核辐射探测学习题参考答案(修改)

第一章射线与物质的相互作用

1.不同射线在同一物质中的射程问题

如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线，能否从这一曲线求得d（氘核）与t（氚核）在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算？

解：P12”利用Bethe公式，也可以推算不同带点例子在某一种吸收材料的射程。”根据公式：Ra(v)

MabMbZa

22

Rb(v)，可求出。

步骤：1先求其初速度。

2查出速度相同的粒子在同一材料的射程。 3带入公式。

2：阻止时间计算：

请估算4MeVα粒子在硅中的阻止时间。已知4MeVα粒子的射程为17.8μm。

解：解：由题意得 4MeV 粒子在硅中的射程为17.8um 由T≌1.2×10 7R

Ma

，Ma=4得 E

T≌1.2×10 7×17.8×10 6× ＝2.136×10 12 s

4 s 4

3：能量损失率计算

课本3题，第一小问错误，应该改为“电离损失率之比”。更具公式1.12-重带点粒子电离能量损失率精确表达式。及公式1.12-电子由于电离和激发引起的电离能量损失率公式。代参数入求解。

第二小问：快电子的电离能量损失率与辐射能量损失率计算：

(()rad)ion

E Z20 82

2.34700700

4光电子能量：

光电子能量：（带入BK） 康普顿反冲电子能量：

Ee hv i

m0c2 0.511Mev

Er2(1 cos )2.042(1 cos200)4.1616 0.06

Ee 0.3947Mev20

m0c Er(1 cos )0.511 2.04(1 cos20)0.511 2.04 0.06

5:Y射线束的吸收

解：由题意可得线性吸收系数 0.6cm 1， pb 11.2g/cm3

0.6cm 1 22

质量吸收系数 m 5.36 10cm/g 2

pb11.2g/cm

由 r N可得吸收截面：

0.cm6 123

1.8 4 10cm 2 r 223

N3.2 810cm/

其中N为吸收物质单位体积中的原子数N 3.28 1022/cm3 I(t) I0e t要求射到容器外时强度减弱99.9%

I(t)

0.1% e t 0.001即t=5In10 I0

=11.513cm

6：已知f(t) A(1 e) t是自变量。

①求ι增大时，曲线的变化形势。 ②画出f(t)的曲线。

答：①当ι增大时，曲线同一个自变量t值最后将是函数结果减小。 当A>0时，f(t)=A(1 e t/ )的图像为下面图一：其中y1,y2,y3,y4,y5,y6分别为 为0.25,0.5,1,2,3,4时的图像

ιt

当A<0时，f(t)=A(1 e t/ )的图像为下面图二：其中y1,y2,y3,y4,y5,y6分别为 为

0.25,0.5,1,2,3,4时的图像

在水中的射程。 7.计算210Po放射源发射的 粒子 E 5.30M4eV

答：先求 粒子在空气中的射程

1.5

R0 0.318E 0.318 5.3041.5 3.88cm

由

AR1

0 R0 1A0

对多种元素组成的化合物或混合物，因为与入射粒子的能量相比，原子间的化学键能可以忽略，所以其等效原子量

A niAi

i

式中ni为各元素的原子百分数。

对空气而言，A0 3.81，在标准状态下， 0 1.226 10 3g cm 3，所以 R 3.2 10 4对水而言 A niAi

i

A

R0

21 2 33

在水中的射程

R 3.2 10 4

第二章 辐射探测中的统计概率问题

1、设测量样品的真平均奇数率为5s 1，试用泊松分布公式确定在任一秒内得到

A

R0 3.2 10 4 2 3.88 24.8 m

的技术小于或等于2的概率。

解：由题可知 １、解：由题得 E m 5

mn m

e P{ n} P n n!

X~ （5）

P 0 P 0 e 5 1

P2 1 P 1 5e 5

52 5

P3 2 P 2 e

2

P P1 P2 P3 0.125

２、解：因为E( )=100 即X~

(100)

(104 100) 200 0.367 所以m较大可近似X~N（100，102） 所以Ｐ｛ ＝104｝

104-10096-100

P｛96 X 104｝））＝ （－ （＝２ （0.4）－１＝0.3108

1010

3、解：由题意知经一分钟测量后m=400，则统计误差为

标准偏差 m=20，相对标准偏差

1

0.05 m

将测量时间延长至9分钟，标准偏差 将增大，相对标准偏差 会减小(P55)

4．用光子轰击光阳极。已知打出一个光电子的概率p,不打出光电子的概率q=1-p 。设用n表示打出的光电子数，问n是什么样的随机变量，其平均值，方差为何？

答：设一束光中用N个光子，则n 服从二项分布，其平均值为N p,方差为N p q即N p (1 q)

5,设随机变量ξ遵守泊松分布，且知其平均值m=10,试利用表2 .1计算ξ取大于1值的概率。

解： 方法1：（不利用表2.1）

10 10 p{ξ=0}=p(0)=10 e e0! 10 10 P{ξ=1}=p(1)=10 e 10 e10

所以，ξ取大于1的概率为：

P{ξ>1}=1-p{ξ=0}-p{ξ=1}=1—e 10 10*e 10

方法2：（利用表2.1 ）

当n 较大时，泊松分布中，

m E( ) D( ) m 10 2 10 P(n)

(n 10)2

20

n p

1 (2.846) 0.9978

第四章 闪烁探测器

24

1.试计算Na的2.76MevV 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。

答案：康普顿边缘，即最大反冲电子能量

Ee,max

h 2.76

2.53MeV 2

0.511mc

1 1 0

2 2.762h

单逃逸峰：

Es 2.76 0.511 2.25MeV

2.试详细分析上题中 射线在闪烁体中可产生哪些次级过程。

答 ： 光电效应（光电峰或全能峰）；

康普顿效应（康普顿坪）； 电子对生成效应（双逃逸峰）。

上述过程的累计效应形成的全能峰；单逃逸峰。以级联过程（如 等）为主的和峰。

3. 当入射粒子在蒽晶体内损失1MeV能量时，产生20300个平均波长为447nm的光子，试计算蒽晶体的闪烁效率。

答案：波长为447nm 4470A的荧光光子的能量 h

12.4 (A)

oo

(KeV)

12400

2.77eV 4470

闪烁效率 Cnp

Ephh

2.77 20300

5.63%

1 106

4.假设NaI(T1)晶体的发光时间常数为230ns，求一个闪烁事件发射其总光产额的99%需要多少时间？

答案：闪烁体发光的衰减的指数规律

0

所以，一个闪烁事件发射其总光产额的99%需要时间： 1 e

t0

n t

nph

e t 0

0.99

t 0 ln100 1.06 s

5.试定性分析，分别配以塑料闪烁体及NaI(T1)闪烁晶体的两套闪烁谱仪所测得0.662MeV 射线谱的形状有何不同？

答：由于塑料闪烁体有效原子序数Z、密度 及发光效率均低于NaI(T1)闪烁晶体，对测得的0.662MeV 射线谱的形状，其总谱面积相应的计数、峰总比、全能峰的能量分辨率均比NaI(T1)闪烁晶体差，甚至可能没有明显的全能峰。

6.试解释NaI(T1)闪烁探测器的能量分辨率优于BGO闪烁探测器的原因，为何后者的探测效率要更高一些？

答：NaI(T1)闪烁探测器的能量分辨率优于BGO闪烁探测器是由于前者的发

光效率明显优于后者，BFO仅为NaI Tl …… 此处隐藏：2841字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……