核辐射探测作业答案

1、核 辐 射 探 测作业参考答案第一章作业答案 在铝中的射程3从重带电粒子在物质中的射程和在物质中的平均速度公式，估算4MeV的非相对论粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是匀速的）所需的阻止时间（4MeV粒子在硅中的射程为17.8）。解：依题意慢化是均减速的，有均减速运动公式： 依题已知： 由 可得：这里 410MeV的氘核与10MeV的电子穿过铅时，它们的辐射损失率之比是多少？20MeV的电子穿过铅时，辐射损失率和电离损失率之比是多少？解： 由5能量为13.7MeV的粒子射到铝箔上，试问铝箔的厚度多大时穿过铝箔的粒子的能量等于7.0MeV?解：13.7MeV的粒子在铝箔中的射程，7.0MeV

2、粒子在铝箔中的射程之差即为穿过铝箔的厚度d由6当电子在铝中的辐射损失是全部能量损失的1/4时，试估计电子的动能。27MeV的电子在铝中的总能量损失率是多少？解：不考虑轨道电子屏蔽时考虑电子屏蔽时7.当快电子穿过厚为0.40的某物质层后，其能量平均减少了25%.若已知电子的能量损失基本上是辐射损失，试求电子的辐射长度。解：8能量为1.25MeV的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。解： 查附录6表并用内插法得1.25MeV的射线在铅中的质量系吸收数而所以 9一准直的光子束，能量为2.04MeV,穿过薄铅片，在200方向测量次级电子，求在

3、这个方向发射的光电子和康普顿反冲电子的能量是多少？（铅的Bk88.1keV,Bl=15keV）.解：光电子能量K层L层的能量分别为康普顿电子能量：已知 11. 一个2MeV的光子射在探测器上，遭受两次相继的康普顿散射逃离。若两次散射的散射角度分别是 ，沉积在探测器中的反冲电子的总能量是多少？解：由 得出： 所以探测器中沉积能量为：第二章作业答案1 活度为的14C射线源（射线的平均能量为50keV）置于充Ar的4电离室内，若全部粒子的能量都消耗在电离室内，求饱和电流是多少？解：饱和电流I饱和e=(由于是4电离室,且电离室对的本征效率100，因此总100)。2 极间距离为5，具有150pF电容的平

4、行版电离室工作在电子灵敏方式。计算离阳极2处形成1000个离子对产生的脉冲幅度？解：对于平行版电离室，电子对脉冲幅度的贡献为依题意 x0=2,d=5,c=150pF,N0=1000,e=1.610-19c.4一个具有比较好的信噪比特性的放大器给定10mV的最小输入脉冲。如果测量500keV的X射线，在一个具有200pF的充Ar正比计数管中需要多大的气体放大因子？解：正比计数管脉冲 依题已知 10mV，c200pF e1.610-19c氩气的平均电离能W26.4ev.Ex=500kev=5105ev补充题1 当G-M计数管的窗厚加60mg/cm2时，的计数率减少一半。试求这种放射源发射的射线的最

5、大能量是多少？解：根据射线吸收规律，窗厚为xm时进入G-M管灵敏体积内的强度为窗厚以后，穿过窗进入G-M管灵敏体积的射线强度为计数减少一半，即得从而得到又由最后得到补充题2：用锢（In）片活化法测量热中子通量密度，已知铟片s=42,xm=100mg/cm2, 锢中115In的丰度为95.7%，热中子活化截面145b。将铟片放在中子场中照射6小时后取出，等待20分钟开始测量116In的放射性，测量10分钟测得计数率为164000cps，求照射的热中子通量密度。（ 116mIn的半衰期为54.1分，116In半衰期为14.1秒）解：活化反应为115In(n,)116mIn根据题意知，铟片内的115

6、In的核素为分钟推出10分钟测得的总计数为 补充题3电容为10PF的冲氩气的脉冲电离室，前置放大器的噪声约20MV，输入电容20PF（忽略分布电容）。若认为信噪比小于5就无法测量了，求该电离室能够测量的粒子最低能量。解：由脉冲电离室输出脉冲幅度依题意补充题4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？解：由依题意第三章作业答案2使用一个完全耗尽了的0.1mm厚的硅探测器，若偏压大到足够使载流子速度处出饱和，估算电子和空穴的最大收集时间。解：在室温（300K）时电子和空穴的饱和速度V=8106.s-13.当粒子被准直得垂

7、直于金硅面垒探测器的表面时，241Am刻度源的主要射线峰中心位于多道分析器的461道。然后改变几何条件，使粒子偏离法线350角入射，此时，峰位移到449道，试求死层厚度（以粒子粒子能量损失表示）。解：当能量为损失E0的粒子垂直入射时 0 设粒子在探测器死层内的能量为E1则探测器灵敏体积得到的能量为（E0-E1）谱峰位在461道 当350时 死层内能量损失为E21.22E1探测器灵敏体得到的能量为（E0-E2）E0-1.22E1谱峰位449道则粒子两个角度入射探测器灵敏体积分别得到的能量的差为E461449（E0-E1）（E0-E2）12E0E1- E0+1.22E1=0.22E1 所以E1道3

8、. 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。解：根据射程方程 R3.2104(0.2850.005E)E（a） 相应能谱峰位能量=5.3Mev(c) 当=5Mev时 0.0050.0250.285R3.21040.285E3/2先经过R厚物质后，穿过探测器内的粒子能量由得（b） 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。5一个Ge（Li）探头相对于标准7.62cm6.

9、62cm的NaI(T1)闪烁体有8的光电峰效率。求对于距探测器40处一个3.7107Bq的60Co点源的1.33MeV全能峰计数率。解：已知相对峰8%,h2=40cm对于h1=25cm的60Co的1.33MeV源峰1.210-310-2=9.610-5又源峰本征峰 本征峰Ge（Li）对于1.33MeV的本征峰效率现在h240cm，源峰本征峰6 本征层厚度为3mm的一个380mm2的平面Ge（Li）探测器对距它表面100处0.25MBq的137Cs射线源测量5min所得的全能峰、单逃逸峰、双逃逸峰下面的计数（R）。解：已知峰总比R，依R=Np/N总源峰/绝对本征峰/本征查表得对622KeV射线G

10、e的则全能峰内计数N全npt=At=2.5105(s-1)560(s)=216750137Cs发射662kev射线，662kev1.022kev,不可能与Ge发生电子对产生效应，故无单逃逸峰和双逃逸峰。7 绝对峰效率为38的NaI（T1）闪烁探测器，对57Co源的122kev射线测量15min光电峰计数146835个。然后同样的源置于离表面积为3600m的Si(Li)探测器的表面为10记录60得到一个谱。如果在7.1kev的KX射线峰下面的计数为932个，那么在这个能量时Si(Li)探测器的效率是多少？（对于57Co的特征X射线和射线的强度比X/分别为：对6.40kev的K线为0.5727，对

11、7.1kev的K线为0.7861。解：依题意可得57Co源122kev的射线强度则7.1kev的KX射线强度为8.比较比Si材料和用Ge材料做成的探测器由于电子空穴对的统计涨落对分辨率的影响。如果除了统计涨落外，所有其他因素对谱线宽度的贡献为5kev，那么对Si和Ge来说，探测多大能量的粒子才会形成20kev的线宽？解：补充题140.8mm金硅面垒探测器测能谱时，当E0时相应于零道，对241Am的5.486MeV的粒子谱峰位于116道，如果重离子能量为21.00MeV谱峰被记录在402道，求脉冲幅度亏损是多少（已知前置放大器的输入电容为10PF）。解：依题意，能量刻度曲线（直线）的截距为0即E

12、KD K为斜率由5.486MeV=K116得K5.486/116=0.0473MeV/道对于E21.00MeV应该在D21.00/0.0473=444(道)实测在402道则能量亏损为E（444402）0.0473=1.9876MeV脉冲幅度亏损为第四章作业答案1. NaI(T1)闪烁体的衰变时间（即衰变常数倒数）为230ns，忽略光电倍增管引入的任何时间展宽，求闪烁探测器阳极电路时间常数为10，000和1000ns时的电压脉冲幅度。解：Vmax=（0/C）（RC/）-/（RC-） 当RC=10ns时Vmax=（0/C）（10/230）-230/（10-230）=3.7710-2（0/C） 当R

13、C=100ns时Vmax=（0/C）（100/230）-230/（100-230）=0.290/C当RC=1000ns时Vmax=（0/C）（1000/230）-230/（1000-230）=0.6450/C3 在NaI(T1)中2MeV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(T1)中的2MeV射线的脉冲幅度谱给出的峰总比是小于、大于还是近似等于1/23?解：R大于1/23 ， 由于康普顿散射和电子对产生效应的累计效应的脉冲也会对全能峰内计数有贡献4 计算24Na2.76MeV射线在NaI(T1)单晶谱仪测得的能谱图上的康普顿边缘与单光子逃逸峰之间的

14、相对位置。试详细解释射线在NaI(T1)闪烁体中产生那些次级过程（一直把能量分解到全部成为电子的动能）？解：单逸峰 E=2.76-0.511=2.249Mev 康普顿峰 EmaxEr（1meC22Er）2.526Mev 光电效应光电子康普顿效应 电子对效应4. 如果一个NaI(T1)闪烁探测器对137Cs射线(0.662MeV)的能量分辨率是7%,计算它对22Na的1.28MeV射线的能量分辨率。解：由于2 为常数所以 2正比于 且很小可以忽略当Er0.662Mev时7当Er1.28Mev时5补充题：1 试定性分析朔料闪烁体与NaI(T1)所测0.662MeV的谱型有什么不同。若C发光0.13

15、,而远型P、M管的光收集效率0.35,D1的光电子收集效率接近100，光阴极的量子效率0.22,求NaI(T1)对0.662MeV的能量分辨率。解：由与物质几率与原子序数的关系知道，朔料闪烁探测器的朔料闪烁体是碳氢化合物，原子序数很低，0.662MeV的射线只能与它发生康普顿散射，所以只有康普顿连续谱。而NaI(T1)闪烁谱仪测的0.662MeV的谱，除了康普顿连续谱外还有117Cs的子体137Ba的KX射线峰，反散射峰和全能峰。NaI(T1)对0.662MeV的全能峰能量分辨率为：第二项和第三项对的贡献均为4。第一项：由则第一项贡献为2. 求NaI(T1)闪烁探测器的输出脉冲幅度，若Er1MeV全部损失在NaI(T1)中，发光效率0.15,光收集效率0.5,光阴极效率0.2,D1收集效率0.8,=2.5,R=100K,C=100PF解：第七章作业答案1. 设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s内得到计数小于或等于2个的概率。解：在1秒内小于或等于2的概率为：2 若某时间内的真计数值是100，求