核辐射探测1234章习题答案

A ni Ai
i
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， 0 1.226 10 3 g cm 3 ，所以
R 3.2 10 4
对水而言 在水中的射程
A

R0
A ni Ai
i
2 1 1 16 2 3 3
R 3.2 10 4
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，当电子漂移到位置 （G-）时，在栅极 G 的感应电荷达最大值 Q Ne 。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 R0 C 0 T ； 对电子脉冲电离室，其输出回路的时间常数 T R0 C 0 T 。 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。
4
对脉冲电离室，在满足脉冲工作条件的基础上，即
2 V
1 1 1 n 2 R0 C 0 n R0 C 0
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 r0 很小的区域内，在 r0 区域以外的电子漂 移对信号的贡献完全可以忽略。在 r0 区域内经数量上放大的电子在向丝极飘逸的贡献 大约占 10~15%，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.有一充氩之正比计数器。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
第一章习题答案 1. 计算
Po 放射源发射的 粒子 E 5.304 MeV 在水中的射程。 答：先求 粒子在空气中的射程 1.5 R0 0.318E 0.318 5.3041.5 3.88cm
210
由
R1 A 0 R0 1 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
Cs 的 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 k 分别为 88.001KeV ,7.111KeV ,1.559KeV 。
137
Cs 的 射线能量为 h 0.662 MeV ，
4
5 5 1 25 5 ph K 32 6.625 10 Z 4 4 137 1.33 10 32 Z 5 cm 2 对 Pb ， Z 82 ， K 88.001KeV
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 10 个 粒子射入其灵敏体积并将全部能量损耗于其中。已知 E 5.3 MeV，电离室内充的纯氩气，试求出累计电离室输出的平均电流 I 0 ？ 答案：由
4
I 0 n0 N e 10 4
的相对均方根涨落为何？ 答案：输出直流电压幅度为
I (t ) 、 Q (t ) 、 Q (t ) 以及 Q 、 Q 分别为何？（假定所加电压使电子漂移速度为
10 cm/s，正离子漂移速度为 10 cm/s）。 答案：对平板电离室而言
5 3
I (t )
Neu Neu ； I (t ) (在这里 N 1 )。 d d
1000 2 cm 2 atn V E 2 u 1.37 4.57 10 cm s P 1. 5 s V cm atm
漂移时间 t d u 2 4.57 10 2 4.37 ms 3.计算出如图所示电离室中在(a)、(b)、(c)三处产生的一对离子因漂移而产生的 I (t ) 、
A

z2 p
Leabharlann Baidu
R0 3.2 10 4 2 3.88 24.8m
z2 p mp Ep
2. 已知 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 3. 试计算 答： 4. 计算 答：
137
137
S ion, S ion, p
z2 2 v
2
对（a）： I (t )
eu 0 ； Q t 0 ； Q 0 。 d eu 1.6 10 19 10 3 I (t ) 0.8 10 16 A d 2 I (t ) 0

（ 0 t 2ms ）； （ t 2ms ）。 （ t 2 ms ）； （ t 2ms ）。
ph 1.33 10 32 82 5 4.93 10 23 cm 2
E e 661.661 88.001 573.660 KeV
1
对 Fe ， Z 26 ， K 7.111KeV
ph 1.33 10 32 265 1.58 10 25 cm 2
对（b）： I (t )

4.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
3
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，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
Q t 0.8 10 t Q 0.8 10 16 2 10 3 1.6 10 19 (C ) e
16
eu 1.6 10 19 10 5 0.8 10 14 A （ 0 ~ 10s ） d 2 eu 1.6 10 19 10 3 I (t ) 0.8 10 16 A （ 0 ~ 1ms ） d 2 （ 0 ~ 10s ） Q t 0.8 10 14 t e Q 0.8 10 14 1 10 5 0.8 10 19 (C ) 2 16 （ 0 ~ 1ms ） Q t 0.8 10 t e Q 0.8 10 16 1 10 3 0.8 10 19 (C ) 2 eu 对（c）： I (t ) 0 ； Q t 0 ； Q 0 。 d eu 1.6 10 19 10 5 I (t ) 0.8 10 14 A （ 0 t 20s ）； d 2 I (t ) 0 （ t 20s ）。 14 Q t 0.8 10 t （ t 20s ）； 14 5 19 Q 0.8 10 2 10 1.6 10 (C ) e （ t 20s ）。
2.36
F 0.68 N0
式中 N 0 为入射粒子在灵敏体积内产生的离子对数
E 200 10 3 7.60 10 3 W 26.3 取法诺因子 F 0.3 F 0.68 0.3 0.68 2.36 2.36 2.68 10 2 2.68% N0 7.60 10 3 N 0
5.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 由能量守恒，有
E h ；
动量 P
h 。 c
h Te Te 2m0 c 2 2mc 2
2 m0 c 2 v 1 c
5.3 10 6 1.6 10 19 3.22 10 10 A 26.3
6. 在上题条件下，若选择输出电路之 R0 1010 ， C 0 20 pf ，问该电离室输出电压信号
V I 0 R0 3.22V
输出电压信号的相对均方根涨落
V 1 2 R0 C0 n 1 2 1010 20 10 12 10 4 1.58 10 2 1.58%
2 z m 2 E vp

4 4 11 16 1
S ion. 16 A
Cs E 662 KeV 射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能量。
Ee,max
h 0.662 0.478MeV 2 1 m0 c 2h 1 0.511 2 0.662
E e 661.661 7.111 654.550 KeV 对 Al ， Z 13 ， K 1.559 KeV
ph 1.33 10 32 135 4.938 10 27 cm 2
E e 661.661 1.559 660.102 KeV
2
所以 由此得到电子对的总动量
m
h 2c 2
v h c2
P 2mv
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，这部分能量包括在产生一对离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 由正极表面漂移到负极表面所需时间为何？ 答案：正离子的漂移速度
15.设用正比计数器测 粒子强度，每分钟计数 5×10 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。 答案：真计数率
5
m
n 1 n
5 10 5 5.128 10 5 1 5 min 5 10 1 3 10 6 60
16.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 ；