核电子学核数据习题合集

成都理工大学学年

第一学期《核辐射测量方法》考试试题

参考答案与评分标准

大题—-二四五总分

得分

一、名词解释（每名词3分，共18分）

1.探测效率：探测效益率是表征丫射线照射量率与探测器输出脉冲计数之间关系的重要物理参数。

2.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

迂的概率。

3.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。£>=dE/M7,吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。

4.平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。

5.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。A=dN/dto

6.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。

二、填空题（每空0.5分，共9分）

1.a射线与物质相互作用的主要形式是电离和激发。

2.铀系气态核素是3Rn;其半衰期是3.825d。

3.用了能谱测定铀、牡、钾含量，一般选择的y辐射体是"Bi、2118Tl

和邺；其y光子的能量分别是1的6MeV、2.62MeV和1.46MeV。

4.p+衰变的实质是母核中的一个质子转变为中子.

5.放射性活度的单位为：Bq；照射量率的单位为：放kg*s:能注量率的单位为

W/m2

6.B射线与物质相互作用方式主要有电离与激发、朝致辐射和弹性散射。

三、简要回答下列问题（每题6分，共36分）

1.简述Nal（Tl）探测器的特征X射线逃逸以及对谱线的影响。

解答：当丫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（TI）晶体做探测器时，碘原子K层特征射线能量为38keV,在测量的丫谱线上将会

出一个能量比入射丫射线能量小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（TI）探测器的特征X射线逃逸峰会逐渐消失。（2分）

图（3分）

闪烁体和倍增管是探测器部分，用于将丫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。（3分）

3.随着入射丫射线能量的变化，丫射线与物质相互作用的主要效应所占比例如何变化？

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。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）

4.简述半导体探测器的工作原理。

解答：半导体探测器工作时，在搬半导体P区和N区加反向电压，使空间电荷电场增强。电子和空穴分别

向正负两级扩散，使得探测器灵敏区的厚度增大。（3分）当探测的射线进入灵敏区时产生电离，生成大量

电子-空穴对。（3分）在电场的作用下，电子和空穴分别迅速向正、负两级漂移。电子和空穴漂移至两极被

收集后，在输出电路中形成电脉冲信号，通过放大电路和分析电路后被仪器收集。（3分）

5.什么是“谱平衡”？

解答：当伽玛射线穿透物质的时候，当物质达到一定的厚度时（1分），射线谱线的成分不再随物质厚度的

正加而改变（3分），射线谱成分大体一致，各能量之间相对组分大致不变（2分）。

6.简述Nai（T1）仪器谱中反散射峰的形成的机理和能量特点。

解答：从界面反射出来，与入射角方向成180°夹角散射的散射射线称放散射射线，是散射射线的一部分（3

分）。当y射线射向闪烁体时，总有一部分y射线没有被闪烁体吸收而逸出。当它与闪烁体周围的物质发生

康普顿效应时，反散射光子返回闪烁体，通过光电效应被记录，这就构成反散射峰（3分）。当然，在放射

源衬底材料中，以及探头的屏蔽材料中产生的反散射光子同样有可能对反散射峰作出贡献。根据康普顿效

应中散射光子能量分布

,.0.51,、

hv-------------------------------（MeV）

l+0.51///v-cos^

由上式可知，反散射光子能量最大不超过250keV。（3分）

四、论述题（每题9分，共27分）

1.丫射线谱仪中能量分辨率的定义及其意义，简述Nal（Tl）探测器的能量分辨率指标。

解答：能量分辨率可以用全能峰的半高宽度（FWHM）或相对半高宽度（％）来表示（1分）。半高宽（FWHM）

是指谱线峰最大计数一半处峰的能量宽度（2分）；相对办高宽度（％）为半高宽度和谱线峰位能量的百分比

（2分）。能量分辨率是表征伽马射线谱仪对能量相近的丫射线分辨本领的重要参数，丫谱仪的能量分辨率

率与丫射线的能量有关（2分）。Nai（TI）探测器能量分辨率指标一般用，37Cs的0.662全能峰相对半高宽度

来表示，目前的一般水平为6%〜8%。（2分）

2.简述丫射线与物质相互作用的光电效应，并说明由光电效应产生仪器谱的特点。

解答：一个具有hv能量的光子与一个束缚电子发生相互作用，将全部能量传递给原子，光子消失，电子获

得能量成为光电子，这一过程称为光电效应。（3分）

（或为，当丫射线与原子壳层轨道上的内层电子碰撞时，将所有能量标交给壳层的一个内层电子，电

子克服了电离能，脱离原子而运动，产生了光电子，而丫射线被完全吸收，这种作用称为光电效应。）

=T

1.作用微,面Tph~^k（X10"'cm2）

2

1）当hv«mnc,K层光电截面々可由量子力学有关方程式计算得到：

8万2Z5

卞・4"

Q(137>

-35

或Tk=C,Z^/zv）-（1）

式中：A靶物质的原子序数；-L经典电子半径2.82X1（T%m；『电子质量;

c----光速：Ci----比例常数。

2）当〃口》加0。2,

r=CZ\hvy'

k2(2)（1分）

2.光电子的能量

E«=E「Ek(3)

式中，名一光电子动能；E,一入射光子能量：纥一k层电子结合能；（1分）

光电子释放所产生的电子壳层电子空穴会被外层电子所填充，在次过程通过释放特征X射线会俄歇电子的

方式释放结合能。（1分）

光电效应会产生的自由光电子和一个或多个低能电子，如果产生的任何次级粒子没有逃逸出探测器，

那么所产生的这些电子的能量等于入射丫射线的能量。对于这种理想过程，在仪器谱上表现的是出现一个

能量等与入射丫粒子能量的单峰。而对于实际情况，由于低能X特征射线可能的逃逸出探测器，因此，在

小体积探测器上可能会出现能量略小于入射丫粒子能量的特征X射线逃逸峰。（3分）

3.试画出137cs伽玛射线源在Nal（TI）闪烁计数器为探测器的仪器谱，并解释各谱峰的形成机理。

解答：一个典型的Nai（T1）谱仪测到的'"cs源-------------------------------------------的

1Cl

0.662MeVy能谱。如右图所示（3分），谱线上有______________________O^6^2MeV三个

峰和一个平台。最右边的峰A称为全能峰。这一脉冲

幅度直接反映，射线的能量。这一峰中包含光电效应

及多次效应的贡献。（2分）

平台状曲线B就是康管顿散射效应的贡献，它的

特征是散射光子逃逸后留下一个能量从0到

E/（1+1/4E）的连续的电子谱。（2分）

峰C是反散射峰。当y射线射向闪烁体时，总有

一部分y射线没有被闪烁体吸收而逸出。当它与闪烁

脉冲幅度

体周围的物质发生散射时，反散射光子返回闪烁体，

通过光电效应被记录，这就构成反散射峰。（1分）Na（Tl）闪烁谱计数器的137csy能

峰D是X射线峰，它是由'"Ba的K层特征X射线贡献

的'"Cs的B衰变子体0Ba的0.662MeV激发态，在放出内转换电子后，造成K空位，外层电子跃迂后产生

此X光子。（1分）

五、计算题（10分）

1.对下图的谱线进行能量刻度，计算2”BiT760keV特征峰道址，并在谱线上标明特征峰的位置。（图中:

CH为道址，EN

650-L—

Cl1:173为能量）

600―

:N:B09kcV

ecn一

cnn—<I

den_\

V解答：根据已经

400

知道的射线的

300-

一

2^(0­1

CH;723

J1OenU-\i

/,：N:2620kcV

1UU-A/\

7

SO-\t

-----J'、一

0-,一

全能峰道址和全能峰峰位能量，根据关系式EN=CH*a+c,列线性方程组，求解。（3分）

609=173*a+c

2620=723*a+c

解方程组得a=3.656,c=-23.5。（2分）

根据能量刻度系数求1760keV特征峰的道址（2分）

CH176O=（1760+23.5）/3.656七487

由求出1760keV特征峰道址可在图中找到1760光电峰的位置，如图红箭头所指位置。（3分）

一、判断题（每题2分，共20分）

1、重带电粒子均为带正电荷的粒子（J）

2、重带电粒子在介质中运动径迹为曲线，电子在介质中的运动径迹近似为直线

（X）

3、对同种材料，电子能量越高，反散射越严重对同样能量的电子，原子序数越

低的材料反散射越严重（X）

4、快电子与物质相互作用时，只考虑电离损失（X〉

5、吸收物质原子序数越大各相互作用截面越大，其中光电效应随吸收物质原子

序数变化最大，康普顿散射变化最小（J）

6、脉冲电离室中离子对全部被吸收，所用的时间大约为lOTs<y）

7、脉冲电离室形成的电压脉冲由电子脉冲和离子脉冲两部分组成，两者贡献各

占一半（X）

8、自猝熄G-M计数管所能加的气体只有卤素气体一种（X）

9、能量低的B粒子从放射源到探测器途中易被吸收（/）

10、闪烁探测器的高压是通过分压器加在光电倍熠管（J）

二、选择题（每空3分，共30分）

1、两个湮没光子的能量相同，各等于B,两个光子的发射方向相T差近似

D

AO.511KeVB511KeVC120°D180°

2、21°PO的a粒子能量为5.3MeV,在真空中的射程为3.8cm,平均电离能为34eV,

其总电离N为A

A1..56+105B1.39+106C1.56*106D1.39*10$

3、已知一探测器的实测计数率为n,分讲时间为T,据此可求得该探测器的平

均计数率为

C

4、测量Y射线一般选用J闪烁体，测量a射线一般选用C闪烁体,测

量B射线和中子一般选用B闪烁体

4、测蚩Y射线一般选用_「闪烁体，测量a射线一般选用闪烁体，测

量B射线和中子一般选用_且_闪烁体

ANai（Tl）B塑料CZnS（Ag）DBGO

5、在进行放射性测量中，要求计数率的相对误差不大于单%时，要求总的计数N

应不小于B

A105B104C103D102

6、4TT计数法提高了测量精度，误差可减少到B左右

A0.05%B1%C5%D10%

7、在Nai（Tl）中2MeVY射线相互作用的光电效应、康普顿效应和电子对效应

的截面比为1:20:2,入射到Nai（Tl）中的2MeVy射线的脉冲幅度谱给出的峰

总比是A1/23

A大于B小于C等于D以上都不对

1、Y射线与物质发生相互作用有哪几种方式？

答：丫射线与物质发生相互作用：光电效应、康普顿效应、电子对效应

2、比较典型的气体探测器有哪几种？

答：典型的气体探测器有：电离室、正比计数器、G-M计数管

3、与电离室相比，正比计数器有哪些优点

答：正比计数器优点：脉冲幅度大、灵敏度较高、脉冲幅度几乎与原电离的位置

无关

4、常用的半导体探测器有哪些？半导体探测器优块点有哪些？

答：常用的半导体探测器：PN结半导体探测器、锂漂移型半导体探测器、高纯

错半导体探测器

优点：能量分辨率最佳；射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比

玦点：对辐射损伤校灵敏；常用的错测器，需要低温（液氮）条件下工作，

使用不便

5、中子按能量可分为哪几类？申子与物质发生相互作用有哪几种方式？中子探

测的方法有哪些？

答：中子分类：快中子、执中干、招执中干、悍中子

相互作用方式：中子为弹性和非乱性散射；中子的辐射俘获、中子核反应、

中子裂变反应

中子的探测方法：核反应'核裂变、核反冲、活化法

四'计算题（1、2题每题8分，3题9分，共25分）

1、能量为L50MeV的丫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：当EV=1.5MeV时，查表得p"=0.0517cm-2/g

根据l=Ioe-ttX=Ioe-Un,Xn,

p=Um*p=O.O517cm-2/g*ll.34g/cm3=0.5862cm-1

2、本底计数率25计数/min,测蚩样品计数率100计数/min,试求对给定总的测

量时间来说净计数率精确度最高时的最优比值样品测量时间和本地测量时间之

比；若净计数率的相对统计误差为1%,测量总时间的最小值是多少？

解：

n5-S75

4=13.3min

tj=267min

T=tb+tj=4OOmin

3、已知一Y放射源的活度A为101。贝克，假设该源各向同性地放出丫光子，假

设射到一个G-M计数管的光子数位106/s,该G-M计数管输出的脉冲数为lOVs,

还已知该G-M计数管的分箫时间为2Ps,求该G-M计数管的本征效率和总效率。

解：

所eT—OM.IO-JL25*104/

本证嘴=L25%

25*10-6

没有经过计数率修正：

Z本证嘴=1%

£息效N嗡尸。-6

成都理工大学核辐射测量方法题库

名词解释

1.原子能级：一种原子绕行电子数目和运动轨道是一定的，因此，一种原子总是

处于一系列确定的稳定能量状态。这一系列确定的稳定能量状态称为原子的能级。

2.核素：核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

3.y衰变：处于激发态的原子核由较高能态向较低能态跃迁时，发出丫光子的过

程。

4.平均电力能：在某一种气体内产生一个离子对的电离辐射所失去的能量的平均

值。

5.粒子注量率：单位时间内通过单位面积的粒子数

6.吸收计量：单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量。

7.剂量当量：在要研究的组织中某点处的吸收剂量、品质因素和其它修正因数的

乘积。

8.同位素：相同Z,不同A（N不同）的核素。

9.放射性活度：放射性元素或同位素每秒衰变的原子数。

10.照射量：单位质量内由光子释放的全部电子（负电子和正电子）在空气中完全

被阻止时所产生的离子电荷和的绝对值。

11.剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值。

12.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。

13.a衰变：原子核自发放射a粒子的核衰变过程。

14.核衰变：原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程。

15.同质异能素：相同N、Z；不同能级的核素。

16.轨道电子俘获:放射性核俘获一个核外轨道电子而使核内的一个质子转化为中

子并放出中微子的过程。

17.平均寿命：处于某不稳定状态的一种微观粒子的平均生存时间。

18.衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。

19.丫常数：质量为1g的点状源在距离1cm处的照射量率。

20.基体效应：待测元素含量相同，由于其基体成份不同，测量到的待测元素特征

X射线强度是不同的。

填空

1天然放射性铀牡系列起始核素及半衰期：

铀系：232Th1.41*1010a牡系：238U4.468*109a

2a,B,丫射线与粒子相互作用主要形式：

3电离，激发/电离和激发，韧致辐射，弹性散射/光电，康普顿，电子对

4形成电子对条件：入射光子能量应大于1.02MeV

5半衰期与平均寿命衰变常数关系：t=l次=1.441/2Ti/2=-ln（1/2）/入

6a粒子实质：高速运动的He核

7天然丫射线最大能量：2.62MeV

8天然a射线在空气中最大射程：8.62cm

9B衰变3种形式：B+（母核中一中子转变为质子），B-（母核中一质子转变

为中子），轨道电子俘获（同上）

10铀钢系中能量最大的a粒子：

铀系214Po7.687MeV钮系212Po8.78MeV钢系21IPo7.455MeV

11天然放射性系列B射线能量范围：0.2-2.5MeV

12铀钻钢系中气态核素及其半衰期：

铀系：222Rn3.852d牡系：2l0Rn54.5s钢系：219Rn3.96s

13铀系中按地化特征铀组钢组是怎么划分的及分别包含哪些：铀组包括

238U-230Th,镭组包括226Ra以后所有核素。

14牡系的丫强度分布特点：主要丫谱能量为：0.239、0.583、0.908、0.96、2.62MeV。

近60%的丫由208Tl辐射，约25%由238Ac辐射，这两个核素的y射线总能量占

铀系85%,辐射强度占71%,其中208Tl辐射的2.62MeV的丫能量最高，强度

最大。

15丫衰变过程实质：处于激发态的原子核由较高能态向较低能态跃迁时，发出

y光子。

16y能谱测K,U,Th一般选择的特征能量：K1.46MeV单能射线

17铀系中子体半衰期最长的核素：234U2.45*10人5a

18三个放射性系列天然衰变的最后产物：

铀系206Pb钮系208Pb舸系207Pb

19中子轰击235u放出的大体能量：铀俘获一个中子后分裂为两个较轻的原子核,

同时放出二个至三个中子及很大的能量（200MeV左右）。

20U系丫射线谱主要分布特征:铀系Y射线谱主要分布在0.5-2.0MeV,大于IMeV

的Y强度约占50%,大于2MeV占10.7%

21测辐射仪自然底数的方法：水面法、铅屏法。

22放射性标准源按射线种类分类：Q标准源、B标准源、丫标准源和中子标准

源等。

23辐射防护基本原则：减少体外照射，防止放射性物质进入人体。

24外照射防护3原则：实践的正当性、防护水平的最优化和个人受照的剂量限

值。

25y辐射仪用于测量什么：用于丫射线总量测量的轻便型仪器，在地质找矿和

环境y辐射检测中得到广泛应用。

26放射性测井分类：丫总量测井和丫能谱测井。

27地面丫测量航空测量分类（由丫强度不同）：检查、详查、地表揭露等。

28y总量测量，丫能谱测量：

用便携式丫能谱仪按一定比例尺在测点上直接测定岩石（土壤）和矿石中铀（镭卜

牡、钾的含量。

29放射性普查研究对象：含有天然放射性元素的地质体。

30初级宇宙射线主要成分：初级宇宙射线中主要成分为质子，其次为a粒子，

还有少量电子、光子、中微子，以及原子序数从2到28的原子的原子核。

31岩浆岩中不同种类岩石中K,U,Th含量特征：

酸性岩中的铀、社含量比中性岩中的约高1倍，比基性岩中的约高6倍，比超基

性岩中的约高1000倍以上。所以酸性岩的铀、针含量是岩浆岩中最高的；酸性

岩和中性岩中的钾的含量较基性岩和超基性岩高。

32地面丫测量：利用便携式丫辐射仪或丫能谱仪测量土壤和矿石的丫射线总照

射量率和某一能量范围的射线计数率，寻找放射性异常或放射性增高地段，借以

发现放射性矿床。

33变质岩中K含量与什么有关：与变质前原岩中的含量及其变质程度有关。

34土壤大气中氨和牡射气分布规律：

土壤和大气中，氟和钻射气分布有一定规律。土壤中氨浓度比陆地大气约高100

倍，陆地上空比海洋上空高几十倍。

35地面上空大气中针射气浓度与高度关系：浓度及其衰变产物的数量随高度增

加而减少。

36确定岩石丫背景值和异常的方法：计算法和图解法

37航空丫测量野外飞行包括：基线飞行、辅助飞行、测线飞行及检查飞行。

38X射线荧光分析定性分析物理基础：

纥=&C(Z-%)2(1与

国吗

莫塞莱定律Z------原子系数，其它为常数。

39X射线荧光分析荧光产额：较高能级电子填充特定壳层空位，并发射X射线

G-

(——)4=A+BZ+CZ3

荧光的几率。1—G

简答

1根据地面丫测量一般将铀矿勘察分为那几个阶段？各阶段比例尺及任务：

预查1:10万-1:5万研究工作区的区域地质条件和放射性地球物理场特征，寻找

有利的含铀层位(地段)、构造、岩性，并确定找矿标志。为进一步开展较高精度

地面普查找出远景区。

普查125万-1:1万研究工作区的地质构造特征，寻找异常点(带)，并研究其分

布规律，矿化特征和成矿条件，为详查选区提供依据。

详查1:5000-1:1000对有意义的异常点带进行追索，扩大远景，进而圈定出异常

的形态、规模，查明异常的性质与分布规律、赋存的地质条件、矿化特征。为揭

露评价提供依据。

勘探1:1000以上对已知具有工业价值的矿床或经详查圈出的勘探区，通过加密

各种采样工程，其间距足以肯定矿体（层）的连续性，详细查明矿床地质特征，确

定矿体的形态、产状、大小、空间位置和矿石质量特征，详细查明矿体开采技术

条件，对矿山进行加工选冶性能实验室流程或实验室扩大流程试验，必要时应进

行半工业试验，为可行性研究或矿山建设设计提供依据。

2地面丫测量异常点标准：凡丫射线照射量率高于围岩底数三倍以上，受一定构

造岩性控制，异常性质为铀或铀杜混合者。若丫射线照射量率未达到底数三倍以

上，但照射量率偏高，高于围岩底数加三倍均方差，受明显地质因素控制，且有

一定规模，也为异常点。

3地面丫测量资料成果图示种类：

实际材料图地物标志、地质界线、丫测量路线及其编号、异常点带及其编号、

最高丫强度值、检查测线、山地工程以及普通物探和化探的工作范围。

地质物探综合平面图在图上标出有代表性的异常点、揭露点，并注明其编号和

Y强度值。

丫强度等值图首先将测点的实际位置展到图上，在每个测点旁注上丫强度值,

然后按选定的丫等值线间距采用内插法，将丫强度相等的点连成圆滑的曲线。

y强度剖面图表示沿丫测量剖面，岩石y强度变化的一种曲线图。如在丫强度

曲线下面附上地质剖面，即构成地质物探综合剖面图。能反映引起丫强度变化的

地质原因。

相对丫强度等值图如果在一个工作区内有多个地质体，存在多种岩性，各种岩

性的丫背景值差异大，用丫等值图将有可能使某些弱异常反映不出来。于是在各

种岩性背景值及不同标准差的基础上，按强度等级勾绘等值图。把不同岩性相同

级别的丫值圈在一起。

区域研究程度图把前人已做过的工作和现在准备做的工作，按工种、范围、比

例尺等绘到图上。把有远景的异常点带、揭露点也标到图上，并标注一定的地物

记。

4影响地面丫能谱测量因素：测量几何条件的影响，放射性不平衡的影响，岩石

及大气中射气的影响，底数的变化的影响，其它干扰因素。

5地面丫能谱测量野外工作主要步骤：

（1）工作前标定仪器

（2）选择基点，每天工作前与工作结束之后在基点上测量，检查灵敏度。也可

用工作标准源检查。

（3）在每一测点上，能谱仪作定时计数，读2-3次数取平均值。读数均记录在

记录本上，并记录岩性、构造、浮土情况以及测量几何条件等。

（4）为保证测量质量，一般抽选10%的测点进行自检和5%的测点进行互检。

6基体效应：待测元素含量相同，由于其基体成份不同，测量到的待测元素特征

X射线强度是不同的。

7根据能量色散X荧光分析干扰因素-：

8微型X光管工作原理：

9大气氮主要来源及影响其浓度主要因素：

（1）大地释放（2）海洋释放（3）植物和地下水载带（4）核工业释放（5）煤

燃烧（6）天然气（7）建筑物的释放（8）磷酸盐工业

10能量色散X荧光分析中X射线探测器应满足哪些要求：

11B衰变放出的B粒子能谱为什么连续：

12137cs及40K衰变纲图:

13放射性谱平衡：

14带点粒子平衡：

15照射量物理概念及其与吸收计量的关系：

16放射性平衡：单位时间内B核素衰变的原子数等于单位时间内A核素衰变的

原子数，即母核素与子核素衰变率相等，此时称A核素与B核素达到放射性平

衡。

17放射性暂时平衡：

18解释散射射线照射量率与散射体原子序数关系曲线：

19丫辐射仪标定原理及方法：

标定时使用已知含量的点状固体镭源。标定时应首先计算出距标准源不同距离处

的丫值，然后在相应距离上测出读数，这样就得出读数和丫值的关系。

空中标定法（室外开阔、空旷、平坦、底数较低并平稳的场地上）。

地面标定法（远离周围障碍物之外，还要求地面平整，标定场地本底小。另外,

标定时的温度也应接近工作时的温度）。

20特征X射线形成过程及进行X射线荧光定性分析物理基础：

论述

1丫射线与物质相互作用的光电，康普顿，电子对效应：

光电：光子同（整个）原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得

动能克服原子束缚跑出来，成为自由电子，光子本身消失。

康普顿：y光子与原子的外层电子发生碰撞，一部分能量传给电子使它脱离原子

射出而成为“反冲电子”，同时光子损失能量并改变方向成为“散射光子”。

电子

对：

与原

子核

作用

产生

一对正-负电子。

2137cs在Nai闪烁计数器的仪器谱并解释各谱峰形成机理：

一个典型的Nai(T1)谱仪测到的137cs源的0.662MeVy能谱。如图所示，谱线

上有三个峰和一个平台。

A称为全能峰。这一脉冲幅度直接反映，射线的能量。这一峰中包含光电效应及

多次效应的贡献。

B是康普顿散射效应的作用效果，它的特征是散射光子逃逸后留下一个能量从0

到约/(1+1/4玛)的连续的电子谱。

C是反散射峰。当丫射线射向闪烁体时，总有一部分丫射线没有被闪烁体吸收而

逸出。当它与闪烁体周围的物质发生散射时，反散射光子返回闪烁体，通过光电

效应被记录，这就构成反散射峰。

峰D是X射线峰，它是由137Ba的K层特征X射线贡献的137cs的B衰变子体

137Ba的0.662MeV激发态，在放出内转换电子后，造成K空位，外层电子跃迁

后产生此X光子。

3计算距活度ICi的6℃o源1m处的丫辐射照射量率：

X=2.98X10-10mEnihViUi/d2(c/kg.s)

X=2.98X10-10X3.7义1070(1.17+1.33)*3.5义10-5

=96.5X10A-5(c/kg.s)

4铀系达到长期平衡：IgU平衡的镭数量:

5y能谱仪的标定原理:

在体源模型上测定各种测量道（铀道、针道、钾道）的计数率，以确定模型中元素

的已知含量与各道计数之间的关系，即换算系数。

6画出使便携式X荧光分析仪工作原理框图并阐述原理：

7便携X荧光分析仪激发源同位素源和管激发源各自优缺点：

习题解答

第一章绪论

1、核信息的获取与处理主要包括哪些方面的？

①时间测量。核信息出现的时间间隔是测定核粒子的寿命或飞行速度的基本参数，目前直接测量核信息出

现的时间间隔已达到皮秒级。

②核辐射强度测量。核辐射强度是指单位时间内核信息出现的概率，对于低辐射强度的测量，要求测

量仪器具有低的噪声本底，否则核信息将淹没于噪声之中而无法测量。对于高辐射强度的测量，由于核信

息十分密集，如果信号在测量仪器中堆积，有可能使一部分信号丢失而测量不到，因此要求仪器具有良好

的抗信号堆积性能。对于待测核信息的辐射强度变化范围很大的情况（如核试验物理诊断中信号强度变化范

围可达IO'倍），如测量仪器的量程设置太小，高辐射强度的信号可能饱和；反之，如量程设置太大，低辐

射强度的信号又测不到，因此对于这种场合的测量则要求测量仪器量程可自动变换。

③能谱测量。辐射能谱上的特征是核能级跃迁及核同位素差异的重要标志，核能谱也是核辐射的基本

测量内容。精确的能谱测量要求仪器工作稳定、能量分辨力达到几个电子伏特，并具有抑制计数速率引起

的峰位和能量分辨力变化等性能。

④位置测量。基本粒子的径迹及空间位置的精确测定是判别基本粒子的种类及其主要参数的重要手段。

目前空间定位的精度可达到微米级。

⑤波形测量。核信息波形的变化往往反映了某些核反应过程的变化，因此核信息波形的测量是研究核

爆炸反应过程的重要手段，而该波形的测量往往是单次且快速（纳秒至皮秒级）的。

⑥图像测量。核辐射信息的二维空间图像测量是近年来发展起来的新技术。辐射图像的测量方法可分

为两类：第一种是利用辐射源进行透视以摄取被测物体的图像；第二种是利用被测目标体的自身辐射（如裂

变反应产生的辐射）以反映目标体本身的图像。图像测量利用计算机对摄取的图像信息进行处理与重建，以

便更准确地反映实际和提高清晰度。CT技术就是这种处理方法的代表。

2、抗辐射加固主要涉及哪些方面？

抗辐射加固的研究重点最初是寻找能减弱核辐射效应的屏蔽材料，后来在电路上采取某些抗辐射加固措施,

然后逐渐将研究重点转向对器件的抗辐射加固。

3、核电子学的应用领域主要包括哪些方面？

核电子可应用于核与粒子物理基本研究、核辐射探测器电子学、核反应堆电子学、加速器电子学、同位素

应用仪表、核医学电子仪器以及剂量测量仪器等。

第二章核辐射探测器及其输出信号

1、简述核电子学的基本测量过程。

最基本的测量过程如下:

能量信息强度分析2、简述核辐射探测

时间信息器输出信号特点。

位置信息数核电子学信号的特

3线性放大据点是随机性（时间、

滤波成形采

探测器刖放集幅度）、信号弱，但

堆积判弃系跨度大（NV〜几十

统

基线恢复伏）、速度快。

3、简述核辐射探测

器的主要类型及其

工作原理。

一、气体

信息检取信号处理

探测器

它根据带电粒子通过气体时，引起气体的电离来探测辐射粒子。早期这种探测器曾得到广泛应用，它

的优点是制备简单，性能可靠，成本低廉，使用方便，因而目前仍在应用。随着探测器技术不断发展，在

高能物理和重粒子物理实验中这种探测器已获得新的应用。

二、闪烁探测器

它根据射线与物质相互作用产生的荧光现象来探测射线粒子。它比气体探测器探测效率高得多，从而

被广泛使用，在不少仪器中闪烁探测器已取代了气体探测器。

三、半导体探测器

这是二十世纪六十年代以来迅速发展起来的一种新型探测器。主要优点是：能量分辨率高。线型范围

广，体积小。是近年来发展极为迅速的一种核辐射探测器件。

4、核辐射探测器的基本性能指标包括哪些？

探测效率；灵敏度：灵敏度；输出信号幅度和波形；能量分辨率；线性响应；稳定性

5、画出脉冲电离室、半导体探测器、闪烁探测器的等效电路。

ppl4-17

第三章核电子学电路基础

1、画出矩形脉冲电压作用下RC电路的脉冲响应曲线。

2、简述微分电路与耦合电路的区别。

3、画出电流脉冲作用于RC并联电路的输出电压波形。

4、说明电容负载对微分电路输出的影响。

5、说明输入脉冲边沿对微分电路输出的影响。

第四章核电子学中的噪声习题

1、根据核探测器输出信号的特点，说明核电子学与一般电子学的区别。

2、核电子学中遇到的噪声主要有哪几类？产生的原因分别是什么？对于幅度分析和时间分析，哪些噪声

最重要？

3、信噪比的定义。

4、半导体探测器主要存在哪些噪声源？

5、闪烁探测器的噪声主要来源是什么？

6、为什么正比计数器在测量低能射线的能谱方面有独特的优点？

7、结型场效应管噪声来源有哪些？

8、表示系统噪声性能有哪几种方法？各有什么意义？输入端的噪声电压是否就是等效电压，为什么？

9、设探测器反向电流｝=10一84后级电路频宽为1MHz,计算散粒噪声相应的均方值和相对于ID的比值；

dip=2IDedf

212

备=2IDe(fH_九)=2*IO—*1.6*io-i9*106=32*10-(/1)

器=5.66*IO-11

J(D

-5—=5.66*10-3

10、计算常温下(T=300K)5MC电阻上相应的均方根噪声电压(频宽设为1MHz)。

解：

拆=)钦丁联储一心=2.88*10-4(V)

11、求矩形脉冲通过低通滤波器，RC=T,RC=5T,RC=T/5的输出波形及频谱。

12、能谱测量系统的噪声为什么通常折合到前置放大器的输入端去考虑？“噪声线宽”与“等效噪声能量”的

关系如何？

噪声线宽FWHMNE=2.355ENE

13、下图是两个反馈放大器，若运放的开环增益A-8,则两者的闭环电压放大倍数均为io。,现假设A=1000,

试计算它们的闭环放大倍数。

⑴(2)

(1)

v0=—AVi

%u_%

&&

%=A8

=-90.83

%8+(1+i4)/?2

⑵

%=A(Vi-u_)

%=%

R?%+&

%A(RI+/?2)_1000*100

&+(1+a)/?2=99+1001*190.9

14、A为理想运放，A-8,写出下列电路输出噪声d1的表达式。（假设电路中电阻、电容无噪声）

⑴

,、11

%（3）=%（3）两=京3）两

⑵同上

15、A为理想运放，Ats,考虑电阻RI和R2的热噪声，分别写出dv；、山：以及Ri、R2噪声对输出端噪

声的贡献；又由于这四个噪声源在统计上是独立无关的，因此总的输出噪声的均方值为这四个噪声均

方值之和，请写出/正。

o---

Vj=Ov

分别考虑电流、电压噪声、电阻热噪声的贡献，应用叠加原理；虚断、虚短分析。

——Ri

d咯=(1+U)”若

d诏2=R"吟

d璃=4kTRidf

4kTdf

d脸=

d呜=dWi+d以2+dv^3+d说4

16、假设电容C、电阻Ri、R2没有噪声，试写出如下电路输出噪声的表达式。

dV.=?

Vn0-U2-

旷康/“飞薪//a)

2

幅=*/建=100*前年嬴*

17、画出电阻热噪声的两种表示（电压噪声源和电流噪声源）及其等效电路。）

第五章信号与噪声的分析方法习题

1、给出冲击函数、阶跃函数的定义及相互关系

2、证明如下公式

(I)F[^W(r)]=T~~-

⑵F[咐]=1MB

(3)Fcos6/^]=7U[8{GJ+a)8^co-a)\

(4)Fsin^r]=7ij[6{co+d)-6{co-d)\

(5)F[»(/)]=—+7V8{CO)

(6)F[1]=2^>(«)

(7)F["碰]=2公(⑦一例)

(1)F[e-，u(t)]=£Lef”(t)e-j3rdt=(e-O+«rdt=一j^e-03+夕)故8__£_

(2)

r+OO

F[5(t)]=6(t)e--dt=e°=l

J—CO

(3)

+-iat

cosat=-e---------

e^at+e";atl27rs(co—a)+27r6(3+a)

---------=-------------------------=矶6(3-Q)+6(3+a)]

⑷

gjat_e-jat

sinat=-----------

2；

%皿-e~jat'27rs(3—a)-27r23+a)

F[sinat]=F=2/=nj[8(a)+a)+6(3—a)]

.2/,

(5)记G(u>)=F[5(t)]

u(t)=f

J—co

rFG(3)1

F[u(t)]=7TG(0)8(O))H——；——=TT(5(3)+—

JO)JO)

(6)

1=u(t)4-u(-t)

F[l]=n8(a))+K8(—a>)=2TT8((I))

(7)

1r+o0

-1J(i)t7COot

F[2Tt8(a>—coo)]=2zr*—I8(a)—