第一章 辐射源
1、实验室常用辐射源有哪几类?按产生机制每一类又可细分为哪几种?
2、选择放射性同位素辐射源时,需要考虑的几个因素是什么? 答题要点:射线能量、放射性活度、半衰期。
3、252Cf 可作哪些辐射源?
答题要点:重带电粒子源(α衰变和自发裂变均可)、中子源。
4、137Cs 和60Co 是什么辐射源?能量分别为多少? 答题要点:γ辐射源;
137
Cs :0.662MeV 或0.661MeV ; 60
Co :1.17MeV 和1.33MeV ;
第二章 射线与物质的相互作用
1、某一能量的γ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γ强度减为源强的1/1000? 解:
已知μ=0.6cm -1,ρ=11.34g/cm 3,
则由μm =μ/ρ得质量吸收系数μm =0.6/11.34cm 2/g=0.0529 cm 2/g 由 得原子的吸收截面: A m N A
γ
μ
μσρ==
23
232
207
0.0529 6.02101.8191018.19m A A N cm b
γσμ-⎛⎫==⨯ ⎪⨯⎝⎭
≈⨯=
由 得:
()00011
1000ln ln 33ln 10 2.311.50.60.6
I I t I I cm μμ⎛⎫⎛⎫ ⎪
== ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪
⎝⎭==⨯=
或由 得01
()1000
I t I =
时铅容器的质量厚度t m 为: ()()()0003
32111000ln ln
11ln 10ln 100.052933 2.3
ln 100.05290.0529130.435/m m m m I I t I I g cm μμμ--⎛⎫
⎛⎫ ⎪=-=- ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪
⎝⎭
=-=-⨯=
=≈
10、如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线,能否从这一曲线求得d (氘核)与t (氚核)在物质中的射程值?如果能够求得,请说明如何计算? 答题要点:
方式一:
若已知能量损失率,从原理上可以求出射程: 整理后可得:
在非相对论情况下:
()m m t I t I e μ-=0()t I t I e μ-=00
01(/)
R
E E dE R dx dx
dE dE dE dx ===-⎰⎰⎰02
02404πE m v R dE
z e NB
=⎰22E v M =00
24'02πE m E R dE z e NM B
=⎰212
E Mv =
则在能量相同的情况下:
从而得:
方式二:
若已知能量损失率,从原理上可以求出射程: 整理后可得:
在非相对论情况下:
从而得: 在速度v 相同的情况下,上式积分项相同,
则
12、当10MeV 氘核与10MeV 电子穿过铅时,请估算他们的辐射损失之比是多少?当20MeV 电子穿过铅时,辐射损失与电离损失之比是多少? 答题要点:已知辐射能量损失率理论表达式为:
对于氘核而言,m d =1875.6139MeV ;对于电子而言,m e =0.511MeV ,而它们的电荷数均为1,则10MeV 的氘核与10MeV 的电子穿过铅时,它们的辐射损失率之比为:
2
222
22
28
22222
0.5117.42101857.6139d e d e d
e e d Z Z Z m Z NE Z NE m m Z m -==≈⨯
2
22NZ
m E z dx dE S rad
rad
∝⎪⎭⎫ ⎝⎛-=000
01
(/)R E E dE R dx dx dE
dE
dE dx ===-⎰
⎰⎰02
02404πE m v R dE
z e NB =⎰2
1
2
E Mv =
dE Mvdv =2
1
222211R M z R M z =
0302404πv m M
v R dv z e N B
=⎰22
2
22
2a
a a
b a
b b b a
b a b
a b
b a
M R M z z M R M z z M z R R M z ==⋅=⋅⋅2
22
12
2
11M z R R M z =
E e =20MeV 时,在相对论区,辐射损失和电离损失之比有如下表达式:
()()700r
e ZE dE dx dE dx -=
-
则 20MeV 的电子穿过铅时,辐射损失和电离损失之比为:
2082
2.34700
⨯≈
第三章 核辐射测量的统计误差和数据处理
3 本底计数率是10±1s -1,样品计数率是50±2s -1, 求净计数率及误差。
答题要点:
由50±2s -1可知样品的n s =50s -1,σs =2s -1 由10±1s -1可知本底的n b =10s -1,σb =1s -1
则净计数率:11
0(5010)40n s s --=-=
误差:0 2.236σ====
数据结果表示:1
00
(40 2.236)n s σ-±=± 4、样品测量时间为480s ,得平均计数率为25s -1,本底测量时间为240s ,得平均计数率18s -1,求样品的净计数率及误差。
答题要点:
由已知条件1
1
s 480,25;240,18s b b t s n s t s n s --====
得1
10(2518)7s b n n n s s --=-=-=
又
s N
s
s t σσ=====
b B
b
b
t σσ=
=
=
==
由0σ=
得:
0.36σ====≈≈
数据结果表示:
1
00
(70.36)
n s
σ-
±=±
6 某放射性测量中,测得样品计数率约20s-1,本底计数率约为4s-1。
若要求测量误差≤1%,求测量样品和本底的时间各取多少?
答题要点:
由题意可知n s=20s-1, n d=4s-1, υn ≤1℅
由公式:
min2
2
1
1
b n
T
n v
=
⎫
⎪
⎭
可得测量误差υn ≤1℅时实验需要的最小测量时间T min
(
)()(
)()
()
min22
2
2
4
2
11
40.011
40.011
110
27.3min
6.112
40.01 1.528
T s s
s s
≥=
⨯⨯
⨯⨯
==≈
⨯⨯
由
,
s b
t t
==得:
2.236
27.3min27.3min18.9min
3.236
1
27.3min27.3min8.4min
3.236
s
b
t
t
==⨯=
==⨯=。