原子核物理实验方法试卷

原子核物理实验方法试题

一、填空题（每空2分，共20分）

1、带电粒子与物质的相互作用主要有：电离和激发，非弹性碰撞，弹性碰撞

2、电离室工作在饱和区。

3、丫射线同物质的相互作用主要有光电效应，康普顿效应,电子对效应。

4、光子到达光阴极的瞬间至阳极输出脉冲达到某一指定值之间的时间间隔称为渡越时间。

5、误差按其性质可以分为系统误差、随机误差、粗大误差三类。

二、名词解释（每题5分，共20分）

1. 轫致辐射

答：快速电子通过物质时，原子核电磁场使电子动量改变并发射出电磁辐射而损失能量，这种电磁辐射就是轫致辐射。

2. 辐射损伤效应

答：半导体探测器受强辐射照射一段时间以后性能会逐渐变坏，这种效应称为半导体探测器的辐射损伤效应，简称辐射损伤效应。

3. 坪曲线

答：在放射源确定的情况下，探测器输出脉冲计数率随所加工作电压的变化曲线上具有明显的计数坪区，这样的曲线称为坪曲线。

4. 探测器的优质因子

答：探测器的探测效率；的平方与本底计数率的比值，即；2/n b称为探测器的优质因子。

1. 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：对于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。

对于圆柱形正比计数器，雪崩过程仅发生在很小的区域r0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。

2. 试说明G-M管阳极上感应电荷的变化过程。

答: 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，可分为几个阶段：

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。

3. 试说明半导体探测器的工作原理。

答：原理：当带电粒子入射到半导体的灵敏体积内，产生电子一空穴对。电子一空穴对在外电场的作用下分别向两极漂移，于是在输出回路中形成信号。

四证明题（每题10分，共10分）

1•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

、简答题（每题6分，共18分）

1

2

解：（1）康普顿边缘，即最大反冲电子能量

可见，P .P ，过剩的动量必须由原子核带走

五计算题（每题8分，共32分）

1.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。

E s 二 276-0.51仁 2.25MeV

相对位置为：△ E= E e,max — E s= 2.53—2.25= 0.18MeV

（2）次级效应：光电效应（光电峰或全能峰）；康普顿效应（康普顿坪）；电子 对生

成效应（双逃逸峰）。

上述过程的累计效应形成的全能峰；单逃逸峰。以级联过程（如 -等） 为主的和峰。

3.计算24Na 的2.76MeV 射线在Nal （T1）单晶谱仪的输出脉冲幅度谱上， 康普顿边缘与单逃逸峰之间的相对位置。并详细解释 射线在Nal （T1）

闪烁体中可产生哪些次级过程。

证明：对光子能量 由能量守恒，有 2 2

h 、. =T e 亠亠 T e 2m 0c 2mc

c 2

2m °c

hv

e,max =

2

1贬

2h

2.76 0.511 2 2.76

=2.53 MeV

单逃逸峰:

解:

S ion ，工 m p 所以 4 4 11

S ion , p E ：

. 二 16 S ion.：. - 16

A

2•试计算137Cs E =662KeV 射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能 量。 4.若测得样品计数率约为1000cpm 本底计数率约为250cpm 要求净计数率相 对误差

W 1%问所需时间及如何分配最好？

解：由题意知：n s /耳= 1000/250=4 ；

已知匚r,n 乞1%，由Jin 二M 叮 JC.僅/心- 1）'］得也二40m" 由 t s /t b = ； n s / n b = 2，故 t s =26.7 min ，t b =13.3 min 。

解:

E

e,max

hv 1 m 0c 2 2h>

0.662

1 0.511

2 0.662

f

=0.478M

对效应，而在真空中是不可能的

所以

由此得到电子对的总动量

hv m 2 2c

v 」

P 二 2mv 2 h

c