核辐射探测复习资料B

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射线的根本原理。〔5分〕答：γ射线的根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〕，荧光光子到达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射线的根本原理。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)能量分辨率最正确；〔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〕、中子核反响〔1分〕、中子裂变反响〔1分〕二、证明题：〔共10分〕〔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〕利用误差传递公式假设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〕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，为了平安，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：〔6分〕画出以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;假设净计数率的误差为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，假设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：5MeV入射粒子，探测器的耗尽深度大于粒子的射程。5MeV粒子，探测器的耗尽深度为粒子射程之半。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射线在闪烁体中可产生哪些次级过程?并计算该射线在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。并画出以下两种情况下该射线在NaI(T1)单晶谱仪的输出脉冲幅度谱图NaI(T1)晶体为小晶体时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下图,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。θθLD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〕