核辐射探测1234章习题答案

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 ) 、
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
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 ）。
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
A

z2 p
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
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 R0.5 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
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
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%
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 ）。
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
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
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
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
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
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
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
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。
2
所以 由此得到电子对的总动量
m
h 2c 2