核技术与应用习题

1、一有一样品,用14MeV快中子做活化分析,通过16O(n,p)16N(s=0.09b)反应,分析其中的16O,但样品中含有19F,亦可通过19F(n, a)16N(s=0.057b)生成16N,同时知道19F还可以通过19F(n, p)19O(s=0.02b)生成19O。实验中照射样品300s,冷却10s，测16N （T1/2=7.4s）1754 KeV 的g射线（分支比为0.24，内转换系数为0.57）60s，得16N 峰面积记数为1985，再测量19O（T1/2=30s）1356 KeV的g射线（分支比为0.54，内转换系数为0.78）60s，得峰面积记数为1054。现已知中子通量密度为5

2、´109中子/cm2*s,探测器效率为0.3，19F丰度100%，16O丰度99.7%。请你计算样品中16O含量为多少克。（20分）解：16O16N和19F16N的16N的总计数198519F19O的19O的计数1054由19O计数求得19F含量，从而求出19F对16N计数的贡献，从16N计数1985中减去19F对16N计数的贡献，则是由16O生成的16N的计数，从而可以求出16O的含量，由公式带入相关的数据可求出WF=5.678×10-4克则由5.678×10-4克19F生成的16O计数N=带入数据得N=982 1985-982=1003 则16O含量WO带入相

3、关数据得出为：WO=3.1×10-4克2.在玻璃碳基体上，用真空喷镀法镀上一层10nm厚的Au（M=197）元素，以4MeV的a粒子入射，假设在入射和出射路径上的能损均为10KeV，在散射角为170度方向放置一探测器，那么在道宽为1.6KeV的多道谱仪中背散射谱中Au峰的宽度是多少? 答：k=0.9225 E1=E0×k=4×0.9225=3.69Mev E2=(4-0.01)×0.9225-0.01=3.6708Mev E=E1-E2=3.69Mev-3.6708Mev=19.2Kev 所以Au峰的宽度

4、是：19.2/1.612道3、已知一种煤灰分仪所用的2种g放射源是241Am和60Co，假设皮带空载时探测器输出的241Am的信号是I0，输出的60Co的信号是I0"，I是有煤时探测器输出的241Am的信号， I"是有煤时探测器输出的60Co的信号，m是碳的质量吸收系数，w是所要测的元素或化合物（灰分）的质量吸收系数，并且假设在中能区质量吸收系数与材料原子序数无关，请推导煤灰分含量的表达式。解：重质量吸收系数 ut=uw×cw+um×cm 其中cw为灰分含量，cm为碳的含量 cw+cm=1所以 ut=uw×cw+um×（1-cw） (

5、1)对 对 令 由（1）式可得： ； 推出： 整理可得： 考虑到中能区质量吸收系数与原子序数无关有： 所以/()4、如图所示, 0点为钍射气220Rn释放点, ,小闪烁室a和b的容积为均为Vc ，探测效率均为，计数率分别为CPMa和CPMb,2点至3点之间(包含可调容器)的容积为Vk，220Rn的衰变常数为，设气体的流动是稳定层流状态，请推导管道流量Q测量的表达式？（10分）答：各点浓度为：220Rn在小闪烁室a和b中的衰变率为：ThA(216Po )的半衰期(0.16秒)很短，可以认为220Rn连续发射2个粒子，则小闪烁室a和小闪烁室b测到的计数率为：小闪烁室a和小闪烁室b测到的计数率比值为

6、：所以气体流量5、考古学家某动物化石，设同地质层中之长石内，钾于氩之比例为90:10，已知钾衰变成氩的半衰期为1.277×109年，请由此推算该动物距今多少年？答：由于=ln2/T1/2所以t = (1.277×109÷ln2)×ln(1+10/90) = 1.9411× 108(年)由此可知该动物距今1.9411× 108年。6、国际规定，作为表达组织密度的统一单位CT值的计算公式是什么？如果水的吸收系数为1，空气的吸收系数为0.0013，空气的CT值为多少？答：计算公式： ；空气的CT值为：-1000。6. 已知Au和Mn的热中子

7、截面分别为 98.8b和13.2b，198Au和56Mn的半衰期分别为2.695d和2.7585h，将一质量为197mg的金片放入某热中子场照射2.695d，所产生的198Au的活度为1.45´105Bq。若将质量为110mg的锰片放入同样的热中子场照射5.517h，试计算得到的56Mn的活度。（难）解：根据公式，式中N为靶核数目，f为中子通量，s为核反应截面，T1/2为生成核的半衰期，t为照射时间。且靶核数目，m为靶的质量，mA为靶核的质量数，NA为阿佛加德罗常数。则198Au的活度为56Mn的活度为故56Mn的活度为A(Mn)=0.401´A(Au)=0.401

8、0;1.45´105=5.81´104Bq410MeV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

9、，在200方向测量次级电子，求在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

10、的115In的核素为分钟推出10分钟测得的总计数为3. 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 0.0050.0250.285R3.2104××0.285E3/2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。6 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