研究生课程习题与思考题

1、?核辐射探测学?研究生课程习题与思考题扩充局部第一套一、填空题每空2分，共20分1. 当入射带电粒子与 发生非弹性碰撞，以 的方式而损失其能量，我们称它为辐射损失。2. 选择辐射源时，主要需要考虑放射源的 、和 等因素。3. 丫射线与物质的相互作用方式主要有、康普顿效应和三种。4. 137Cs和60Co都是常用的电磁辐射源，其能量分别为 , 和1.332MeV。5. 在核辐射测量中，大多数情况下都可采用 分布来分析测量计数的统计误 差。二、判断题每题1分，共10分1、 Y光子能量越高，光电效应截面越小。2、对同种材料，入射电子能量越高，反散射越严重；对同样能量的入射电子，原子序数越低的材料，反

2、散射越严重。3、 能量相同的电子和 a粒子在穿过同一物质时，电子的穿透本领比a粒子大得多。4、气体探测器的工作气体应尽量选择吸附系数大的气体。 5、相同速度入射的氘核和质子， 他们在同一物质中的电离能量损失率农相等。)6、在P-N结内加反向电压，反向电压形成的电场与内电场方向相反。()7、在单原子分子气体中如卤素参加少量多原子分子气体如CO2、战0等时，电子的漂移速度有很大的增加。()8、在速度相同的情况下，电子的轫致辐射强度比a粒子、质子等要大得多。)9、在杂质半导体中降低杂质的浓度可提高耗尽层的厚度。()10、重带电粒子的电离能量损失率与靶物质的原子序数及原子密度有关，咼原子序数和高密度物

3、质具有较大的阻止本领。三、名词解释每题3分，共12分1. 韧致辐射2. 能量歧离3. 源探测效率4. 康普顿效应()四、简述题 每题 6分，共 24 分1、简述丫谱仪的能量刻度。2、圆柱型电子脉冲电离室的输出电荷主要是由电子所奉献，但在圆柱型正比计数器输 出电荷却主要是正离子的奉献，这是什么原因？3、未加反向偏压的 P-N 结能成为实用的半导体探测器吗？为什么？4、简述热释光探测器的工作原理。五、计算题 每题 6分，共 24 分1. 对一个放射源进行测量，放射源减本底的计数率净计数率nc约80/min，本 底计数率nb约为20/min，实测时只容许总测量时间 T为1h,问欲得到最正确结果，源和

4、 本底测量时间各应是多少？源的计数率及其误差是多少？2. 20MeV 的电子穿过铅时，辐射损失和电离损失之比是多少？ZPb=823、试计算24Na-2.76MeVY在NalTI单晶y谱仪测到的能谱图上，康普顿边缘与全能峰 之间的相对位置。4、 按照辐射防护的要求，辐射源需放在屏蔽容器中，假设某一能量的丫射线在铅中的线性吸收系数是0.5cm-1,要用多厚的铅容器才能使容器外的丫强度减为源强的一半？六、分析题 10 分试画出NalTI闪烁体探测器测到的137Cs放射源的能谱图，说明图中平台及每个峰 值名称并分析其产生原因第二套一、填空题每空2分洪20分6. 在核辐射测量中，大多数情况下都可采用 分

5、布来分析测量计数的统计误差。7. 丫射线与物质的相互作用方式主要有光电效应、 和电子对效应三种。& 和60Co都是常用的电磁辐射源，其能量分别为0.662MeV , 和I. 332MeV.9. 当入射带电粒子与原子核发生非弹性碰撞，以辐射光子的方式而损失其能量，我们称它为。10. 荧光光子的波长在 范围，且有效地克服了发光的自吸收，使晶体的发射光谱和吸收光谱有效的别离。II. 辐射测量中，常用的三大类探测器是 、和。12. 用不同的探测器来判断两个或两个以上事件在时间上的同时性或相关性的方法称为。二、判断题每题1分，共10分1. 辐射能量损失率与靶材料原子序数的平方成正比，与入射粒子能

6、量成正比。2. 在选防护材料时，应选用低 Z元素防护3粒子。3. 对同种材料，入射电子能量越低，反散射越严重；对同样能量的入射电子，原子序数越高的材料，反散射越严重。4. 光子能量越高，光电效应截面越小。5. 在单原子分子气体中如卤素参加少量多原子分子气体如CO2、H2O等时，电子的漂移速度有很大的增加。6. 气体探测器的工作气体应尽量选择吸附系数小的气体。7. 在速度相同的情况下，电子的轫致辐射强度比a粒子、质子等要大得多。& 重带电粒子的电离能量损失率与靶物质的原子序数及原子密度有关，高原子序数和高密度物质具有较大的阻止本领。9. 在杂质半导体中降低杂质的浓度Ni可提高耗尽层的厚度

7、。10. 相同速度入射的氘核和质子，在同一靶物质中氘核的电离能量损失率相同。三、名词解释每题3分，共12分1. 韧致辐射：2. 峰康比：3. 光电效应：4. 射程:四、简述题每题6分，共18分1. 什么叫能量歧离？引起能量歧离的本质是什么？2. 简述闪烁探测器的工作过程。3. 丫射线与物质相互作用和带电粒子与物质相互作用的最根本的差异是什么？五、计算题每题10分，共30分1.粗测得到样品的计数率为 1000mi n-1,本底计数率为250mi n-1，要求净计数率的相对误差 不大于0.01，问所要的测量最短总时间是多少？测量本底和样品所需时间各为多少？2. 按照辐射防护的要求，辐射源需放在屏蔽

8、容器中，假设某一能量的丫射线在铅中的线性吸收系数是0.5cm-1，要用多厚的铅容器才能使容器外的丫强度减为源强的一半？3. 试计算24Na 2.76 MeV 丫在Nal(TI)单晶丫谱仪测到的能谱图上，全能峰与康普顿边缘之 间的相对位置。六、分析题(10分)气体探测器是利用收集辐射在气体中产生的电离电荷来探测辐射的探测器，因此也就是离子的收集器，如以下图所示的是气体探测装置在恒定强度的辐射照射下外加电压与电离电流 的关系，明显可以看出有5个区段，试分析该曲线图每个区段的名称及其产生原因。第三套1、10MeV 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

9、穿过铅时，辐射损失和电离损失之比是多少？2、 本底计数率是 500土 20min-1,样品计数率是 750土 25min-1,求净计数率及误 差。3、对一个放射源进行测量，放射源减本底的计数率净计数率nc 约80/min，本底计数率nb约为20/min,实测时只容许总测量时间T为1h,问欲得 到最正确结果，源和本底测量时间各应是多少？源的计数率及其误差是多少？4、试计算24Na-2.76MeV 丫在NalTI单晶丫谱仪测到的能谱图上，康普顿边缘 与单光子逃逸峰之间的相对位置。5、设电荷收集是完全的、 电子学噪声可忽略不计， 求 GeLi 探测器对137Cs0.662MeVy射线的期望能量分辨率

10、Ge中法诺因子 F = 0.13, W0 =2.96eV。& 一块单晶硅，其电阻率p =1000Q ,加上电压后能否构成一个探测器？ 一 块绝缘体呢？说明理由7、按照辐射防护的要求，辐射源需放在屏蔽容器中，假设某一能量的丫射线在铅中的线性吸收系数是0.5cm-1，要用多厚的铅容器才能使容器外的 丫强度减为源 强的一半？第四套一、什么是带电粒子的电离损失和辐射损失？其作用机制各是什么？ 10分二、康普顿散射是入射光子与原子的核外电子之间的非弹性散射， 为什么可以按 弹性散射来处理？ 10 分三、韧致辐射的产生机制是什么？韧致辐射的最大能量与入射带电粒子 主要是 电子能量有什么关系？ 10

11、分四、简述闪烁探测器的工作过程。 12分五、简述丫谱仪的能量刻度。10分六、某一能量的丫射线在铅中的线性吸收系数是 0.6cm-1，它的质量吸收系数和 原子的吸收截面是多少？按防护要求， 源放在容器中， 要用多少厚度的铅容器才 能使容器外的丫强度减为源强的1/1000?注：铅的密度p =11.34g/cm3,质量数 A=207 , NA=6.023 X 1023/mol,ln10=2.3; 16 分七、试计算24Na-2.76MeVy在NaITl单晶丫谱仪测到的能谱图上，康普顿边缘 与单光子逃逸峰之间的相对位置。 16分八、测样品 8min 得到计数 200 个，测本底 4min 得到计数 7

12、2 个，求样品净计数 率及误差。 16分第五套：1、将粒子的速度加速至光速的0.95时，粒子的质量为多少？2、经多少半衰期以后，放射性核素的活度可以减少至原来的 3%,1%,0.5%,0.01%?3、人体内含18%的C和0.2% %勺K o天然条件下14C与12C的原子数之比为1.2 1012 , 14C的2 = 5730年；40K的天然丰度为0.01佃 ,其半衰期2 =1.26 109a。求体重为75Kg的人体内的总放射性活度。4、90 Sr按下式衰变：90Sr_,28.1a?90Y_J4h , 90 zr稳定试计算纯90Sr放置多常时间，其放射性活度刚好与90Y的相等。5、 1000cm3

13、海水含有0.4g K和1.8 10 g U。假定后者与其子体达平衡，试计算1000cm3海水的放射性活度。第六套1、 实验测得226Ra的能谱精细结构由厂4.785MeV 95% 和 .2 4.602MeV 5%两种粒子组成，试计算如下内容并作出226 Ra衰变网图简 图1子体222 Rn核的反冲能；2226Ra的衰变能；3激发态222Rn发射的 光子的能量。2、比拟以下核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度：U- He Th ; Ur C Rn ; U O Po。3、 137Cs2 = 30.17a经衰变至子核激发态的分支比强度94.6% ,该核 跃迁的内转换系数为k =0.0976 , |心Il

14、 =5.66，Im I 0.260，试计算卩g137 Cs衰变时每秒发出的光子数。4、试计算一个235U核吸收一个热中子发生裂变所产生的裂变能。核参数如下：0,1 =8.071MeV，92.235 = 40.916MeV ，56,141 - -79.980MeV ，36,921=-95.799MeV5、列出快中子与232Th的增殖反响式。6、地球外表海水总量约为1018吨，海水中氢原子数与氘原子数之比为1 : 1.5 10 °，试计算海水中蕴藏的氘聚变能的总量用焦耳表示。第七套含答案一、简答题：共_35_分1带电粒子与物质发生相互作用有哪几种方式？ 5分与原子核弹性碰撞；核阻止1分与

15、原子核的非弹性碰撞；轫致辐射1分与核外电子弹性碰撞；1分与核外电子的非弹性碰撞；电离和激发1分正电子湮灭；1分2 气体探测器两端收集到的离子对数和两端外加电压存在一定的关系。具体如以下图所示。 5分j o填空： 复合区1分n饱和区电离室区1分m正比计数区 1分IV有限正比区1分V G-M 区 1分注：1有限区的0.5分3 通用闪烁体探头的组成部件有那些？为什么要进行避光处理？ 5分答案要点1闪烁体1分、光学收集系统 1分硅油和反射层、光电倍增管1 分、2光电倍增管的光阴极 1分具有可见光光敏性 1分，保护光电倍增管。4. PN结型半导体探测器为什么要接电荷灵敏前置放大器？ 5分答：由于输出电压

16、脉冲幅度 h与结电容Cd有关1分，而结电容Cdq/Vo随偏压2分而变化，因此当所加偏压不稳定时，将会使h发生附加的涨落，不利于能谱的测量；为解决该矛盾，PN结半导体探测器通常不用电压型或电流型前置放大器，而是采用电 荷灵敏前置放大器。电荷灵敏放大器的输入电容极大，可以保证C入>> Cd , 2分而C入是十分稳定的，从而大大减小了Cd变化的影响。可以保证输出脉冲幅度不受偏压变化的影响。注1所有讲述半导体探测器原理得 1分5 衡量脉冲型核辐射探测器性能有两个很重要的指标，这两个指标是指什么？为什么半导 体探测器其中一个指标要比脉冲型气体电离室探测器好，试用公式解释？ 5分答案要点：第1

17、问：能量分辨率1.5分和探测效率1.5分 注：1答成计数率得1分第2问： =2.36、FWo 1 分“ EWo半导体Wo气体电离室1 分6中子按能量可分为哪几类？常用的中子探测方法有哪些？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：核反冲法1分核反响法1分、活化法1分、核裂变法1 分7试定性分析，分别配以塑料闪烁体及NalT1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？ 5分答案：由于塑料闪烁体有效原子序数Z、密度J及发光效率3点得1分均低于NalT1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得 1分、 峰

18、总比得1分、全能峰的能量分辨率得 1分均比NaIT1闪烁晶体差，甚至 可能没有明显的全能峰得1 分。注：抓住要点给分，1个要点1分二、证明题：共10 分1 试证明 光子的光电效应是光子与原子整体相互作用，而不是与自由电子发生相互作 用。5分证明：假设光电效应只与自由电子发生相互作用，那么应该满足动量和能量守恒定理。假设何光子能量 Ey =h U 得1分，动量Py=h U /c 得1 分；根据相互作用满足能量守恒定理，那么电子能量Eb =h u =m:得1 分,电子动量Pb= hu /c Tx v 得 1 分；由于电子速度小于光子速度，所以P Py 得1分，动量不守恒所以得证 丫光子的光电效应是

19、光子与原子整体相互作用。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N、N2,N 试证明计数率平均值的统计误差为：匚.二匚N/t二.n/Kt证明：NN2 Nkkt因为N1,N2Nk具有统计误差性，根据误差传递公式叮珂三2®： F ；Nk2得1分kt 1222aN1 =N1®n2 =N2®Nk =Nk,得 1分打=d2N1 N2Nkkt二2Nk得 1分kt所以得证二nn/kt 得1分三、计算题。共55 分1. 5分画出以下图输出电路的等效电路，并标明极性。答:2极性 2 分，只要正确标出和说明极性均得2分注：1只有极性没

20、有等效电路图不得分2.乞分试计算充Ar脉冲电离室和正比计数器对5MeV :-粒子的最正确能量分辨率.取法诺因子F =0.3, Ar的平均电离能为 26.3eV解：对充Ar脉冲电离室：0.3 26.35 106得 1.5分= 0.296% 得 1分或者E =2.36 ,Fw°E =2.36、0.3 26.3 5 106 得 1.5分= 14.823kev 得 1分没有kev单位或者单位kev不对扣1分对充Ar正比计数器:F +0.68訖36_°3 O.68/6*3 得 1.5分No5 106= 0.536% 得 1分或者E =2.36. FO.68WoE =2.36. 0.3

21、 0.68 26.3 5 106 得 1.5分 = 26.791 kev 得份没有kev单位或者单位kev不对扣1分3.工分能量为1.50MeV的丫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解：1/1000,试求容器壁至少需多厚。当 E =1.5Mev时,查表 im =0.0517cm-2/g,得 1分根据1二辰亠二l°emXm 得1分u 二 um r - 0.0517cm-2/g 11.34g / cm3 二 0.5862cm_1得 1分%=也皿得份卩 0.5862-11.78cm得 1 分或者：In 10000.0517得1分= 133.61g/cm，得 1 分

22、结果没有单位或者单位不对的扣1分 计算结果有不对的，每步扣掉一半的分4. 6_分当单能：粒子被准直得垂直于硅 P-N结探测器的外表时，单能 ：射线峰的中心位 于多道分析器的480道。然后，改变几何条件使 :粒子偏离法线45°角入射，此时看到峰 漂移至460道。试求死层厚度以多道道址表示 。解：当能量为损失 E的二粒子垂直入射时 二=0设二粒子在探测器死层内 的能量为丄E那么探测器灵敏体积得到的能量为吕-厶日：谱峰位在460道E 0-：E1=480G G代表能量刻度系数，没写不扣分得1分当二=45°时 死层内能量损失为厶巳='匕.2 = E1得2分/ COS45探测器

23、灵敏体得到的能量为金厶巳=E0 - 、2 E1= 460G 得1分480-460G= .2 -1 E1得：巳=48.3G 得 1 分注：评分按步骤逐步进行。5. 6分本底计数率25计数/min,测量样品计数率100计数/min,试求对给定总的测量时 间来说净计数率精确度最高时的最优比值样品测量时间和本地测量时间之比；假设净计数率的相对统计误差为1%,测量总时间的最小值是多少？解:10025=2得2分tsns=. tbnbn s nb竺竺2tbtb100 -25= 0.01tb =133mints=267 min得 1 分T =tb 亠ts =400 min得 1 分没有单位或者单位不对的扣掉1

24、分；计算结果不对的，按步骤扣掉一半的分。6. 6分绝对峰效率为30%的Nal T1闪烁探测器，对57Co点源的122kev 丫射线测量15min光电峰计数180000个。然后同样的源置于离外表积为 314平 方毫米的SiLi探测器的外表为10 cm记录60min得到一个谱。如果在 7.1kev 的K X射线峰下面的计数为1200个，那么在这个能量时SiLi探测器的效率是多少？对于57Co的特征X射线和丫射线的强度比X/ 丫分别为：对6.40kev的K线为 0.5727，对 7.1kev 的 K 线为 0.7861解：依题意可得57Co源122kev的丫射线强度I ' 源峰 t = N

25、= 18000018000030% 15 60=667 Bq 得 2分那么7.1kev的Kp X射线强度为lx = I 0.7861 =524Bq 得 1 分几何二门1一一210cm4二 2 r2 h2T1 匸 23.14 cm 22.:10 cm= 0.00248 得 1分几何t 得1分1200 =' 源峰 0.00248 524 60 60'源峰=254%计算结果有不对的，每步扣掉一半的分7. 6分一丫放射源的活度A为1010贝克，假设该源各向同性地放出丫光子， 假设射到一个G-M计数管的丫光子数为10/s，该G-M计数管输出的脉冲数为104/s， 还该G-M计数管的分辨时

26、间为20us求该G-M计数管的本征效率和总效率。解：n104no461-n1 -10 20 10一= 1.25 104/s 得2分、本征二 n06 =1.25% 得 2分10' 总效率二命".25 10-6 得2分没有经过计数率修正：' 本征=1%得 2分Z总效率二二=10-6得2分计算结果不对的，按步骤扣掉这一步一半的分。8. 8分1.详细分析2MeV 射线在闪烁体中可产生哪些次级过程？2. 并计算该Y射线在NalT1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。3. 并画出以下两种情况下该射线在NaIT1单晶谱仪的输出脉冲幅度谱图1NaIT1晶

27、体为中等晶体时2NaIT1 晶体为无限大晶体时解：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=2-0.511=1.249Mev 得 1 分散射光子最小能量ErEr1Er2 1 _cosmeC=0.227Mev1 - * 20.511中等晶体反冲电子最大能量即 康普顿边缘Ee = E - E ' 2 -0.227 =1.773Mev 得1 分3注：每标对1个得0.5分4无限大晶体，画对给全分9. 8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。解：分三种情况

28、讨论：1 当t>-D时，即电子全部到达正极板，电子的电流脉冲I _=0；得2分We2当 屮 -Les日时，即没有电子到达正极板， 此时电子的电流脉冲：|e_=LN “W- WJD得 2 分D - I cos vDD仝0t D，即有局部电子到达负极板，此时电子的电流脉冲：W_W_电子可以看作时做匀速直线运动逐渐到达正极板的，根据运动规律得下面方程Leos t D - L cos 'W_ _ _ W_得 2 分L NN'解得已到达正极板得电子数：N' = N W L C0Sr D,还剩下电子数： cos日L N-N' = L N-N'，此时电子的电流脉

29、冲：(L NIe_(t)二W 1 L cos J - DN)cos rwD(得 2 分)第八套习题含答案第一章习题答案1.计算210Po放射源发射的粒子E 一. = 5.304MeV 在水中的射程。答：先求二粒子在空气中的射程R0 =0.318E15 =0.318 5.30415 = 3.88cm由_ 5_aR0H + A0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 八 n. ai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，=1.226 10g cm'，所以R。对水而言Qa = 2 mJAj

30、 = 2电 1 +1= 2i33在水中的射程R。= 3.2 10，2 3.88 = 24.8m2.1MeV质子在某介质中的电离损失率为A，求相同能量的粒子的电离损失率。答:所以Sion,：-z/z2Sgn, pv2V：-16Son.° = 16A3.试计算137Cs E =662KeV 射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能量。答:E e,max1 m0c2 2h、.0.66210.511 2 0.662= 0.478 MeV么规律性的启迪？你分别为 88.001KeV,7.111KeV,1.559KeV。答：137Cs的 射线能量为h =0.662MeV，55 f 1 、255&l

31、t;Tph =-ctk = -x%；32 疋 I 工 6.625>d0 汉 Z44订37丿1.33 1022 Z5cm2对 Pb，Z =82，；k = 88.001 KeV匚 ph =1.33 10灾82 5 =4.93 10,3cm2Ee =661.661 -88.001 =573.660KeV对Fe，Z =26，卞-7.111KeV<!ph =1.33汶10,2 工26 j =1.58x105cm2Ee 二 661.661 - 7.111 二 654.550KeV对Al，Z -13，；K =1.559 KeV二 ph =1.33 10213 5 = 4.938 10 cm2Ee

32、 =661.661 -1.559 =660.102KeV5. 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：对光子能量E = h、；动量P =。c由能量守恒，有hv =Te+Te +2m0c2 =2mc2c 22m0c1所以由此得到电子对的总动量hv m 22c2v .P = 2mv 2 hc可见，P P，过剩的动量必须由原子核带走。第二章习题答案1. 为什么射线在气体中产生一对离子对平均消耗的能量要比气体粒子的电离能大？ 答案：射线与气体原子或分子的作用过程中，除使气体原子或分子电离外，还可使其激 发而损失能量，这局部能量包括在产生一对离

33、子对平均消耗的能量中。2. 设一由二平行金属板构成的电极系统，极间距离2cm,内充氩气1.5大气压，二极板上加了 1000伏的电位差。问正离子 A 由正极外表漂移到负极外表所需时间为何？答案：正离子的漂移速度-+P37 过亠1.5 s V cm atm=4.57 102 cm s漂移时间 t 二 d u =2 4.57 102 = 4.37ms3. 计算出如下图电离室中在 a、b、c三处产生的一对离子因漂移而产生的I览、I p、Q t、Q It以及Q Q -分别为何？假定所加电压使电子漂移速度为105cm/s，正离子漂移速度为 103cm/s。答案：对平板电离室而言I (t)二NeuI -二N

34、eU 在这里N h。 deu对(a)： I jt)=已一=0 ； Q(t)=0 ；d(t)eu1.6 10J9 1032= 0.8 1O6A(0 ： t : 2ms)；Q t =0.8 1046 tQ =0.8 1046 1 10-0.8 1 0 49(C)+ eu(c): I (t)=d=0； Q t =0 ； Q =0。对(b)： I 7t)eu -4951.6 10 10= 0.8 104A(0 10"s )_ d2+ eu_ 1.6 1049 103(0 1ms )I (t)= 0.8 106Ad2Qt =0.810* t(0 10s)Q"=0.8 106 2 10

35、 1.6 10,9(C)=e(t - 2ms)。(t 2ms)；(t _ 2ms)。14519eQ 一 =0.8 101 10=0.8 10(C)二-2(0 1ms)- euI (t)二dI (t)二 061oy er(0 ： t ： 20s)；(t - 20% )。Q t = 0.8 1 0 46 tQ t =0.8 1014 t(t 20s);14519Q =0.8 10一 2 10一 =1.6 10_(C)=e (t _ 202)4.画出以下各种输出电路的等效电路，并定性地画出输出电压脉冲形状，标明极性及直 流电位。题4之图答案：第一步：画出回路电流方向，从电源正极到负极。并由电流方向确

36、定输出信号 的极性。以(a)为例，输出为负极性。第二步：画出等效电路，由输出极性，确定等效电路的电流方向，如输出为负 极性，那么电流方向向下。第三步：画输出电压脉冲形状，先确定无信号时的输出端的直流电平，如(a)为 V0，在入射粒子入射时刻，产生一个负的脉冲信号。5. 有一累计电离室，每秒有104个粒子射入其灵敏体积并将全部能量损耗于其中。已知Ea=5.3MeV电离室内充的纯氩气，试求出累计电离室输出的平均电流1。=?答案：由4 5.3 109J0 ,10 = n0 N e =101.6 10=3.22 10 A26.36. 在上题条件下，假设选择输出电路之局=1。100， C° =

37、20pf，问该电离室输出电压信号的相对均方根涨落为何？答案：输出直流电压幅度为V = 10 R0 二 3.22V输出电压信号的相对均方根涨落Z 二.1 2r0C0n = 1 2 1010 20 10J2 104 = 1.58 10, =1.58%7. 为什么圆柱形电子脉冲电离室的中央极必须为正极？答案：圆柱形电子脉冲电离室作为电子脉冲电离室，而且，其输出电压脉冲幅度与离子 对生成位置不敏感，必须利用电子向中央极漂移所生成的感应电流，所以，中央 极必须为正极。8. 试说明屏栅电离室栅极上感应电荷的变化过程。答案：设入射带电粒子沿平行于极板方向入射，且离子对仅沿极板(B * )方位产生，即离子对产

38、生于紧靠近极板 B的位置，生成 N个离子对。此时，G上的感应电荷 为0。当电子由极板 B向栅极G漂移过程中，G上感应电荷逐渐增加，当电子漂移到位子，在由 G -到G 过程中，栅极上的感应电荷不变。当电子由G向A的运动过程中，G上的感应电荷由Ne逐渐降为0。9什么屏栅电离室的收集极必须是正极？答案：屏栅电离室的工作状态为电子脉冲电离室，利用电子在极板间的漂移在外回路产 生输出信号，所以收集极必须加上正电压。10. 离子脉冲电离室与电子脉冲电离室的主要差异是什么？答案：对离子脉冲电离室，其输出回路的时间常数R0C0 .T ；对电子脉冲电离室，其输出回路的时间常数T :. :：: R0C0： T &

39、#176;11. 累计电离室所能测的最大幅射强度受何因素限制？脉冲电离室呢？答案：累计电离室所能测的最大幅射强度受线性工作范围限制，且线性工作范围与极板 间所加的工作电压有关。对脉冲电离室，在满足脉冲工作条件的根底上，即12R0C0n1R0 C0受脉冲重叠而引起的允许的计数率损失的限制。12. 为什么正比计器的中央丝极必须是正极？答案：只有当正比计数器的中央丝极为正极时，电子才可能在向丝极运动过程中受外加电场的加速，进而在距丝极为r0的区域内发生雪崩过程，这是正比计数器的最基本过程。13. 圆柱形电子脉冲电离室的输出电荷主要是由电子所奉献，但在圆柱形正比计数器中输出电荷却主要是正离子的奉献，这

40、是什么原因？答案：对圆柱形电子脉冲电离室，其输出信号是由入射粒子产生的初始离子对的电子向 中央正极漂移过程中，在极板上产生的感应电荷的奉献，由于为圆柱形的电场非均 匀性，决定了其输出脉冲幅度根本与电离发生的位置不灵敏。对圆柱形正比计数器中，雪崩过程仅发生在r0很小的区域内，在r0区域以外的电子漂移对信号的奉献完全可以忽略。在r0区域内经数量上放大的电子在向丝极飘逸的奉献大约占1015%主要是经放大后正离子在向阴极漂移所产生的感应电荷的奉献。14. 有一充氩之正比计数器。试计算用它来测定200keV之能量时，所能到达的最正确分辨率。答案：正比计数器的能量分辨率-2.36F 0.68.N。式中N0

41、为入射粒子在灵敏体积内产生的离子对数3E 200 103N 07.60 10W 26.3取法诺因子F = 0.3 = 2.36Q°.68=2 佗¥7.60x10No0.3 0.6* 二 2.68 10 2.68%每分钟计数 5 X 105个。假设该正比计数器之分辨时15. 设用正比计数器测:粒子强度, 间为3微秒，试校正计数损失。答案：真计数率55-5105.128 105 1 .5 105_6min13 106016. 试说明有机自熄 G-M管在工作过程中总共有那些过程会导致有机分子的分解？答案：由于有机分子的激发原子M *的超前离解的特性，所有产生M *的过程，均可导致

42、有机分子的离解。在有机自熄G-M管中主要为：1. 雪崩过程中产生的M*;2. 电荷交换过程中 A ： M M ： A ，M 在距阴极外表5 10 "cm前，由阴极拉出一个电子而成激发态的M*。17. 试说明G-M管阳极上感应电荷的变化过程。答案：G-M管阳极上感应电荷的变化对有机管和卤素管略有不同，以有机管为例，可分为几个阶段：1. 在入射带电粒子径迹产生正负离子对的瞬间阳极呈电中性，电子很快漂移向 阳极过程中，阳极上的正感应电荷增加，但数量很小；2. 电子雪崩过程开始，直到正离子鞘形成的过程中，电子很快向阳极运动，此 时，阳极上正感应电荷增加，同时，此电荷流经负载电阻，快前沿的负脉

43、冲，约占总输出脉冲幅度的 10%到达阳极的电子与阳极上的正感应电荷中和。阳极上留下与正离子鞘等量的负感应电荷。3. 正离子鞘向阴极漂移，负感应电荷流向阴极，同时。在外回路形成输出信号。18什么卤素管的阳极可以很粗？答案：由于卤素管是靠工作气体Ne的亚稳态作为中介完成雪崩过程的，即电子能量积累到Ne的亚稳态能级或第一激发态以前，很少发生非弹性碰撞而损失能量，具有低阈压的特点，所以，阳极可以做得较粗。19. - G-M管能否探测射线？ : G-M管能否探测一：射线。答案：两者都是可以的，因为射线可以在一：G-M管的管壁、阴极及入射窗等处发生次级效应，只要产生的次电子进入计数管的灵敏体积，就可造成计

44、数。由于记录粒子的“窗厚度一般较薄，粒子也同样能透过窗而被记录。第三章习题答案1.试计算24Na的2.76MevV射线在Nal(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e,maxh21 叫°2h2.53MeV 0.511 12 2.76单逃逸峰：Es =2.76 0.51仁 2.25MeV2. 试详细分析上题中射线在闪烁体中可产生哪些次级过程。答案：次级效应：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.

45、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。o答案：波长为447nm =4470A的荧光光子的能量吟(KeV).(A)124004470=2.77eV闪烁效率C npE ph 2.77 20300 6h1 1064.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所以，一个闪烁事件发射其总光产额的99%需要时间:1 -e0 =0.99t= 0 In100 = 1.06s5试定性分析，分别配以塑料闪烁体及Nal(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？答案：由于塑料闪烁体有效原子序数Z、密度及发光效率均低于Nal(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Nal(T1)闪烁晶体差，甚至可能没有明显的全能峰。6.试解释Nal(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？答案：Nal(T1)闪烁探测器的能量分辨率优于BGQ闪烁探测器是由