辐射检测技术

辐射检测技术辐射检测技术辐射检测技术xxx公司辐射检测技术文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度一、单选题23.重带电粒子与物质相互作用时的电离损失率与以下哪个参数值的平方成正比。（A）---26A.重带电粒子的电荷z B.重带电粒子速度VC.重带电粒子质量m D.靶物质的原子序数Z24.重带电粒子与物质相互作用时的电离损失率与以下哪个参数值无关。（C）---26A.重带电粒子的电荷z B.重带电粒子速度VC.重带电粒子质量m D.靶物质的原子序数Z25.粒子在物质中运行沿着入射方向（A），叫做入射粒子在该物质中的射程。---27A.所能达到的最大直线距离 B.经过的最小直线距离C.经过的路程 D.平均路程26．在实际测量工作中，为了减少轫致辐射对测量的干扰，往往在屏蔽材料内层衬一层轻元素物质(如铝、有机玻璃等)，这是因为：（C）---30A.β射线在重元素物质中不会产生轫致辐射B.β射线在轻元素物质中不会产生轫致辐射C.在重元素物质中比在轻元素物质中的韧致辐射作用大得多D.在重元素物质中比在轻元素物质中的韧致辐射作用小得多27.所有的粒子流本质上都是电磁辐射，它们因波长(或相应的频率、能量)范围不同而各具其专门名称。以下说法正确的是（C）。---34A.波长长者能量高，贯穿本领强 B.波长长者能量低，贯穿本领强C.波长短者能量高，贯穿本领强 D.波长短者能量低，贯穿本领弱28.电磁辐射可与物质发生多种形式的相互作用，以下关于相互作用的几率描述正确的是（A）。---35A.相互作用的几率与入射光子的能量以及介质的性质有关B.相互作用的几率与入射光子的能量以及介质的性质无关C.相互作用的几率与入射光子的能量有关，与介质的性质无关D.相互作用的几率与入射光子的能量无关，与介质的性质有关29.以下描述的是X、γ光子与物质作用失去动能的过程和带电粒子在物质中失去动能的过程。正确的是（D）。---35A.带电粒子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给原子核 B.带电粒子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给电子 C.光子需许多次碰撞后，才能失去其全部动能 D.光子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给电子30.以下是关于射线与物质作用的截面δ这个概念的叙述，正确的是（B）。---35A.截面就是靶体的几何截面 B.截面就是相互作用的几率C.截面既不是靶体的几何截面，也不是相互作用的几率D.截面既是靶体的几何截面，也是相互作用的几率31.下列哪一个过程不会产生俄歇电子（B）。---41A.内转换 B.电子对效应 C.轨道电子俘获 D.光电效应32.X、γ光子与物质作用发生光电效应和康普顿效应的几率与入射光子的能量和靶物质的原子序数有关，下列说法正确的是（C）。---43A.光子能量越高，且靶物质的原子序数越小，光电效应发生几率大B.光子能量越高，且靶物质的原子序数越大，康普顿效应发生几率大C.光子能量较低，且靶物质的原子序数越大，光电效应发生几率大 D.光子能量较低，且靶物质的原子序数越大，康普顿效应发生几率大33.X、γ光子与物质作用发生光电效应和电子对效应的几率与入射光子的能量和靶物质的原子序数有关，下列说法错误的是（A）。---43A.光子能量越高，且靶物质的原子序数越小，光电效应发生几率大B.光子能量越高，且靶物质的原子序数越大，电子对效应发生几率大C.光子能量较低，且靶物质的原子序数越大，光电效应发生几率大 D.光子能量较低，且靶物质的原子序数越小，光电效应和电子对效应发生几率小34.下列是一些有关X、γ射线束的叙述，其中错误的是：（D）---45A.所谓单色射线束，是指一束光子的能量单一B.所谓窄束射线是指不包含散射成份的射线束C.所谓宽束射线是指在原始能量射线中还包含散射射线的γ(X)射线束D.宽束射线通常是通过准直器后射线束35.平面源60Co产生的γ射线分别在以宽束和窄束条件通过平面钢板，测得的衰减曲线最明显的特点是：（D）。---45A.窄束和宽束的衰减曲线都是直线 B.窄束和宽束的衰减曲线都是曲线C.窄束衰减比宽束慢 D.窄束衰减比宽束快36.用于γ射线能谱仪的探测器基本上分为两大类型：（A）。---46A.闪烁探测器、半导体探测器 B.闪烁探测器、电离室探测器C.电离室探测器、半导体探测器 D.半导体探测器、计数管探测器37.常用的NaI(Tl)晶体和Ge(Li)半导体探测器，对同一γ源的探测结果不同，主要是因为它们的（B）不同。---50A.灵敏度 B.分辨能力 C.计数率 D.探测效率38.同一类型探测元件如NaI(Tl)，尺寸、形状不同时，γ射线仪器谱也有差异，用大晶体测量时，γ光子在晶体中能量损耗多，即（C）。---50A.穿透晶体的光子多，累计效应大 B.穿透晶体的光子多，累计效应大C.穿透晶体的光子少，累计效应大 D.穿透晶体的光子少，累计效应少39.仪器的工作状态影响到γ射线仪器谱，其中道宽大小影响能量分辨率，即（A）。---51A.道宽愈大，能量分辨率愈差 B.道宽愈大，计数率愈低C.道宽愈小，能量分辨率愈差 D.道宽愈小，计数率愈高40.中子与原子核作用主要有两种形式，它们分别是：（D）---55A.光电效应、康普顿效应 B.电离、激发C.散射、弹性碰撞 D.散射、吸收41.中子与原子核相互作用后，中子不消失但改变运动方向和动能，该作用过程称为散射。散射包括（A）两大类。---55A.弹性散射、非弹性散射 B.势散射、复合散射C.正散射、反散射 D.电子散射、光子散射42.当中子与原子核发生弹性散射作用时，其作用规律是：（D）---56A.核的质量愈小，在弹性散射过程原子核获得的动能愈少，即中子动能损失愈小B.核的质量愈大，在弹性散射过程原子核获得的动能愈多，即中子动能损失愈大C.核的质量愈大，在弹性散射过程原子核获得的动能愈少，即中子动能损失愈大D.核的质量愈小，在弹性散射过程原子核获得的动能愈多，即中子动能损失愈大。93.下列哪一个过程不是带电粒子与物质相互作用的过程。（B）---24A.电离 B.光电效应 C.激发 D.轫致辐射102.下列哪一个过程不是X、γ射线与物质的相互作用的过程。（A）---36A.电离 B.光电效应 C.康普顿效应 D.电子对效应103.微观截面是表示中子与单个靶核发生相互作用的概率大小的一种度量。它的量纲是面积。通常采用“靶”作为微观截面的单位，1靶＝（B）cm2。A.10-20 B.10-24 C.10-28 D.10125.某种材料的宏观吸收截面Σa＝／cm，那么中子在其中穿过1cm，被该材料的原子核吸收的机会就是(C)。---156A. B. C. D.二、填空13.比电离描述了电离能力的强弱，它是指带电粒子在单位路径上所产生的。离子对总数14.入射带电粒子当其到达行程的末端时，因动能很小，速度很低，比电离值达到。最大值15.中子与电子间的相互作用在中子能量损失和慢化方面的贡献，比起中子与原子核之间的作用来可认为。忽略不计16.中子受核力场作用而发生散射，中子不进入核内，只发生在核的外表面。这种散射称为：。势散射17.中子与核作用时，进入核内形成复合核，复合核处于激发态，发射一个中子而回到基态。这种散射称为：。复合核弹性散射18.在过程中，中子将部分动能交给原子核，使其不仅获得反冲动能，而且获得激发能，因而改变了内能，核从激发态退激时放出一个或几个γ光子回到基态。非弹性散射19.中子与原子核发生作用时形成复合核，复合核不稳定放出γ光子或ρ、α等带电粒子的反应称为。吸收反应是20.气体探测器以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的引起输出信号的探测器。电离效应三.判断题11.带电粒子与核外电子的弹性碰撞导致原子的电离或激发，是使带电粒子损失动能的主要方式。×、“弹性碰撞”改成“非弹性碰撞”12.重带电粒子在其行程的各个段落的比电离值并不相同。√13.重带电粒子与物质相互作用时的电离损失率与靶物质的电子密度有关，即在原子序数高的靶物质中电离损失率小。×、“小”改成“大”14.入射带粒子当其到达行程的末端时，因动能很小，速度很低，比电离值达到最小值。。×、“最小值”改成“最大值”15.因为重带电粒子的质量大，轨迹基本上是直线，只是在末端稍有弯曲，所以重带电粒子的平均射程与它的轨迹平均值是一致的。√16.在能量相同的情况下，β粒子或电子比α粒子速度大得多，因而β粒子比α粒子的电离损失率大得多。。×、“电离损失率大得多”改成“电离损失率小得多”17.射线与物质作用时，β粒子的散射作用比重带电粒子的散射作用小得多。×、“小得多”改成“大得多”18.与β射线最大能量相等的单能电子束，在相同介质中，有相同的射程。√19.射线粒子流实质上是电磁辐射，电磁辐射的波长长者能量高，贯穿本领强。×、“长者”改成“短者”20.宽束射线和窄束射线的关键性区别就在于射线束中是否包含反射射线。×、“反射”改成“散射”四.名词解释23.射线泛指核衰变、核反应或核裂变放出的粒子、光子，以及加速器加速的各种粒子。24.散射入射的带电粒子靠近靶物质的原子核时，因库仑场相互作用，使带电粒子偏离原来的运动方向――即散射。25.电离当轨道电子获得的动能足以克服原子核的束缚成为自由电子，该过程即为电离。26.激发当轨道电子获得的动能不足以克服原子核的束缚，而是从低能级跃迁到高能级，使原子处干激发，该过程即为电离。27.电离能损失率带电粒子通过介质时在每单位长度路径上因电离、激发而损失的平均动能。28.传能线密度当重带电粒子通过介质时在每单位长度路径上因电离、激发而损失的平均动能。29.比电离指带电粒子在单位路径上所产生的离子对总数。30.射程粒子在物质中运行沿着入射方向所能达到的最大直线距离，叫做入射粒子在该物质中的射程。31.辐射损失率带电粒子在物质中通过单位路径时因产生轫致辐射而损失的能量称为辐射损失率。32.半吸收厚度当β射线能注量率衰减到起始能注量率的一半时的介质厚度称半吸收厚度，也称半值层，记作HVL。33.β放射源的自吸收 放射源放出β射线在穿过自身源体时也会因各种相互作用损失动能，改变方向或被吸收，这种现象称为β放射源的自吸收。34.β射线自吸收放射源放出β射线在穿过自身源体时也会因各种相互作用损失动能，改变方向或被吸收，这种现象称为β放射源的自吸收。35.截面靶体与特定类型和能量的入射粒子(光子)发生特定反应或过程的几率P除以入射粒子的注量率。37.粒子注量率 在空间－给定点处射入以该点为中心的小球体的粒子数dN除以该球体的截面积da,即φ＝dN/da，即粒子注量就是进入单位截面积小球体的粒子数。37.宏观截面Σ 在给定的体积内，所有原子发生某种特定类型的反应或过程的截面总和除以该体积。即某种特定能量的入射之线在单位体积的靶物质中发生某种类型的相互作用的总几率。37.线衰减系数单位注量的入射射线通过单位距离厚度的靶物质时，因某种形式的相互作用衰减的几率。39.辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应及或其它物理、化学变化进行核辐射探测的器件称为辐射探测器。43.γ射线仪器谱---46γ射线原始能谱是线状谱，而γ谱仪测得的能谱曲线是连续的复杂谱。这种由仪器测量而变得复杂化了的γ谱称为γ射线仪器谱。44.辐射探测器---58利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应及或其它物理、化学变化进行核辐射探测的器件称为辐射探测器。五.简答题11.带电粒子与物质的主要相互作用有哪些？答：带电粒子与物质的四种主要相互作用：(1)与原子核的弹性碰撞；(2)与原子核的非弹性碰撞；(3)与核外电子的弹性碰撞；(4)与核外电子的非弹性碰撞。12.何谓初级电离和次级电离？并简要说明它们产生的过程。答：带电粒子与轨道电子发生非弹性碰撞时，当轨道电子获得的能量大于该电子的结合能时，就会脱离原子核的束缚成为自由电子。最外层电子受核束缚最弱，最易被击出。内层电子也会被击出，当外层电子填补内层电子留下的空穴时会发射特征X射线或俄歇电子。被击出的电子称为次级电子，一般仍具有足够能量使其原子电离，这种次级电子又称δ电子(或称δ射线)。由原入射带电粒子直接与靶原子相互作用产生的电离称直接电离或初级电离，由δ电子与靶原子作用产生的电离称次级电离。13.α射线与物质相互作用的电离损失率的大小与什么因素有关？

答：与以下因素有关：(1)与重带电粒子的电荷Z2成正比，因为Z大，库仑作用力大，转移给电子的能量也更多。(2)与入射带电粒速度V有关，而与它的质量无关。(3)与靶物质的电子密度正比，即在原子序数高的靶物质中电离损失率大。14.轻带电粒子与物质相互作用的主要形式有哪些，各有什么特点?

答：轻带电粒子与物质相互作用形式主要有：(1)电离、激发(与靶原子轨道电子非弹性碰撞)是一般能量的轻带电粒子损耗动能的主要形式。(2)韧致辐射(与靶原子核非弹性碰撞)，是高能轻带电粒子损耗动能的重要形式之一。(3)弹性散射(与靶原子核或核外电子弹性碰撞)，入射粒子改变方向，是很低能的轻带电粒子的主要作用形式。15.β射线与物质相互作用的电离损失率的大小与什么因素有关？与α射线相比有何特点。 答：(1)β粒子的电离损失率与靶物质的电子密度NZ有关，重元素密度大的物质，碰撞阻止本领大。(2)β粒子的电离损失率与入射β粒子的速度平方成反比。在能量相同的情况下，β粒子或电子比α粒子速度大得多，因而β粒子比α粒子的电离损失率小得多。16.β射线与物质相互作用的辐射损失率的大小与什么因素有关？与α射线相比有何特点。答：辐射损失率与入射带电粒子质量的平方成反比，因此重带电粒子引起的辐射损失比电子引起的辐射损失小得多，可以忽略不计。辐射损失率与介质的原子序数的平方成正比。17.为什么说目前还不能由理论推算β粒子的射程？

答：由于β粒子它们质量轻，在与物质作用时散射程度大，在物质中的运动路径成折线形式，实际轨道长度一般是该轨道在入射方向上投影长度的～倍。又因轻带电粒子与物质作用时，单次碰撞可作大的能量转移，轻带电粒子的能量和射程涨落都比较严重。射程涨落可达射程值的10～15％。18.单能量电子束和β射线通过相同介质时的衰减规律有什么差异，为什么?

答：在β射线最大能量与单能电子束能量相同时，单能电子束衰减曲线近似于直线，其斜率与电子束的能量有关。对于β射线，总体上看，大致按指数规律衰减。因为β射线能量是0～Emax连续分布，各种能量成份的β粒子按自己的规律衰减，对应于各种斜率的近似直线，叠加的结果，大致符合指数规律衰减。19.为什么X、γ射线与物质相互作用程度采用几率来描述作用几率的大小与什么有关 答：因为X、γ射线具有作用次数少，单次作用中能量损失大的特点，以及各种相互作用具有随机性，因而每个入射光子与特定靶体只是以某一几率发生相互作用，所以X、γ射线与物质相互作用程度采用几率来描述。作用几率的大小取决于入射光子的能量和靶体性质。20.什么是宏观总截面它与质量衰减系数有什么关系答：宏观总截面是一束特定能量的射线在靶物质中的线衰减系数，记作μ，它表明单位注量的入射射线通过一单位距离厚度的靶物质时，因发生各种相互作用而被衰减的几率。质量衰减系数的定义是：μm＝μ/ρ。即单位注量的入射射线，通过一单位质量厚度(1g/cm2)21.γ射线与物质相互作用的三种效应是什么，作用的对象和次级粒子各是什么?

答：γ射线与物质相互作用的三种效应是：光电效应、康普顿效应和电子对效应。光电效应作用的对象是靶物质的核外电子，生成的次级粒子是自由电子；康普顿效应作用的对象也是靶物质的核外电子，生成的次级粒子是自由电子和散射光子；电子对效应作用的对象是靶物质的原子核，生成的次级粒子是一对符号相反的自由电子。22.什么是光电效应什么是康普顿效应答：能量为hυ的光子通过物质时，与原子中的一个轨道电子相互作用，光子将全部能量转移给这个轨道电子，使之脱离原子核的束缚成为自由电子，而光子本身消失，这种过程叫做光电效应。能量为hυ的光子，与靶物质的一个轨道电子相互作用，交部份能量传递给轨道电子使其发射出去，而失去部份能量的光子，波长变大，向θ角方向散射。这种效应称康普顿效应。23.光电效应有什么特点？

答：光电效应特点：①参与光电效应过程的是入射光子、原子核、内层轨道电子。②相互作用后，光子能量全部转移给光电子，因而光子消失。③光电效应可发生在原子各个壳层的电子上，但光子能量必须大于该层电子的结合能。④内层电子发生光电效应的几率总要大于外层电子的几率。24.什么是X、γ射线的平均自由程？什么是X、γ射线的半吸收厚度？它们之间是什么关系。答：平均自由程L是一束光子通过物质时，各光子从进入物质到与原子核发生第一次任何相互作用所通过的路程的平均值。半吸收厚度D1/2是使γ(X)射线注量减弱一半的物质厚度。它们之间的关系为D1/2=。25.什么是单逃逸峰什么是双逃逸峰 答：当光子进入晶体发生电子对效应时，当正、负电子失去全部动能，负电子作为自由电子存在，而正电子则与晶体内的自由电子结合发生湮没辐射，转化为两个能量为的湮没光子。当有一个湮灭光子逃逸出闪烁晶体，只有一个湮灭光子被记录，此时形成的脉冲幅度较小，在相应能量位置上的谱峰称为单逃逸峰。两个湮灭光子皆逃出闪烁晶体，只有正、负电子对被记录，此时形成的脉冲幅度更小，对应能量为处形成的峰为双逃逸峰。26.能量相同的电子束和β射线通过相同介质时的衰减规律有什么差异，为什么?

答：在β射线最大能量与单能电子束能量相同时，β射线和单能子束的衰减曲线形态显著不同。单能电子束衰减曲线近似于直线，其斜率与电子束的能量有关。对于β射线，因为能量是0～Emax连续分布，所以在即使很薄的吸收层中也会有相当数量的低能粒子被散射或因丧失动能而被吸收。各种能量成分的β粒子按自己的规律衰减，叠加的结果从总体上看，大致按指数规律衰减，且β射线衰减比单能电子快。27.何谓窄束γ射线和宽束γ射线?

答：所谓窄束(X、γ)射线是指不包含散射成份的(X、γ)射线束，通常采用准直器获得这种不含散射射线的细小射线束而得名。所谓宽束γ(X)射线是指在原始能量射线中还包含散射射线的γ(X)射线束。28.简述中子与物质相互作用的主要形式。 答：中子与物质作用的主要形式是中子与物质的原子核发生相互作用，它包括：散射和吸收。散射是中子与原子核相互作用后，中子不消失但改变运动方向和动能，散射分弹性散射和非弹性散射。吸收是中子与原子核发生作用形成复合核，复合核不稳定放出γ光子或ρ、α等带电粒子的反应，这种现象的特点是：作用后，中子消失，而原子核也发生质变化。29.简述气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器的工作原理。答：气体探测器以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的电离效应引起输出信号的探测器。闪烁探测器一般由闪烁体和光电倍增管组成，当入射带电粒子使探测介质的原子电离、激发而退激时，可发出可见光光子，称为荧光光子，这样光的强度通过高灵敏的光电倍增管(PMT)在输出回路上形成输出信号。半导体探测器是探测介质是半导体材料，入射带电粒子在探测介质内在通过电离损失能量的同时，在探测介质内形成电子一空穴对，电子一空穴对在相电极的定向漂移过程中，在输出回路上形成输出信号。30.辐射探测的基本过程是什么?

答：1)．辐射粒子射入探测器的灵敏体积；2)．入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器中沉积能量；3)．探测器通过各种机制将沉积能量转换成某种形式的输出信号。31.比较理想的闪烁体应具有哪些性质？

答：(1)将带电粒子动能转变成荧光光子的效率高，即高的发光效率。(2)入射带电粒子损耗的能量与产生的荧光光子数具有良好的线性关系。(3)闪烁体介质对自身发射的光是透明的。(4)入射粒子产生的闪光持续时间，即闪烁体的发光衰减时间要尽量短，以便能产生快的输出信号，获得好的时间响应。(5)合适的折射率和良好的加工性能。32.光电倍增管是由什么组成？使用时应考虑哪些性能指标。答：光电倍增管(PMT)是一种光电器件，主要由光阴极、聚焦极、打拿极(联极)和阳极组成，封于玻璃壳内并带有各电极引出。光电信增管的产品很多，但主要要注意它的光阴极的光谱响应与闪烁体的发射光谱相匹配；具有较高的阴极灵敏度和阳极灵敏度；较低的暗电流或噪声脉冲；良好的工艺和稳定性。六.论述题4.什么是放射层的β射线自吸收现象，从理论上推导β射线净计数率I与层状放射源厚度h的关系。答：放射源放出β射线在穿过自身源体时也会因各种相互作用损失动能，改变方向或被吸收，这种现象称为β放射源的自吸收。设：I0—没有自吸收时单位厚度放射层的β射线计数率；μ—β放射层自吸收系数；h—β放射层总厚度；dx—放射层中任一薄层；x—dx薄层到源层面距离。（3分）当没有自吸收时，dX薄层的β射线在源层面产生的β射线计数应为I0dx。当经过源体的X厚度后，在源层面产生的β射线计数率应为dI=I0dx·e-μx。整个层状源在层面的总β射线计数率应为：5.试推导单色窄束光子在物质中的衰减规律。答：设：I0单色窄束光子未通过介质时光子注量率。I―该束光子进入介质深度为X处尚存的光子注量率。dX―介质的薄层厚度(㎝)。dI—光子束通过dX时，减弱的光子注量率。μ―该能量光子在介质中的线衰减系数(㎝－1)。通过dX薄层被减弱的光子注量率dI正比于I和dX。即磁-dI=μ·I·dx，-dI/I=μdx。初始条件：X＝0时，I＝I0对式积分，得X＝d时I＝I0e-μd。此为单色，窄束(X、γ)射线通过物质时的衰减规律。6.何谓γ射线仪器谱?试分析采用NaI(T1)探测器测得的137Cs的γ射线能谱的全能峰、康普顿散射坪台。答：射线原始能谱是线状谱，而γ谱仪测得的能谱曲