核辐射探测复习资料B.doc

核技术 核探测复习材料
一、简答题：
1．γ射线与物质发生相互作用有哪几种方式？（ 5分）
答：γ射线与物质发生相互作用（1）光电效应 （2）康普顿效应（得2分）（3）电子对效应（得2分）
2．典型的气体探测器有哪几种？各自输出的最大脉冲幅度有何特点，试用公式表示。（5分）
答：典型的气体探测器有（1）电离室（得1分）（2）正比计数管（得1分）（3）G-M计数管（得1分）
脉冲幅度：（1）电离室： （得1分）（2）正比计数管： （得0.5分）（3）G-M计数管 最大脉冲幅度一样（得0.5分）
3．简述闪烁体探测器探测γ射线的基本原理。（5分）
答：γ射线的基本原理通过光电效应 、 康普顿效应和电子对效应产生次级电子（得1分），次级电子是使闪烁体激发（得1分），闪烁体退激发出荧光（得1分），荧光光子达到光电倍增管光阴极通过光电效应产生光电子（得1分），光电子通过光电倍增管各倍增极倍增最后全部被阳极收集到（得1分），这就是烁体探测器探测γ射线的基本原理。
注：按步骤给分。
4．常用半导体探测器分为哪几类？半导体探测器典型优点是什么？（5分）
答：常用半导体探测器分为(1) P-N结型半导体探测器（1分）(2) 锂漂移型半导体探测器；（1分）(3) 高纯锗半导体探测器；（1分）
半导体探测器典型优点是(1) 能量分辨率最佳；（1分）(2)射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比。（1分）
5．屏蔽β射线时为什么不宜选用重材料？（5分）
答：β射线与物质相互作用损失能量除了要考虑电离损失，还要考虑辐射损失（1分），辐射能量损失率 与物质的原子Z2成正比（2分），选用重材料后，辐射能量损失率必然变大，产生更加难以防护的x射线（2分）。故不宜选用重材料。
注：按步骤给分。
6．中子按能量可分为哪几类？中子与物质发生相互作用有哪几种方式。（5分）
答案要点：第1问：快中子、热中子、超热中子、慢中子 答对3个以上得1分
第2问：中子的弹性和非弹性散射（1分）、中子的辐射俘获（1分）、中子核反应（1分）、中子裂变反应（1分）

二、证明题：（共10分）

1． （5分）试证明光子只有在原子核或电子附近，即存在第三者的情况下才能发生电子对效应，而在真空中是不可能的。
答：　答：对光子能量　　　；（1分）动量。（1分）

由能量守恒，有
　　　　　　 （1分）
所以　　　　　　　　　　　　　　　　　（1分）
由此得到电子对的总动量　　　　　　　（1分）

可见，，过剩的动量必须由原子核带走。

2．（5分）利用误差传递公式
若对某放射性样品重复测量K次，每次测量时间t相同，测得的计数为N1、N2，…Nk,试证明计数平均值的统计误差为：
答：

三、计算题。（共 60 分）

1. （6分）已知质子在某介质中的电离损失率为，求相同能量的粒子的电离损失率。
答：因为质子和粒子都是重带电粒子，它们与物质相互作用时主要考虑电离损失，
公式：

现有
计算题按步骤给分，没有单位或者单位不对的扣掉1分；计算结果不对的，按步骤扣掉一半的分。
2.（6分）能量为1.50MeV的γ放射源放在铅容器里，为了安全，必须使容器外的强度减小为原来的1/4000,试求容器壁至少需多厚。
答：

3. （6分）画出下图输出电路的等效电路，并标明极性。
答：

评分标准：1）等效电路图3分 具体分配，电流源、电容、电阻位置正确各得1分
2）极性 2分，只要正确标出和说明极性均得3分
4. （6分）本底计数率nb=15计数/min,测量样品计数率n0=60计数/min,试求对给定的测量时间tb+ts来说净计数率精确度最高时的最优比值tb/ts;若净计数率的误差为5％，tb和ts的最小值是多少？
答：

计算题按步骤给分，没有单位或者单位不对的扣掉1分；计算结果不对的，按步骤扣掉一半的分。

5. (8分)死时间分别为30和100的探测器A和B，若B探测器的死时间漏计数率是A探测器死时间漏计数率的两倍，求应测的计数率是多少？
答：

注：计算题按步骤给分，没有单位或者单位不对的扣掉1分；计算结果不对的，按步骤扣掉一半的分。
6.(8分)试就以下条件画出硅面垒探测器的期望微分脉冲幅度谱：
（a） 5MeV入射粒子，探测器的耗尽深度大于粒子的射程。
（b） 5MeV粒子，探测器的耗尽深度为粒子射程之半。
（c） 情况同（a），但5MeV粒子已经经过一块吸收体，其厚度等于该物质中射程的一半。
答：根据射程方程

（a）因探测器的耗尽深度大于粒子的射程，粒子把能量全部损失在探测器中，相应能谱峰位能量=5.3Mev （得2分）
（b）当=5Mev时先经过R厚度物质后，进入探测器，损失在探测器里面的粒子能量 由题意得 （得4分）
（c）相应的能量为

由于探测效率不变，因此峰面积应该相等，只是峰位改变。
7. （10分）详细分析24Na的2.76Mev g射线在闪烁体中可产生哪些次级过程?
并计算该g射线在NaI(T1)单晶谱仪的输出脉冲幅度谱上，康普顿边缘与单逃逸峰之间的相对位置。
并画出下列两种情况下该g射线在NaI(T1)单晶谱仪的输出脉冲幅度谱图
1． NaI(T1)晶体为 小晶体时
2． NaI(T1)晶体为无限大晶体时
答：解：1）光电效应，康普顿效应，电子对效应。（全对得2分，不全者得1分）
2）单逸峰 E=2.76-0.511=2.249Mev (得1分)
散射光子最小能量=
反冲电子最大能量即康普顿边缘 （得1分）
3)中等晶体
注：每标对1个得0.5分
4）无限小晶体，注：每标对1个得0.5分

8. （10分）设在平行板电离室中粒子的径迹如图所示,径迹长度为L,假设沿径迹各处的单位路程上产生的离子对数N相等,且电子的漂移速度W＿,试求电子的电流脉冲。
θ
L
D

答：分三种情况讨论：
1）当时，即电子全部到达正极板，电子的电流脉冲；（得2分）
2）当时，即没有电子到达正极板，此时电子的电流脉冲：；（得2分）
3）当，即有部分电子到达负极板，此时电子的电流脉冲：
电子可以看作时做匀速直线运动逐渐到达正极板的，根据运动规律得下面方程
（得2分）
解得已到达正极板得电子数:,还剩下电子数：，此时电子的电流脉冲：