西南科技大学最新原子核物理及辐射探测学_1-10章答案
大学物理第十章原子核物理答案
第16章 原子核物理一、选择题1. C2. B3. D4. C5. C6. D7. A8. D二、填空题1. 171076.1⨯，131098.1⨯2. 2321)(c m m m -+3. 1.35放能4. 9102.4⨯5. 117.86. 2321`c hm m m -+ 7 . 67.5MeV ，67.5MeV/c ，221036.1⨯Hz 8. 121042.2-⨯9. 1.49MeV10. 115kg三、填空题1. 解：设从t =0开始做实验，总核子数为N 0，到刻核子数为N由于实验1.5年只有3个铁核衰变，所以 1<<τt，)1(0τt N N -≈ t =0时，铁核总数为 312740106.31066.1104.6⨯=⨯⨯=-N t =1.5年时，铁核总数为 )1(300τt N N N -≈-=由此解得 313100108.15.13106.3⨯=⨯⨯=-=t N N N τ年设半衰期为T ，则当t =T 时有2/0N N =，由τ/0e t N N =得τ/e 21T = 所以， 31311025.1693.0108.12ln ⨯=⨯⨯==τT 年2. 解：设氢核和氮核的质量分别为N H m m 、，被未知粒子碰撞后速度分别为v H 和v N ； 未知粒子的质量为m , 碰撞前速度为v ，与氢核碰撞后为v 1，与氮核碰撞后为v 2未知粒子与氢核完全弹性碰撞过程满足关系 H H 1v m mv mv +=2H H 212212121v m mv mv += 未知粒子与氮核完全弹性碰撞过程满足关系N N 2v m mv mv += ●2N N 212212121v m mv mv += ❍ 联立 ~❍得 2N N 2H H N H )()(m m m m m m E E ++= 带入数据，可解得 03.1H=m m 由其质量比值可知，未知粒子的质量与氢核的质量十分接近，另由于它在任意方向的磁场中都不偏转，说明它不带电．由此判断该新粒子是中子．3. 解：与第一组α粒子相对应的衰变能为α1α12264.793MeV 4.879MeV 4222A E K A ==⨯=- 与第二组α粒子相对应的衰变能为 α2α22264.612MeV 4.695MeV 4222A E K A ==⨯=- 22686Rn 的两能级差为()α1α2 4.879 4.695MeV 0.184MeV E E E ∆=-=-=光子的能量与此两能级差相对应，所以光子的频率为61919340.18410 1.60218910Hz 4.4510Hz 6.62610E h ν--∆⨯⨯⨯===⨯⨯4. 解：已知14C 的半衰期为5370a. 半衰期T 与衰变常量λ的关系为0.693Tλ= 根据题意，该生物遗骸在刚死亡时，其体内所包含的14C 的放射性活度与现今活着的同类生物体的14C 的放射性活度是相同的，经过了时间t ，14C 的放射性活度减弱为133.3Bq 。
西南科技大学 原子核物理及辐射探测学_1-10章答案
西南科技大学最新原子核物理及辐射探测学_1-10章答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时，它的动能和总能量各为多少？答：总能量()MeV....c vc m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能()MeV c vc m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。
()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M;u .U M045582236043944235236235==试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。
答：最后一个中子的结合能()()()[]MeV.uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+=也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆：()()()()MeV....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。
核辐射物理及探测学思考题
思考题第一章：1、如何用玻粒二象性及相对论关系论述原子核为什么必须由质子－中子组成？2、元素、核素、同位素等的定义有何差别？3、在有关原子核的结合能的概念中，结合能、比结合能、质量亏损、质量过剩之间有什么关系？4、原子核的核力半径与电荷半径其区别在哪里？5、α粒子的核子作用势和中子的核子作用势有什么差别？其库仑势垒的高度各为多少？6、试画出角动量量子数分别为1，2，3时的轨道角动量及其分量的示意图。
7、质子、中子和电子的自旋都为1/2，且已知N-14核的自旋为0，试证明原子核不可能由电子和质子组成，但可以由质子和中子组成。
8、什么是玻色子和费米子，哪一种须遵循泡利不相容原理？光子、中子、质子、电子及α粒子个属于哪一类？第二章：1、放射性衰变服从指数规律，说明衰变常数?的物理意义。
还有哪些参数来描述衰变的快慢，它们的关系是什么？2、多代连续放射性建立暂时平衡和永久平衡的条件是什么？在达到平衡时有什么主要的特点？3、试分析确定远期年代中地质放射性鉴年法的原理。
4、99Mo-99mTc母牛为什么构成暂时平衡系，分析其中tm的物理意义和实用上的重要性。
第三章：1、α衰变与β衰变的衰变能的定义是什么？2、如何由α粒子能量来确定子核的激发态的能级分布？3、如何解释β粒子的连续的能量分布？β衰变的费米理论的核心是什么？试分析在本章3.2例子的β衰变中跃迁的类型。
4、在核激发态的能级跃迁中存在哪两个竞争过程？发生内转换效应的后续过程是什么？内转换系数如何定义？5、如何由电磁辐射的多极性得到γ跃迁的选择定则？。
6、什么是无反冲共振吸收？作为穆斯堡尔核素应满足哪些条件，为什么？第四章：1、核反应过程中服从哪些守恒定则？宇称是否守恒？2、什么是放能核反应和吸能核反应？在吸能核反应中如何求阈能，采用质心系有什么优点？3、什么是Q方程？4、试述核反应截面的定义，并指出截面、微分截面、分截面、总截面及激发曲线之间的关系。
5、核反应的复合核模型的基本要点是什么？如何解释核反应的共振现象和(n,γ)反应的1/v规律？第五章：1、发生自发裂变的条件是什么？裂变能的定义是什么？2、如何来描述重核自发裂变和α衰变的概率的大小？3、由中子引起的诱发裂变中如何区分易裂变核素和非易裂变核素？如何计算阈能核裂变的阈能？4、慢中子的诱发裂变截面（即慢中子与易裂变核的核反应）的1/v规律是什么意义？并指出σ0和v0的物理意义及大小。
核辐射探测学习题参考答案(修改)
第一章射线与物质的相互作用1.不同射线在同一物质中的射程问题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）在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算？解：P12”利用Bethe 公式，也可以推算不同带点例子在某一种吸收材料的射程。
”根据公式：)()(22v R M M v R b ab b a a Z Z =，可求出。
步骤：1先求其初速度。
2查出速度相同的粒子在同一材料的射程。
3带入公式。
2：阻止时间计算：请估算4MeV α粒子在硅中的阻止时间。
已知4MeV α粒子的射程为17.8μm 。
解：解：由题意得 4MeV α粒子在硅中的射程为17.8um 由T ≌1.2×107-REMa，Ma=4得 T ≌1.2×107-×17.8×106-×44()s ＝2.136×1012-()s3：能量损失率计算课本3题，第一小问错误，应该改为“电离损失率之比”。
更具公式1.12-重带点粒子电离能量损失率精确表达式。
及公式1.12-电子由于电离和激发引起的电离能量损失率公式。
代参数入求解。
第二小问：快电子的电离能量损失率与辐射能量损失率计算：()20822.34700700()rad iondE E Z dx dEdx*⨯≅=≈4光电子能量：光电子能量：（带入B K ） 康普顿反冲电子能量：200.511m c Mev =ie hv E ε-=220200(1cos ) 2.04(1cos 20) 4.16160.060.3947(1cos )0.511 2.04(1cos 20)0.511 2.040.06Er Ee Mev m c Er θθ--⨯====+-+-+⨯5:Y 射线束的吸收解：由题意可得线性吸收系数10.6cm μ-=，311.2/pb g cm ρ=12220.6 5.3610/11.2/m pb cm cm g g cmμμρ--∴===⨯质量吸收系数 由r N μσ=*可得吸收截面：12322230.61.84103.2810/r cm cm N cm μσ--===⨯⨯ 其中N 为吸收物质单位体积中的原子数2233.2810/N cm =⨯ 0()t I t I e μ-=要求射到容器外时强度减弱99.9% 0()0.1%0.001t I t e I μ-∴=∴=即t=5In10 =11.513cm6：已知)1()(tι--=e A t f t 是自变量。
核辐射物理及探测学
核辐射物理及探测学习题集第⼀章习题1-1 当电⼦的速度为2.5×108m ·s -1时, 它的动能和总能量各为多少MeV? 1-2 将α粒⼦的速度加速⾄光速的0.95时, α粒⼦的质量为多少u? 合多少g?1-3 t=25℃, p=1.013×105Pa 时, S+O 2→SO 2的反应热q=296.9kJ ·mol -1, 试计算⽣成1molSO 2时体系的质量亏损。
1-4 1kg 的⽔从0℃升温⾄100℃, 质量增加了多少? 1-5 试计算239U, 236U 最后⼀个中⼦的结合能。
已知：()MeV 307.47238,92=?；()MeV 572.50239,92=?；()MeV 916.40235,92=?；()MeV 442.42236,92=?。
1-6 当质⼦在球形核⾥均匀分布时，原⼦核的库仑能为RZ Z e E c 024)1(53πε-=Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m 15105.1-?。
试计算C 13和N 13核的库仑能之差。
1-7 已知：()MeV 125.313,6=?；()MeV 346.513,7=?。
计算C 13和N 13核的结合能之差； 1-8 利⽤结合能半经验公式，计算236U, 239U 最后⼀个中⼦的结合能, 并把结果与1-5题的结果进⾏⽐较1-9 计算K 42原⼦核每⼀个核⼦的平均结合能？1-10利⽤结合能半经验公式计算64Cu, 107Ag, 140Ce, 238U 核的质量, 并把计算值与下列实验值进⾏⽐较, 说明质量公式的应⽤范围。
u Cu M 929756.63)(64=；u Ag M 905091.106)(107=；u Ce M 905484.139)(140=；u U M 050786.238)(238=；1-10利⽤结合能半经验公式计算64Cu, 107Ag, 140Ce, 238U 核的质量, 并把计算值与下列实验值进⾏⽐较, 说明质量公式的应⽤范围。
西南科技大学--最新-原子核物理及辐射探测学-1-10章答案汇编
西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时，它的动能和总能量各为多少？答：总能量()MeV....c vc m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能()MeV c vc m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。
()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M ;u .U M045582236043944235236235== 试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。
答：最后一个中子的结合能()()()[]M e V.uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+=也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆：()()()()MeV....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。
原子核物理辐射探测学期末试题及其答案2
0.2h 0.15h 0.1h
A.增大而减小 B.减小而增大 C.减小而减小 D.不变
0.05h 0 2τ 4τ 6τ 8τ 10τ 12τ
t
____________________________________________________________________________________________ 2009-2010-1 学期 《核辐射探测学》-B 卷 第1页 共2页
E m0 c
2
) tan
。 2
h 1 h (1 cos ) m0 c2
4.康普顿效应中_______的能量与_______的能量及散射角的关系是 Er
5.光电倍增管中，一次闪烁引起的阳极电流脉冲_________。 6.光电倍增管中，_________和_________的关系式是 Y ph
____________________________________________________________________________________________ 2009-2010-1 学期 《核辐射探测学》-B 卷 第2页 共2页
4.用 NaI（Tl）单晶 γ 谱仪测 137Cs 的 662 keV 的 γ 射线，已知光的收集效率 Fph=0.35，光电 子收集效率 gc=1,光阴极的光电转换效率 Qk =0.22，NaI（Tl）晶体相对于蒽晶体的相对发光 率为 230%，又知光电倍增管第一打拿极倍增因子 1 25 ，以后各级为 6，并认为 T 及 l 均为 4%， 试计算闪烁谱仪的能量分辨率。 （Yph=4.3×104 光子/MeV， 不考虑 T 及 l 的影响）
6.单能射线的输出脉冲幅度谱（对小晶体） ，双逃逸峰（ h＞＞2m0 c 2 ）的位置在（
原子核物理实验方法课后习题答案
第一章习题1.设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。
解：051525(,)!5(0;5)0.00670!5(0;5)0.03371!5(0;5)0.08422!NN r r r r NP N N e N P e P e P e ----=⋅=⋅==⋅==⋅= 在1秒内小于或等于2的概率为：(0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++=2. 若某时间内的真计数值为100个计数，求得到计数为104个的概率，并求出计数值落在90-104X 围内的概率。
解：高斯分布公式2222)(22)(2121)(σπσπm n mm n ee mn P ----==1002==σm ===----2222)104(22)(2121)104(σπσπm mm n ee mP将数据化为标准正态分布变量11010090)90(-=-=x 4.010100104)104(=-=x查表x=1，3413.0)(=Φx ，x=0.4，1554.0)(=Φx 计数值落在90-104X 围内的概率为0.49673. 本底计数率是500±20min -1，样品计数率是750±20min -1，求净计数率及误差。
解：tn=σ 本底测量的时间为：min 25205002===bb b n t σ 样品测量时间为：min 35207002===ss s n t σ 样品净计数率为：1min 200500700-=-=-=bb s s t nt n n 净计数率误差为：1min 640-==+=+=b s bb s s t nt n σσσ此测量的净计数率为：1min 6200-±4. 测样品8min 得平均计数率25min -1，测本底4min 得平均计数率18min -1，求样品净计数率及误差。
最新原子物理学第一章习题参考答案
最新原子物理学第一章习题参考答案第一章习题参考答案1.1速度为v 的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角约为10-4rad.要点分析：碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变，并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不动)，注意这里电子要动.证明：设α粒子的质量为M α，碰撞前速度为V ，沿X 方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散射.电子质量用m e 表示，碰撞前静止在坐标原点O 处，碰撞后以速度v 沿φ方向反冲.α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有：222212121v m V M V M e +'=αα（1） ?θααcos cos v m V M V M e +'=（2）?θαsin sin 0v m V M e -'=（3）作运算：（2）×sinθ±(3)×cosθ，得)sin(sin ?θθα+=VM v m e （4）)sin(sin ?θ?αα+='VM V M（5）再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与V ，)(sin sin )(sin sin 22222222θθ?θ?ααα+++=Vm M V M V M e化简上式，得θ??θα222sin sin )(sin em M +=+（６）若记αμM m e=，可将（６）式改写为θ?μ?θμ222sin sin )(sin +=+ （７）视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有)](2sin 2sin [)]sin(2[sin ?θ?μ?θμθ?θ++-=+-d d令0=?θd d ，则sin2(θ+φ)-sin2φ=0即2cos(θ+2φ)sinθ=0（1）若sinθ=0则θ=0（极小）（8）（2）若cos(θ+2φ)=0则θ=90o-2φ（9）将（9）式代入（7）式，有θ?μ?μ2202)(90si n si n si n +=-由此可得183641===αμθM m e sinθ≈10-4弧度（极大）此题得证.1.2 （1）动能为5.00MeV 的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？（2）如果金箔厚1.0μm，则入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几？解：（1）依2cot2θa b =和E e Z Z a 02214πε≡金的原子序数Z 2=79 )(10752.2245cot 00.544.1792cot 42211502m E e Z b o -?=?=?=θπε答：散射角为90o所对所对应的瞄准距离为22.8fm.(2) 要点分析：第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来.90°～180°范围的积分，关键要知道n ，问题不知道nA ，但可从密度与原子量关系找出注意推导出n 值.AN A N A V V V N V N n ρρ==?==)(1mol A A 总分子数，其他值从书中参考列表中找.从书后物质密度表和原子量表中查出Z Au =79，A Au =197，ρAu =1.888×104kg/m 3依：θθπθd a ntNN d si n 22si n16='2162422θθθπππsi n si n d a nt N N d ?=')2(sin 22sin 2)2(22cos 2sin2sin θθθθθθθd d d == θθθθππεππd E Z nt ??=242222sin 162cos 2sin 2)2(2)4e (θθθππεππd E Z nt ??=232222sin 162cos2)2(2)4e (=ππθθθπε242222sin 16)2sin (2sin4)(2π)4e (d E2Z nt注意到：AN A N A V V V N VN n ρρ==?==)(1mol A A 总分子数即单位体积内的粒子数为密度除以摩尔质量数乘以阿伏加德罗常数.222)2(4 )4e nt(E Z ?ππε是常数其值为5-2215-2376-10486.9)5.00792(4π)10(1.44197106.22101.88101.0?= ===ππππθθθθθ232312sin )2sin (22sin 2cosd d I最后结果为：dN’/N=9.6×10-5 说明大角度散射几率十分小.1-3试问4.5MeV 的α粒子与金核对心碰撞时的最小距离是多少?若把金核改为7Li 核，则结果如何?要点分析：计算简单，重点考虑结果给我们什么启示，影响靶核大小估计的因素.解：对心碰撞时+=2csc 12θa r m ，?=180θ时，()a ar m =?+=90csc 12离金核最小距离fm56.505.444.179240221=??===E e Z Z a r m πε若金核改为7Li 核，m<<="">E e Z Z a 02214πε=中，应把E 理解为质心系能E CLC E M m MV M m mM E +=+=221离7Li 核最小距离3.0fm 。
核辐射探测作业答案
<<核辐射探测作业答案>>第一章作业答案 α在铝中的射程3344223.2100.318 3.2100.31840.001572.7R E q αα--=⨯⨯=⨯⨯=4 1.824 1.8213.210()10 3.210()100.001119.39.3P P E R q --=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=3．从重带电粒子在物质中的射程和在物质中的平均速度公式，估算4MeV 的非相对论α粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是匀速的）所需的阻止时间（4MeV α粒子在硅中的射程为17.8㎝）。
解：依题意慢化是均减速的，有均减速运动公式：｛02012t v v ats v t at =-=- ｛002v t av a s==2st v = 依题已知：17.8s R cm α== 由2212E E m v v m αααααα=⇒= 可得：82.5610t s -=⨯这里 2727132271044 1.6610() 6.646510()44 1.60101.38910()m u kg kg E MeV Jv v m s ααα------==⨯⨯=⨯==⨯⨯==⨯4．10MeV 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 的电子穿过铅时，辐射损失率和电离损失率之比是多少？解：由22rad dE z Edx m⎛⎫∝ ⎪⎝⎭()()()()22228222222424221109.10953410 2.958110 1.674954310 1.672648510d d n p dradd e e e n p e erade z E dE m m m m dx dE z E m m m dx m --⨯⎛⎫ ⎪⨯+⎝⎭⇒=====⨯⎛⎫+⨯+⨯ ⎪⎝⎭()()22200.511821681.9022.0571********.511817.6e e rad e iondE E m c z dx dE m c dx ⎛⎫⎪++⨯⎝⎭≈===⨯⎛⎫⎪⎝⎭ 5．能量为13.7MeV 的α粒子射到铝箔上，试问铝箔的厚度多大时穿过铝箔的α粒子的能量等于7.0MeV? 解：13.7MeV 的α粒子在铝箔中的射程1R α，7.0MeV α粒子在铝箔中的射程2R α之差即为穿过铝箔的厚度d由432o 412123342233.210R 0.3183.210)3.21013.70.3187)2.77.3910o o o AlR R E d R R R R cm ααααααααρ----=⨯⨯==-=⨯-=⨯⨯-⨯=⨯和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。
原子核物理辐射探测学期末试题及其答案1
西南科技大学2010-2011-1学期《核辐射探测学》本科期末考试试卷(B卷)课程代码 2 4 3 1 4 0 9 8 0 命题单位国防科技学院辐射防护与环境工程教研室一．填空题（每空2分，共30分）1.带电粒子的射程是指__________________，重带电粒子的射程与其路程_________。
2.根据Bethe公式，速度相同的质子和氘核入射到靶物质中后，它们的能量损失率之比是_________3.能量为2.5 MeV的γ光子与介质原子发生康普顿散射，反冲电子的能量范围为_________，反冲角的变化范围是_________。
4.无机闪烁体NaI的发光时间常数是430 ns，则闪烁体被激发后发射其总光子数目90%的光子所需要的时间是_________。
5.光电倍增管第一打拿极的倍增因子是20，第2~20个打拿极的倍增因子是4，打拿极间电子传输效率为0.8，则光电倍增管的倍增系数为_________。
6.半导体探测器中，γ射线谱中全能峰的最大计数率同康普顿峰的最大计数率之比叫做____。
7.电离电子在气体中的运动主要包括_________、_________、_________。
8.探测效率是指___________与进入探测器的总的射线个数的比值。
9.若能量为2 keV的质子和能量为4 keV的α粒子将能量全部沉积在G-M计数器的灵敏体积内，计数器输出信号的幅度之比是_________。
10.当PN结探测率的工作电压升高时，探测器的结电容_________，反向电流_________。
二．名词解释（每题4分，共16分）1.湮没辐射2.量子效率3.电子脉冲电离室4.分辨时间三．简答题（每题8分，共32分）1.电离室的工作机制？屏栅电离室相比一般的平板电离室有什么优点？2.有机闪烁体中“移波剂”、无机闪烁体中“激活剂”，他们的作用分别是什么？3.简述PIN结探测器的结构和工作原理，和PN结探测器相比它有什么优点？4.气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器各有什么优点？用于α粒子探测的主要是哪类探测器，为什么？四．计算题（共22分）1.一个平面型高纯锗探测器，两端P+区和N+区的厚度均为1 mm，中间高纯锗的厚度为10 mm,则探测器的灵敏体积厚度大约是多少？若灵敏区的电场强度为500 V/cm，电子和空穴的迁移率分别为3800cm2/（V·s）、1900cm2/（V·s），则输出电流信号的宽度范围大约是多少？（12分）2. 能量为1 GeV的质子束垂直射入灵敏区厚度为50 mm的闪烁晶体，若质子在电离室工作气体中的平均能量损失率为60 keV/cm，闪烁体的光能产额为Y=4×104/ MeV，若光子完全到达光阴极，并且平均每4个光子可以在光阴极上打出一个电子，光电倍增管的倍增系数为M=105.试计算光电倍增管输出电荷量的大小；若总的输出电容为C0=100 pF，则输出的电压脉冲的幅度是多少？。
原子核物理及辐射探测学 1-4章答案
第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时，它的动能和总能量各为多少？答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？答：α粒子的静止质量()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量 g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。
()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。
答：最后一个中子的结合能()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆：()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。
西南科技大学 最新 原子核物理及辐射探测学_1-10章答案
西南科技大学原子核物理与辐射探测学1－10章课后习题答案第一章习题答案1-1 当电子得速度为时，它得动能与总能量各为多少？答：总能量；动能1-2、将粒子得速度加速至光速得０、９5时,粒子得质量为多少?答：粒子得静止质量粒子得质量1—4 得水从升高到，质量增加了多少?答：得水从升高到需做功为.1-5 已知：试计算Ｕ－２３9，U-２３6最后一个中子得结合能。
答:最后一个中子得结合能()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+= 也可用书中得质量剩余:()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆=()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别就是由于数据得新旧与给出得精度不同而引起得。
１-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核得库仑能为 RZZeEc0２4）１(53πε−＝ Z 为核电荷数,R 为核半径，0ｒ 取m1５105、1−×。
试计算Ｃ1３与N1３核得库仑能之差.答：查表带入公式得ΔΕ=2、935Me Ｖ1－8 利用结合能半经验公式，计算最后一个中子得结合能,并与１－5式得结果进行比较。
答:()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +⎪⎭⎫ ⎝⎛----=--12312322, 最后一个中子得结合能()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--⋅---+--+=对，代入结合能半经验公式，得到()-⨯⨯-⨯-⨯=-312223692714.023633.18236835.15236,92B=15、８35*236－１８、33＊38、1892-0、714*922＊0、1６18－９２、８0＊６76＊23６－1+１1、２＊0、065=1794、１5７７Me Ｖ()-⨯⨯-⨯-⨯=-123223592714.023533.18235835.15235,92B=15、835*235—1８、33＊38、０８13－0、714*8４64＊0、１620－9２、80＊65０、２５*235-１=1７8７、40１２MeVS n （９2,236)=1７９4、１577—1７87、401２=6、7５6MeV对,，()-⨯⨯-⨯-⨯=-3123223992714.023933.18239835.15239,92B=15、8３5*239-18、３3*３８、5122-0、714＊8464*０、161１—９2、80＊7５6、35＊２3９—1=1８１１、３８23MeV()-⨯⨯-⨯-⨯=-123223892714.023833.18238835.15238,92B=15、8３5＊238－1８、33*38、4０47—0、714*8464＊０、16１4-92、８0＊７2９＊238-1+11、2*0、064８=１8０5、8608MeVS n (９2,239）=1８1１、３８2３－1８05、８6０8=５、5124MeV１-9 利用结合能半经验公式计算核得质量，并把计算值与下列实验值相比较，说明质量公式得应用范围。
核辐射探测习题解答7
<<核辐射探测作业答案>>第一章作业答案α在铝中的射程3423.210(0.2850.005)0.0015(cm)R E E ααα-=⨯+=4 1.824 1.8213.210()10 3.210()100.00111(cm)9.3 2.79.3P P E R q --=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=4． 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： ()()22200.511821681.902 2.0571********.511817.6e e rad e iondE E m c z dx dE m c dx ⎛⎫ ⎪++⨯⎝⎭≈===⨯⎛⎫ ⎪⎝⎭ 5．能量为14MeV 的α粒子射到铝箔上，试问铝箔的厚度多大时穿过铝箔的α粒子的能量等于7.0MeV? 求入射α粒子的能量为多少时，他在铝中的射程为能量为14MeV 的α粒子在铝中射程的一半？解：(1)14MeV 的α粒子在铝箔中的射程1R α，7.0MeV α粒子在铝箔中的射程2R α之差即为穿过铝箔的厚度d由432o 412123342233.210R (0.2850.005)3.210)3.2100.00514)14(0.2850.0057)7)7.8010o o o Al R R E E d R R R R cmαααααααααρ----=⨯⨯=+=-=⨯-=⨯+⨯⨯-+⨯⨯=⨯和 (2) 32o R (0.2850.005)E E ααα=+R 1/R 2 = 1/2 = 3211(0.2850.005)E E αα+ /3222(0.2850.005)E E αα+ E 2 = 9.23 MeV6．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：()()())14()1)1433()4rad ion rad rad ion dE dE dE dX dX dXdE dX dE dXdE dX dE dX -=-+--=--==-(已知得到( 22222)()1600()()116003130.5111(16000.511)30.5111320.9640.51120.453rad e e e ion e e e e e dE E m c dX z dE m c dXE m c z m c z m c MeVE MeV-+≈⨯-+∴⨯===⨯⨯∴=-=-=(又由公式不考虑轨道电子屏蔽时 2222321322232622421()(ln )13732.7 6.0221041327227127(2.8210)[ln ]1370.51136.38101010(4.660.33)2.76/()()357.6430.431600817.6()e e rad e e rad e e e ion z NE E dE r dX m c MeV cmdE E m c z dX dE m c dX---=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯-=⨯⨯⨯⨯-=-+⨯===⨯-根据7 22() 2.76() 6.31/(270.511)13()[][]16000.5111600rad ion e e e dE dE MeV dX MeV cm E m c z dX m c --===+⨯+⨯⨯⨯即 ()()() 2.76/ 6.31/9.07/ion rad dE dE dE MeV cm MeV cm MeV cm dX dX dX∴-=-+-=+= 考虑电子屏蔽时12312232634(1)1()[ln((83))]1371841314 6.02310277.3107.9510[((8313)0.06] 3.03/() 3.03/0.437 6.93() 3.03 6.939.9610/e rad e ion z z NE dE r z dx MeV cm dE dxdE MeV cm dx----+-=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=-===+=≈和7.当快电子穿过厚为0.40㎝的某物质层后，其能量平均减少了25%.若已知电子的能量损失基本上是辐射损失，试求电子的辐射长度。
核辐射探测习题解答6
第一章习题答案1. 计算Po 210放射源发射的α粒子()MeV E 304.5=α 在水中的射程。
答：先求α粒子在空气中的射程cm E R 88.3304.5318.0318.05.15.10=⨯==α由1001A A R R ρρ= 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∑=ii i A n A式中i n 为各元素的原子百分数。
对空气而言，81.30=A ，在标准状态下，33010226.1--⋅⨯=cm g ρ，所以04102.3R AR ρ-⨯=对水而言 21631132=+==∑ii i A n A 在水中的射程m R AR μρ8.2488.32102.3102.3404=⨯⨯⨯=⨯=--2. 已知MeV 1质子在某介质中的电离损失率为A ，求相同能量的α粒子的电离损失率。
答：1611144222222,,=⨯⨯=⋅⋅==pp p ppp ion ion E m z E m z v z v z S S αααααα所以 A S ion 16.=α3. 试计算Cs 137KeV E 662=γγ射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能量。
答： MeV h c m h E e 478.0662.02511.01662.02120max ,=⨯+=+=νν4. 计算Cs 137的γ射线对Al Fe Pb ,,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k ε分别为KeV KeV KeV 559.1,111.7,001.88。
答：Cs 137的γ射线能量为MeV h 662.0=ν，525410625.61371324545Z K ph ⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯==-σσ25321033.1cm Z ⨯⨯=-对Pb ，82=Z ，KeV K 001.88=ε()2235321093.4821033.1cm ph --⨯=⨯⨯=σKeV E e 660.573001.88661.661=-=对Fe ，26=Z ，KeV K 111.7=ε()2255321058.1261033.1cm ph --⨯=⨯⨯=σKeV E e 550.654111.7661.661=-= 对Al ，13=Z ，KeV K 559.1=ε()22753210938.4131033.1cm ph --⨯=⨯⨯=σKeV E e 102.660559.1661.661=-=5.试证明γ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。
核辐射探测习题解答6
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第一章习题答案 1. 计算Po 放射源发射的 α 粒子 ( Eα = 5.304 MeV ) 在水中的射程。
答：先求 α 粒子在空气中的射程 1 R0 = 0.318Eα.5 = 0.318 × 5.3041.5 = 3.88cm210由ρ A R1 = 0 R0 ρ1 A0A = ∑ ni Aii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， ρ 0 = 1.226 × 10 ?3 g ? cm ?3 ，所以 R = 3.2 × 10 ?4 AρR0对水而言 在水中的射程A = ∑ ni Ai =i2 1 1+ 16 = 23 3R = 3.2 × 10 ?4z2 = α 2 vαA2. 已知 1 MeV 质子在某介质中的电离损失率为 A ，求相同能量的 α 粒子的电离损失率。
答： 所以3. 试计算 答：4. 计算 答： 137137ρR0 = 3.2 × 10 ?4 × 2 × 3.88 = 24.8μmz2 ? mp p Ep 4 × 4 1×1 = 16 1S ion,α S ion, pz2 ? m = α α Eα v2 p z2 p S ion.α = 16 A=Cs E γ = 662 KeV γ 射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能量。
Ee,max =hν 0.662 = = 0.478MeV 2 1 + m0 c 2hν 1 + 0.511 2 ×0.662Cs 的 γ 射线对 Pb, Fe , Al 的原子光电吸收截面及光电子能量。
【精品】核辐射探测作业答案
<<核辐射探测作业答案>>第一章作业答案 α在铝中的射程3344223.2100.318 3.2100.31840.001572.7R E q αα--=⨯⨯=⨯⨯=4 1.824 1.8213.210()10 3.210()100.001119.3 2.79.3P P E R q --=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= 3．从重带电粒子在物质中的射程和在物质中的平均速度公式，估算4MeV 的非相对论α粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是匀速的）所需的阻止时间（4MeV α粒子在硅中的射程为17.8㎝）。
解：依题意慢化是均减速的，有均减速运动公式：｛02012t v v ats v t at =-=-｛002v t av a s== 02s t v =依题已知：17.8s R cm α==由2212E E m v v m αααααα=⇒=可得：82.5610t s -=⨯ 这里2727132271044 1.6610() 6.646510()44 1.60101.38910()m u kg kg E MeV Jv v m s ααα------==⨯⨯=⨯==⨯⨯==⨯4．10MeV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 的电子穿过铅时，辐射损失率和电离损失率之比是多少？解：由22raddE zE dx m⎛⎫∝⎪⎝⎭5．能量为13.7MeV 的α粒子射到铝箔上，试问铝箔的厚度多大时穿过铝箔的α粒子的能量等于7.0MeV?解：13.7MeV 的α粒子在铝箔中的射程1R α，7.0MeV α粒子在铝箔中的射程2R α之差即为穿过铝箔的厚度d由432o 412123342233.210R 0.3183.210)3.21013.70.3187)2.77.3910o o o AlR R E d R R R R cmααααααααρ----=⨯⨯==-=⨯-=⨯⨯-⨯=⨯和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。
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Bn 92,239 92,238 n 92,239 47.307 8.071 50.572 4.806MeV Bn 92,236 92,235 n 92,236 40.916 8.071 42.442 6.545MeV
其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。
-92.80*676*236 -1 +11.2*0.065
=1794.1577MeV
B 92,235 15.835 235 18.33 2352 3 0.714 922 235 1 3
92.80
2
235 92 235 1 2
=15.835*235-18.33*38.0813-0.714*8464*0.1620
92.80
2
239 92 236 1 2
=15.835*239-18.33*38.5122-0.714*8464*0.1611 -92.80*756.35*239 -1
=1811.3823MeV
B 92,238 15.835 238 18.33 2382 3 0.714 922 238 1 3
92.80
1-6 当 质 子 在 球 形 核 里 均 匀 分 布 时 ， 原 子 核 的 库 仑 能 为 RZZeEc024)1(53πε - = Z 为核电荷数， R 为核半径， 0r 取 m15105.1- ×。试计算 C13 和 N13核的库仑能之差。
答：查表带入公式得 Δ Ε=2.935MeV
1-8 利用结合能半经验公式，计算 236U ,239U 最后一个中子的结合
对 236U ， Z 92, A 236, N 144 代入结合能半经验公式，得到
B 92,236 15.835 236 18.33 2362 3 0.714 922 236 1 3
92.80
2
236 92 236 1 11.2 236 1 2 2
=15.835*236-18.33*38.1892-0.714*92 2*0.1618
E cm t 4.184 1 100 4.184 10 5 J 。
m
E c2
4.184 105 3.0 108 2
4.65 10 12 kg
1-5 已知： M 238U 238.050786u; M 239U 239.054325u;
M 235U 235.043944u; M 236U 236.045582u
92.80
2
64 29 64 1 11.2 64 1 2 2
2
238 92
235 1 11.2 238 1 2
2
=15.835*238-18.33*38.4047-0.714*8464*0.1614 -92.80*729*238 -1 +11.2*0.0648
=1805.8608MeV
S n(92,239)=1811.3823-1805.8608=5.5124MeV
答：
所求的核的质量应 为相应的原子质 量，已 知为
M A X M Z, A 。
原子核结合能的半经验公式：
B Z,A
aV A aS A2 3
aC Z 2 A 1 3
A asym 2
2
Z A1
BP MeV
其中 aV 15.835MeV ,aS 18.330MeV ,aC 0.714MeV ,asym 92.80MeV ；
西南科技大学 原子核物理与辐射探测学 1-10 章课后习题答案
第一章 习题答案
1-1 当电子的速度为 2.5 108 ms 1 时，它的动能和总能量各为多
少？ 答：总能量
2
E mc
mec 2
1
v2 c
0.511
2
1 2.5 3.0
0.924MeV ；
动能
2
T mec
1
1
2
1
v c
0.413MeV
1-2. 将 粒子的速度加速至光速的 0.95 时， 粒子的质量为多
1-9 利用结合能半经验公式计算 64Cu,107Ag,140Ce,239 U 核的质量，并把
计算值与下列实验值相比较，说明质量公式的应用范围。
M 64Cu 63.929756u ； M 107 Ag 106.905091u ； Mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ140Ce 139.905484u ； M 238U 238.050786u ；
aP A 1 / 2 偶偶核
BP
0
奇 A核
a P A 1/ 2 奇奇核
由结合能进而求核质量 m Z,A 和 M Z ,A ：
m Z , A Z mp A Z mn B Z , A ，
M Z , A m Z , A Zme
对 64Cu ： A 64,Z 29 ，为奇奇核，
B 29,64 15.835 64 18.33 64 2 3 0.714 292 64 1 3
试计算 U-239,U-236 最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能
B n 92,239 M 92,238 mn M 92 ,239 c 2 0.5126uc 2 4.7748M e V Bn 92,236 M 92,235 mn M 92,236 c2 0.007027uc 2 6.5455MeV
少？
答： 粒子的静止质量
m0 M 2,4 2me M 2,4
粒子的质量
2, 4
4
4.0026u
931.4940
m
m0
4.0026 12.8186u 2.128 10 23 g
1 2 1 0.952
1-4 1kg 的水从 00C 升高到 1000 C ，质量增加了多少？
答： 1kg 的水从 00 C 升高到 100 0 C 需做功为
-92.80*650.25*235 -1
=1787.4012MeV
S n(92,236)=1794.1577-1787.4012=6.756MeV
对 239U ， Z 92, A 239, N 147 ，
Sn 92,239 B 92,239 B 92.238
B 92,239 15.835 239 18.33 2392 3 0.714 922 239 1 3
能，并与 1－ 5 式的结果进行比较。
答： B Z , A
aV A aS A 2 3 aC Z 2 A 1 3
2
A asym 2
Z
A 1 BP
最后一个中子的结合能
Sn Z , A M Z , A 1 m n M Z, A c 2
ZM 1,1 A Z 1 mn mn ZM 1,1 A Z mn c2 B Z.A 1 B Z , A B Z,A B Z, A 1