)器測(cè)能譜時(shí)，當(dāng)E0時(shí)相應(yīng)于零道，對(duì)241Am的5.486MeV的粒子譜峰位于116道，如果重離子能量為21.00MeV譜峰被記錄在402道，求脈沖幅度虧損是多少（已知前置放大器的輸入電容為10PF）。解：依題意，能量刻度曲線（直線）的截距為0即EKD K為斜率由5.486M

12、eV=K116得K5.486/116=0.0473MeV/道對(duì)于E21.00MeV應(yīng)該在D21.00/0.0473=444(道)實(shí)測(cè)在402道則能量虧損為E（444402）0.0473=1.9876MeV脈沖幅度虧損為第四章作業(yè)答案1. NaI(T1)閃爍體的衰變時(shí)間（即衰變常數(shù)倒數(shù)）為230ns，忽略光電倍增管引入的任何時(shí)間展寬，求閃爍探測(cè)器陽(yáng)極電路時(shí)間常數(shù)為10，000和1000ns時(shí)的電壓脈沖幅度。解：Vmax=（0/C）（RC/）-/（RC-） 當(dāng)RC=10ns時(shí)Vmax=（0/C）（10/230）-230/（10-230）=3.7710-2（0/C） 當(dāng)RC=100ns時(shí)Vmax=（

13、0/C）（100/230）-230/（100-230）=0.290/C當(dāng)RC=1000ns時(shí)Vmax=（0/C）（1000/230）-230/（1000-230）=0.6450/C3 在NaI(T1)中2MeV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NaI(T1)中的2MeV射線的脈沖幅度譜給出的峰總比是小于、大于還是近似等于1/23?解：R大于1/23 ， 由于康普頓散射和電子對(duì)產(chǎn)生效應(yīng)的累計(jì)效應(yīng)的脈沖也會(huì)對(duì)全能峰內(nèi)計(jì)數(shù)有貢獻(xiàn)4 計(jì)算24Na2.76MeV射線在NaI(T1)單晶譜儀測(cè)得的能譜圖上的康普頓邊緣與單光子逃逸峰之間的相對(duì)位置。試詳細(xì)解釋射線在N

14、aI(T1)閃爍體中產(chǎn)生那些次級(jí)過(guò)程（一直把能量分解到全部成為電子的動(dòng)能）？解：?jiǎn)我莘?E=2.76-0.511=2.249Mev 康普頓峰 EmaxEr（1meC22Er）2.526Mev 光電效應(yīng)光電子康普頓效應(yīng) 電子對(duì)效應(yīng)4. 如果一個(gè)NaI(T1)閃爍探測(cè)器對(duì)137Cs射線(0.662MeV)的能量分辨率是7%,計(jì)算它對(duì)22Na的1.28MeV射線的能量分辨率。解：由于2 為常數(shù)所以 2正比于 且很小可以忽略當(dāng)Er0.662Mev時(shí)7當(dāng)Er1.28Mev時(shí)5補(bǔ)充題：1 試定性分析朔料閃爍體與NaI(T1)所測(cè)0.662MeV的譜型有什么不同。若C發(fā)光0.13,而遠(yuǎn)型P、M管的光收集效率

15、0.35,D1的光電子收集效率接近100，光陰極的量子效率0.22,求NaI(T1)對(duì)0.662MeV的能量分辨率。解：由與物質(zhì)幾率與原子序數(shù)的關(guān)系知道，朔料閃爍探測(cè)器的朔料閃爍體是碳?xì)浠衔?，原子序?shù)很低，0.662MeV的射線只能與它發(fā)生康普頓散射，所以只有康普頓連續(xù)譜。而NaI(T1)閃爍譜儀測(cè)的0.662MeV的譜，除了康普頓連續(xù)譜外還有117Cs的子體137Ba的KX射線峰，反散射峰和全能峰。NaI(T1)對(duì)0.662MeV的全能峰能量分辨率為：第二項(xiàng)和第三項(xiàng)對(duì)的貢獻(xiàn)均為4。第一項(xiàng)：由則第一項(xiàng)貢獻(xiàn)為2. 求NaI(T1)閃爍探測(cè)器的輸出脈沖幅度，若Er1MeV全部損失在NaI(T1)中，發(fā)光效率0.15,光收集效率0.5,光陰極效率0.2,D1收集效率0.8,=2.5,R=100K,C=100PF解：第七章作業(yè)答案1. 設(shè)測(cè)量樣品的平均計(jì)數(shù)率是5計(jì)數(shù)/s,使用泊松分布公式確定在任1s內(nèi)得到計(jì)數(shù)小于或等于2個(gè)的概率。解：在1秒內(nèi)小于或等于2的概率為：2 若某時(shí)間內(nèi)的真計(jì)數(shù)值是100，求得到