核辐射测量方法.doc

一、 名词解释 每名词3分共24分 半衰期放射性核素数目衰减到原来数目一半所需要的时间的期望值。 放射性活度表征放射性核素特征的物理量单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。AN/dt。 射气系数在某一时间间隔内岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值即*= N1/N2100%。 原子核基态处于最低能量状态的原子核这种核的能级状态叫基态。 核衰变 放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核并伴随放出射线的现象。 衰变放射性核素的原子核自发的放出粒子而变成另一种核素的原子核的过程成为衰变 衰变率放射性核素单位时间内衰变的几率。 轨道电子俘获 原子核俘获了一个轨道电子使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。 衰变常数衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量指原子核在某一特定状态下经历核自发跃迁的概率。 线衰减系数射线在物质中穿行单位距离时被吸收的几率。 质量衰减系数射线穿过单位质量介质时被吸收的几率或衰减的强度也是线衰减系数除以密度。 铀镭平衡常数表示矿岩石中铀镭质量比值与平衡状态时铀镭质量比值之比。 吸收剂量电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm吸收剂量单位为戈瑞Gy。 平均电离能在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。 碰撞阻止本领带电粒子通过物质时在所经过的单位路程上由于电离和激发而损失的平均能量。 核素:具有特定质量数原子序数和核能态而且其平均寿命长的足以已被观察的一类原子 粒子注量进入单位立体球截面积的粒子数目。 粒子注量率表示在单位时间内粒子注量的增量 能注量在空间某一点处射入以该点为中心的小球体内的所有的粒子能量总和除以该球的截面积 能注量率单位时间内进入单位立体球截面积的粒子能量总和 比释动能不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能总和 剂量当量某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和 同位素:具有相同的原子序数但质量数不同亦即中子数不同的一组核素 照射量X=dq/dm以X射线或射线产出电离本领而做出的一种量度 照射量率单位质量单位时间内射线在空间一体积元中产生的电荷。 剂量当量指数全身均匀照射的年剂量的极限值 同质异能素具有相同质量数和相同原子序数而半衰期有明显差别的核素 平均寿命放射性原子核平均生存的时间.与衰变常熟互为倒数。 电离能量损耗率带电粒子通过物质时所经过的单位路程上由于电离和激发而损失的平均能量 平衡含量铀达到放射性平衡时的铀含量 分辨时间: 两个相邻脉冲之间最短时间间隔 康普顿边:发生康普顿散射时当康普顿散射角为一百八十度时所形成的边 康普顿坪当康普顿散射角为零到一百八十度时所形成的平台 累计效应:指y光子在介质中通过多次相互作用所引起的y光子能量吸收 边缘效应: 次级电子产生靠近晶体边缘他可能益处晶体以致部分动能损失在晶体外所引起的脉冲幅度减小 和峰效应: 两哥y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更大的脉冲其对应能量为两个光子能量之和 双逃逸峰指两个湮没光子不再进行相互作用就从探测器逃出去 响应函数: 探测器输出的脉冲幅度与入射射线能量之间的关系的数学表达式 能量分辨率: 表征射线谱仪对能量相近的射线分辨本领的参数 探测效率表征射线照射量率与探测器输出脉冲1. 峰总比:全能峰的脉冲数与全谱下的脉冲数之比 峰康比:全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比峰总比全能峰内的脉冲数与全谱下的脉冲数之比 入射本征效率指全谱下总脉冲数与射到晶体上的y光子数之比 本征峰效率全能峰内脉冲数与射到晶体上y光子数之比 源探测效率:全谱下总计数率与放射源的y光子发射率之比 源峰探测效率:全能峰内脉冲数与放射源y光子发射率之比 光电吸收系数:光子发生光电效应吸收几率 光电截面:一个入射光子单位面积上的一个靶原子发生光电效应的几率 原子核基态原子核最低能量状态 轫致辐射高速带电粒子通过物质时与库仑场作用而减速或加速时伴生的电磁辐射。 俄歇电子在原子壳层中产生电子空穴后处于高能级的电子和跃迁到这一层同时释放能量当释放的能量传递到另一层 的一个电子这个嗲你脱离原子而发射出来发射出来的电子称为俄歇电子。 二、 填空每空0.5分共9分 1. 天然放射性钍系列的起始核素是 238U 其半衰期是 4.468109a 2. 天然放射性铀系列的起始核素是232T其半衰期是1.411010a 3. 铀系、钍系和锕铀系中的气态核素分别是222Rn、 220Rn 和 219Rn 其半衰期分别是3.825d、 54.5s和 3.96s 。 4. 射线与物质相互作用的主要形式是电离和激发。 5. 射线与物质相互作用方式主要有电离与激发、轫致辐射和弹性散射。 6. 天然射线与物质相互作用的主要形式是 光电效应 、康普顿效应和电子对效应 7. 衰变的三种形式是 -衰变 、 +衰变 和 轨道电子俘获 。 8. 形成电子对效应的入射光子能量应大于1.02MeV。 9. 用能谱测定铀、钍、钾含量一般选择的辐射体是 214Bi 、208Tl 和 40K 其光子的能量分别是1.76MeV、2.62MeV和1.46MeV。 10. 衰变的实质是母核中的一个 中子 转变为 质子 。 11. 衰变的实质是母核中的一个 质子 转变为 中子 。 12. 轨道电子俘获的实质是母核中的一个 质子 转变为 中子 。 13. 半衰期与平均寿命的关系是2/144.11T。 14. 半衰期与衰变常数的关系是693.021ln2/1T。 15. 粒子是高速运动的 氦原子核 。 16. 天然射线的最大能量是 2.62 MeV 。 17. 天然射线在空气中的最大射程是 8.62cm 。 18. 铀系气态核素是222Rn其半衰期是3.825d。 19. 中子按照能量可以大致分为慢中子、中能中子和快中子三类。 20. 射线谱仪的性能指标中表征能谱仪能量分辨本领的参量是半高宽度FWHM。 21. 放射性活度的单位为Bq照射量率的单位为C/kg*s能注量率的单位为 W/m2。22. 描述带电粒子束大小的物理量及其单位是照射量率和Ckgs 23. 钴60伽玛射线源放出两种伽玛射线的能量是1.33Mev和 1.17Mev 四、论述题 24. 衰变放出的粒子的能谱为什么是连续谱。 母核经衰变所释放出的能量被子核、粒子及中微子或反中微子带走。由于三个粒子发射方向所成角度是任意的所以他们带走的能量也是不固定的。故粒子的能谱是连续的。 25. 试画出Cs-137的衰变纲图。 26. 试画出Co-60的衰变纲图。 27. 试画出K-40的衰变纲图。 28. 什么是放射性“谱平衡”。 当伽马射线穿透物质的时候当物质达到一定的厚度时射线谱线的成分不再随物质厚度的增加而改变射线谱成分大体一致各能量之间相对组分大致不变 29. 什么是“小探测器” 是指探测器的体积小于初始射线与吸收材料相互作用所产生的次级辐射的平均自由程 30. 简述照射量的物理概念及其与吸收剂量之间的关系。 答=dQdmdtD=dEdm。通过某点无源射线强度穿过一定通量的射线对空气体积元的作用。D一定辐射量在吸收物质中产生的化学和物理效应。的作用范围广于D的作用范围。 31. 什么是放射性平衡。 当衰变的时间足够长时母核与子核的数目之比和活度之比趋向一个常数子体以母核的半衰期衰减这时称达到放射性平衡 32. 什么是放射性暂时平衡 。如果母核的半衰期不是很长平衡时间只能维持在有限时间当母核全部衰变完成以后放射性平衡将不复存在称此时为放射性暂时平衡 33. 试解释散射射线照射量率与散射体原子序数Z的关系曲线。 随着原子序数增大散射射线的照射量率逐渐降低轻物质的散射饱和厚度较大重物质的饱和厚度较小 34. 简述引起伽玛射线仪器谱复杂化的主要因素 累积效应 和峰效应 特征X射线逃逸 边缘效应 35. 简述在伽玛射线谱上来自探测器外的主要干扰辐射 特征X射线峰 散射辐射和反散射峰 湮没辐射峰 韧致辐射的影响 36. 简述我国对放射源的分类及其对人体健康的危害程度。 放射源类型分为五类。类放射源为极高危险源在没有防护情况下接触这类源几分钟到一小时可以致死。类放射源为高危险源在没有防护的情况下接触几小时至几天可以致死。类放射源为危险源在没有防护情况下接触几小时可对人造成永久性损伤接触几天至几周可以致死。类放射源为低危险源基本上不会对人造成永久性伤害但对长时间近距离接触此类源可造成可修复的临时性损伤。类源为极低危险源不会对人造成永久性损伤。 37. 简述产用的闪烁探测器、射线分别用哪种闪烁体探测器比较合适 ZnSAg闪烁体 塑料、液体闪烁体 NaI(Tl) 38. 简述电离型探测器和闪烁型探测器的区别。电离探测器是通过收集射线在气体中的电离电荷来测量核辐射。闪烁探测器是通过带电粒子打在闪烁体上使原子分子等发生电离激发在退激过程中发光利用光电倍增管将光信号转变为可测电信号来测量核辐射 39. 在小立体角带电粒子测量中对总探测效率影响较大的因素有哪些 40. 在带电粒子测量4计数法中总探测效率主要考虑的影响因素有哪些 41. 源探测效率s的主要影响因素有哪些 1、为去除噪声脉冲仪器设置一定的甄别阈这将去除一小部分幅度小的脉冲。2、射线打在晶体外壳反射层等物质不可避免的发生散射散射射线的存在这会对计数产生干扰3、特征X射线或韧致辐射的干扰 42. 探测器固有能量分辨率的理论数学表达式对其主要的影响因素有哪些 43. 全能峰是怎么形成的? 44. 简述NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸以及对谱线的影响。 解答当光子在晶体内发生光电效应时原子的相应壳层上将留一空位当外层电子补入时会有特征X射线或俄歇电子发出3分。若光电效应发生在靠近晶体表面处时则改特征X射线有可能逃逸出探测晶体使入射光子在晶体内沉淀的能量小于光子能量光子能量与在晶体内沉淀能量即差为特征X射线能量2分。因此使用Na(Tl)晶体做探测器时碘原子K层特征射线能量为38keV在测量的谱线上将会出一个能量比入射射线能量小28keV的碘特征射线逃逸峰2分。随着入射射线能量增加和探测晶体体积的增大NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸峰会逐渐消失。2分 45. 画出能谱仪的基本框图并说明各个部分的作用。 闪烁体光电倍增管前置放大器放大器多道脉冲幅度分析器处理微机电源模块 闪烁体和倍增管是探测器部分用于将射线的能量转化为可以探测的电信号。前置放大器是将信号进行一定倍数的放大。主放大器是将信号转化微可以供多道脉冲幅度分析器使用的信号。多道脉冲幅度分析器将信号转化成数字信号。微机对采集的信号进行软件的处理。 46. 随着入射射线能量的变化射线与物质相互作用的主要效应所占比例如何变化天然核素释放的伽玛射线在岩石中作用最主要的形式是什么 解答伽马射线与物质相互作用的主要形式是光电效应、康普顿效应和电子对效应1分。随着入射伽玛射线能量的变化三种效应所占比例是不同的。低能光子与物质作用的主要形式是光电效应2分随着射线能量增大光电效应所占比例逐渐降低康普顿效应所占比例增加成为射线与物质作用的主要形式2分。当入射光子能量大于1.02MeV将存在形成电子对效应的几率并随着能量的继续增大电子对效应所占的比例会逐渐增大而康普顿效应和光电效应所占比例逐渐降低。电子对效应是高能量光子与物质作用的主要的作用形式。2分 在0.3MeV3MeV范围内天然放射性核素产生的射线与岩石作用最主要的形式是康普顿效应。2分 47. 简述NaI(Tl)仪器谱中反散射峰的形成的机理和能量特点。 射线在探头和源衬托物上以及周围的屏蔽物上都易发生散射特别是在进入晶体被吸收是康普顿坪的计