核辐射探测习题解答6doc.docx

1、核辐射探测习题解答6doc第一章习题答案1.计算mpo放射源发射的a粒子(Ea = 5.304MeV)在水中的射程。答：先求a粒子在空气中的射程=0.318 咪=0.318x5.304*5 = 3.88cmrtiR = P.P J a。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y=z ni vai式中q为各元素的原子百分数。对空气而言，五 =3.81,在标准状态下，, =1.226xKTg.cmT,所以R = 3.2x104 匝P对水而言Va = = 2，- 3 3在水中的射程R = 3.2x 10 4 Ro = 3.2x 1()Tx2

2、x3.88 = 24.8P2.已知IMeV质子在某介质中的电离损失率为A,求相同能量的a粒子的电离损失率。ion.aS E.p所以3.试计算137Cs Ey=662KeV J射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能量。答:” hv 0.662 八 T7E = / = ; = 0.478MeV l + moc2/2hv 1 + 0.511/2x0.6624.计算Os的y射线对Pb,Fe,Al的原子光电吸收截面及光电子能量。从中可得到什么 规律性的启迪？已知曲 分别为 88.001KeV,7.111KeV,L559KeV。答：137Cs的y射线能量为hv = Q.662MeV ,4 =| =|xV3

3、2x= 1.33x1032 xZ5cm对 Pb, Z = 82, eK = SS.QQlKeV晚=1.33x103x(82)5 =4.93xl(r K 顷 2E =661.661-88.001 = 573.660KeV对 Fe, Z = 26, sK =7.111&V(yph =1.33x10Fx(26)5 = 1.58x1025 ch?Ee = 661.661 -7.111 = 654.550KeV对如，Z =13, sK =1.559KeVbph = 1.33x10-32 x(13)5 =4.938x10 272Ee =661.661 1.559 = 660.102KeV5.试证明y光子只

4、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Y光子能量 Ey = hv ；由能量守恒，有由此得到电子对的总动量 P = 2mv = -hvc可见，P 厂（t）、Q*。）、/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，+,、 Neu+ . Neu ，、/ （0 = ； I （0 = （在;里 N =1）。d d对(a) : I- (t) = . = 0 ； Q = 0 ； Q = 0 o; = 1.6x1O1O3=o8io.16ad 2M) = oQ+(t) = 0

5、.8xl016 xtQ+ =0.8x10* x2x03 =L6xl(T%C) = e” l/、eiT 1.6x10-19x105 no n_14 4X寸(b) : I (f) 0.8 x 10 Ad 2五= 1.6x104103 =08须一脂 d 2Q-(f) = 0.8xl0f xrQ =0.8x 10* x 1x10 5 = 0.8x 10 19(C) = je+(0 = O.8xlO16xrQ+ = 0.8x 10 xlx 10 3 = 0.8x 10 19(C) = |对(c) : / + (?) = eU = 0 : Q*(f) = 0； Q+ 0 o d eiT 1.6xlO19x

6、lO5 no n_14 .I Q)= =0.8x10 Ad 2E = oQ+(f) = 0.8xl(rFQ+ =0.8x10* x2x10 5 =1.6x10-3(0 = e4.(0 t 2ms ) o(f 2ms ) o(0lOps)(0 1ms )(0 10|is )(0 1ms )(0 1 20|is ) o(t 20|is ) o画出下列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

7、，如输出为负极 性，则电流方向向下。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 + Vo.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10个a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,电离室内充的纯氧气，试求出累计电离室输出的平均电流70 = ?答案：由_ 5 3 x 106I。=nn-N-e = 104 x xl.6xl019 =3.22xW10Ao o 26.36.在上题条件下，若选择输出电路之7?0 =1010/2, Co = 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

8、改V =I0R0 =3.22V输出电压信号的相对均方根涨落vv = l/2R0C0n = 71/2xlO10 x20xl0-12 xlO4 =1.58xl0-2 = 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（3 + ）方位产生，即 离子对产生于紧靠近极板B的位置，生成N个离子对。此时，G上的感应电荷为0。 当电

9、子由极板B向栅极G漂移过程中，G上感应电荷逐渐增加，当电子漂移到位置（G-）时，在栅极G的感应电荷达最大值Q+ = Neo由于栅极不会俘获漂移电子， 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别是什么？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广 R0C0 T11.累计电

10、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基础上，即, 1 11V； = n 2RoCon R0C0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贡献，但在圆柱形正比计数器中输出 电荷却主要是正离子的贡献，这是什么原

11、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贡献，由于为圆柱形的电场非均匀 性，决定了其输出脉冲幅度基本与电离发生的位置不灵敏。对圆柱形正比计数器中，雪崩过程仅发生在很小的区域内，在区域以外的电子漂 移对信号的贡献完全可以忽略。在区域内经数量上放大的电子在向丝极飘逸的贡献 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贡献。14.有一充赢之正比计数器。试计算用它来测定200keV之能量时，所能达到的最佳分辨 率。答案：正比计数器的能量分辨率r| = 2.36式中而o为入射粒子在灵敏体积内产生

12、的离子对数-E 200xlO3 N 尸= =7.60 xlOW 26.3取法诺因子尸= 0.3C F 1-U.UO - c I 0.3 + 0.68 - VC2 -小 Ti 2.36 = 2.36 2.68 x 10 2.68%No7.60xl0315.设用正比计数器测a粒子强度，每分钟计数5X105个。假如该正比计数器之分辨时间为3微秒，试校正计数损失。5xl05答案：真计数率m = = = 5.128xl05 / .1F 1-1x3x106 /min6016.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*

13、的过程，均可导致有 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2.电荷交换过程中A+ +M M + +A + hv , AT在距阴极表面5xlO-scm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，可分为儿 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.p G-M管能否探测/射线？ a G-M管能否探测射线。答案：两者都是可以的，因为Y射