輻射劑量學(xué)作業(yè)課后習(xí)題參考答案

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第一章

1.給出N、R、φ、ψ和r的微分譜分布和積分普分布的定義，并寫(xiě)出用βE表示這些輻射量的表達(dá)式。

解：N、R、φ、ψ和r均存在著按粒子能量分布，假使用Q代表這些輻射量，用E代表粒子能量(不包括靜止能)，則Q(E)是Q的積分分布，它是能量為0—E的粒子對(duì)Q的貢獻(xiàn)，QE是Q的微分分布，它是能量在E附近單位能量間隔內(nèi)粒子對(duì)Q的貢獻(xiàn)，用PE表示以上輻射量。

????Pd?dEE?Eψ=?E?EPd?dE?E

R=?N=?????EPdtd?dEd?E?tEr=?EEPEdE

????pdtd?dEd?

E?tE2.判斷下表所列各輻射量與時(shí)間t、空間位置γ、輻射粒子能量E和粒子運(yùn)動(dòng)方向?之間是否存在著函數(shù)關(guān)系，存在函數(shù)關(guān)系者在表中相應(yīng)位置處劃“〞，不存在則劃“〞號(hào)。解：如下表所示NRΦtrEΩ×××√√√××××××ΦE×√√×Φ(E)×√√×Ψ×√××ΨE×√√×Ψ(E)×√√×φ√√××φE√√√×ψE√√√×ψEPPEP(E)√√√×√√×√√√√√√√√√r×√√×rE√√√√3.一個(gè)60C0點(diǎn)源的活度為3.7×107Bq，能量為1.17Mev和1.13Mev的γ射線產(chǎn)額均為100%。求在離點(diǎn)源1m和10m處γ光子的注量率和能量注量率，以及在這些位置持續(xù)10min照射的γ光子注量和能量注量。

解：先求在離點(diǎn)源1m處γ光子注量和能量注量率

?1?A?100%4?r2?3.7?10?100%4?3.14?127?5.892?10m6?2.s?1

?1??A(E1?E2)?100%4?r72133.7?10?(1.17?1.602?10?100%?1.33?1.602?10213?100%)

4?3.14?120?1.108?10w.m2

在離點(diǎn)源10m處γ光子注量和能量注量率

?2?A?100%4?r2?307?10?100%4??1027?5.892?10m4?2.s

?1??2?A(E1?E2)?100%4?r72?133.7?10?(1.17?1.33?1.602?104??10182?100%)

?1.108?1060w.m?2由于co半衰期比較長(zhǎng)，可以忽視為10min內(nèi)無(wú)衰減則：在離點(diǎn)源1m處持續(xù)10min照射的γ光子注量和能量注量

???2t?5.892?10?600?5.532?10m???2t?1.108?101868?2

?2?600?7.00?1022J.m

4.平行寬電子束垂直入射到散射箔上，其注量為Φ0，設(shè)電子束無(wú)衰減的穿過(guò)散射箔后沿與入射成600角的方向射出。在散射箔前后用平行板探測(cè)器和球形探測(cè)器測(cè)定注量，用平面探測(cè)器測(cè)定平面注量，如下圖。試根據(jù)定義（1.48）、（1.5）和（1.43）計(jì)算這些探測(cè)器的響應(yīng)。

60

（圖1.39散射箔前后注量示意圖）

解：??dIdv??dNda

??p?(?dNdaf??)dQda

平行板探測(cè)器在散射箔前?FS.??'

dNdacos600?IdNda

dNda球形探測(cè)器在散射箔前后：??

dNda平面探測(cè)器在散射箔前：?p?(?p??)后：(?????)dN10

dacos60?I(?????)dNda

5.帶電粒子與物質(zhì)相互作用的類(lèi)型有哪幾種？可以用哪些參數(shù)對(duì)它們進(jìn)行定量描述？

6.碰撞阻止才干與哪些因素有關(guān)？

解：碰撞阻止才干與帶電粒子的能量有關(guān)，能量增加，碰撞阻止才干降低，并且有隨著吸收介質(zhì)原子序數(shù)的增加而降低的趨勢(shì)，此外還與介質(zhì)本身有關(guān)，在不同介質(zhì)中，同種能量的同種粒子碰撞阻止才干也不一致。

7.計(jì)算與50Mev質(zhì)子速率一致的4He、12C、20Ne等重帶電粒子的動(dòng)能并給出它們?cè)谒械淖柚共鸥?。已知?0Mev質(zhì)子在水中的S/??12.7Mev.cm2.g?1。8.試根據(jù)圖1.8、1.9和1.12對(duì)圖1.18所表示的γ

0

隨E和Z的變化規(guī)律加以說(shuō)明。

9.已知10Mev電子在H和O中的質(zhì)量輻射組織才干分別為8.809?10?2和0.1932Mev.cm?2.g?1試計(jì)算10Mev電子在水中的質(zhì)量輻射阻止才干。解：

(S/?)r.m???19fi(s/e)r.i??2218(s/?)r.H?1618(S/?)r.o?8.809?102??189?0.193

?0.181521cm.g10.由圖1.8和圖1.12查出電子在Pb中的臨界能量EO,并與（1.79）式的計(jì)算值進(jìn)行比較。11.氣體中的雜質(zhì)對(duì)w值有何影響？

答：當(dāng)氣體中含有雜質(zhì)時(shí)，入射粒子碰撞作用可能使中性受激原子或分子轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子對(duì)，使粒子對(duì)常數(shù)增加，

12.列舉光子與物質(zhì)的主要作用方式，并注明與原子核、原子電子和整個(gè)原子相互作用的類(lèi)型。13.說(shuō)明康普頓效應(yīng)的總截面、散射截面和能量轉(zhuǎn)移截面之間的區(qū)別和聯(lián)系。14.試給出康普頓效應(yīng)在鉛與鋁中的電子截面、原子截面和質(zhì)量衰減系數(shù)之比

e?pb/e?AI和a?pb/a?AI和（?/?)pb/(?/?)AI。

15.設(shè)入射光子的能量hν=1Mv,求θ=00、900、1800時(shí)反沖電子的發(fā)射角φ和動(dòng)能E。16.求1Mev的窄光子束在水中穿行10cm時(shí)，初級(jí)光子發(fā)生光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對(duì)生成和瑞利散射的份額。

17.中子與組織之間有哪些重要的相互作用類(lèi)型？

18.舉例說(shuō)明不帶電粒子的質(zhì)量衰減系數(shù)，質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)量能量吸收系數(shù)之間的區(qū)別與聯(lián)系。

其次章

1.談?wù)勀銓?duì)轉(zhuǎn)移能，比釋動(dòng)能和組織中某點(diǎn)的空氣比釋動(dòng)能的理解。

解：轉(zhuǎn)移能：指在全體體積V內(nèi)由不帶電粒子釋放出來(lái)的所有帶電的電離粒子初始動(dòng)能之和。比釋動(dòng)能：由轉(zhuǎn)移能與指定體積質(zhì)量的商，d?th是由不帶電粒子在質(zhì)量為dm的無(wú)限小體積內(nèi)釋放出來(lái)的所有帶電粒子的初始動(dòng)能之和的期望值。

組織中某點(diǎn)空氣比釋動(dòng)能：對(duì)于某感興趣的點(diǎn)處單位質(zhì)量介質(zhì)中轉(zhuǎn)移給帶電粒子能量期望值。

?2．試給出輻射比釋動(dòng)能Kr與不帶電粒子能量注量?u之間的關(guān)系式。

3.試給出碰撞比釋動(dòng)能動(dòng)能率KC與不帶電粒子注量率譜分布?E,U之間的關(guān)系。4.試舉例說(shuō)明隨機(jī)量和非隨機(jī)量的區(qū)別。

5.設(shè)自由空氣中有一個(gè)60CO點(diǎn)源，活度為1.5?107Bq。求離點(diǎn)源1m遠(yuǎn)處的照射量率，比釋動(dòng)能率和小塊組織的比釋動(dòng)能率。解：

.照射量率：

X?A?(x)/r?1.5?10?2.503?10?3.7545?10.?1127?18/12

c.kg.s??1比釋動(dòng)能率：

K?A?/r?1.5?10?8.67?10?1.3005?10.27?17/12

?17Gy.s?1.?小塊組織比釋動(dòng)能率：

Ki?Km(mtr/?)i??1.3?10?9?0.00282(mtr/?)m?1.4664?10?90.0025?1

Gy.s6.設(shè)自由空氣中1.5Mev的中子束的注量為2.5?106cm?2，試求自由空氣中小塊組織的比釋動(dòng)能。

解：K??E(Utr/?)?2.5?108?0.273?10?8?0.6825(rad)注：查輻射防護(hù)書(shū)附表3(k?0.273?10?8)

7.照射量定義中的dQ與dm內(nèi)產(chǎn)生的電離電荷有何區(qū)別？8.“水介質(zhì)中某點(diǎn)的照射量〞的含義是什么？

9.試給出照射量率X與光子注量率的譜分布?hv之間的關(guān)系式。

10.試根據(jù)（2.27）式和有關(guān)系數(shù)作X/?和X/?隨光子能量變化的曲線。

11.一個(gè)動(dòng)能E=10Mev的正電子進(jìn)入體積V，通過(guò)碰撞損失掉1Mev的能量之后發(fā)生湮沒(méi)，產(chǎn)生能量相等的兩個(gè)光子，其中的一個(gè)逸出體積V，另一個(gè)在V內(nèi)產(chǎn)生動(dòng)能相等的正負(fù)電子對(duì)。正負(fù)電子在V內(nèi)通過(guò)碰撞各自消耗掉其一半動(dòng)能后負(fù)電子逸出V，正電子發(fā)生飛行中湮沒(méi)，湮沒(méi)光子從V逸出。求上述過(guò)程的轉(zhuǎn)移動(dòng)能?tr、碰撞轉(zhuǎn)移能?tr和授與能?。解：如下圖

?.re?eer??r

10?12轉(zhuǎn)移能：?tr??3.989(mev)?Eu.in??Eu.out?n.r?Q??0.511?1.022

碰撞轉(zhuǎn)移能：?tr??tr?(?Ee2?2mec)?3.989?23.9894?1.022

?1.96975(mev)授與能：???E2?in??Eout2?Q2

?10?(Er?EeEE2?2moc)?2mo?3.9892?4?0.511)

?10?(4.5?0.517??0.9505mev12.為什么在計(jì)算不帶電粒子和自發(fā)核轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的吸收劑量時(shí)，可以只考慮帶電粒子的能量沉積過(guò)程？

13.試說(shuō)明輻射平衡狀態(tài)與吸收劑量計(jì)算的關(guān)系。

14.試比較2.9a和b所示的兩種輻射平衡狀況，說(shuō)明為什么二者對(duì)滿足指定條件所要求的空間范圍不同。

15.為什么在圖2.11所示的照射條件下吸收劑量在略小于R的某一深度處達(dá)到最大值？16.水介質(zhì)受137Cs窄束（其寬度滿足束軸上電子平衡的要求）照射。利用表2.4和表2.5計(jì)算束軸