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文档简介
1、核技术 核探测复习材料一、简答题:1射线与物质发生相互作用有哪几种方式?( 5分) 答: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射线的基本原理。(5分) 答:射线的基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
2、(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),荧光光子达到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射线的基本原理。 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) 能量分辨率最佳;(1分)(2)射线探测效率较高,可与闪烁探测器相比。(1分)5屏蔽射线时为什么不宜选用重材料
3、?(5分)答: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)、中子核反应(1分)、中子裂变反应(1分) 二、证明题:(共10分)1 (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,
4、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 若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)已知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
5、)能量为1.50MeV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。答:3. (6分)画出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;若净计数率的误差为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
6、分。5. (8分)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?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:(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。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
7、.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 g射线在闪烁体中可产生哪些次级过程?并计算该g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。并画出下列两种情况下该g射线在NaI(T1)单晶谱仪的输出脉冲幅度谱图1 NaI(T1)晶体为 小晶体时2 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图所示,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。LD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)2)当时,即没有
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