核辐射测量原理-第1-3章-作业答整理

第一章 辐射源

1、实验室常用辐射源有哪几类？按产生机制每一类又可细分为哪几种？

2、选择放射性同位素辐射源时，需要考虑的几个因素是什么？ 答题要点：射线能量、放射性活度、半衰期。

3、252Cf 可作哪些辐射源？

答题要点：重带电粒子源（α衰变和自发裂变均可）、中子源。

第二章 射线与物质的相互作用

1、某一能量的γ射线在铅中的线性吸收系数是0.6cm -1，它的质量吸收系数和原 子的吸收截面是多少？按防护要求，源放在容器中，要用多少厚度的铅容器才能 使容器外的γ强度减为源强的1/1000？ 解：

已知μ=0.6cm -1，ρ=11.34g/cm 3，

则由μm =μ/ρ得质量吸收系数μm =0.6/11.34cm 2/g=0.0529 cm 2/g 由 得原子的吸收截面: 23232207

0.0529 6.02101.8191018.19m A A N cm b

γσμ-⎛⎫==⨯

⎪⨯⎝⎭

≈⨯=

A m N A

γ

μ

μσρ==

由 得01

()1000

I t I =

时铅容器的质量厚度t m 为： ()()()000332

111000ln ln

11ln 10ln 100.052933 2.3ln 100.05290.0529130.435/m m m m I I t I I g cm μμμ--⎛⎫

⎛⎫ ⎪=-=- ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪

⎝⎭

=-=-⨯==≈ 或由 得：

()00011

1000ln ln 33ln 10 2.311.50.60.6

I I t I I cm μμ⎛⎫

⎛⎫ ⎪

== ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪

⎝⎭==⨯=

10、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）在物质中的射程值？如果能够求得，请说明如何计算？ 答题要点：

若已知能量损失率，从原理上可以求出射程： 整理后可得：

在非相对论情况下：

在能量相同的情况下：

从而得：

12、当10MeV 氘核与10MeV 电子穿过铅时，请估算他们的辐射损失之比是多

2

122

2

211R M z R M z =00

01(/)R

E E dE R dx dx

dE dE

dE dx ===-⎰⎰⎰02

02404πE m v R dE

z e NB

=⎰22E v M =0024'02πE m E

R dE z e NM B

=⎰212

E Mv =2

22

12

211

M z R R M z =0

()m m t I t I e μ-=0()t

I t I e μ-=

少？当20MeV 电子穿过铅时，辐射损失与电离损失之比是多少？ 答题要点：已知辐射能量损失率理论表达式为：

对于氘核而言，m d =1875.6139MeV ；对于电子而言，m e =0.511MeV ，而它们的电荷数均为1，则10MeV 的氘核与10MeV 的电子穿过铅时，它们的辐射损失率之比为：

2

222

22

28

22222

0.5117.42101857.6139d e d e d

e e d Z Z Z m Z NE Z NE m m Z m -==≈⨯

E e =20MeV 时，在相对论区，辐射损失和电离损失之比有如下表达式：

()()700r

e ZE

dE dx dE dx -=

-

则 20MeV 的电子穿过铅时，辐射损失和电离损失之比为：

2082

2.34700

⨯≈

第三章 核辐射测量的统计误差和数据处理

3 本底计数率是10±1s -1，样品计数率是50±2s -1, 求净计数率及误差。 答题要点：

由50±2s -1可知样品的n s =50s -1,σs =2s -1 由10±1s -1可知本底的n b =10s -1,σb =1s -1 则净计数率：1

10(5010)40n s s --=-=

误差：0 2.236σ==

==

数据结果表示：1

00

(40 2.236)n s σ-±=± 4、样品测量时间为480s ，得平均计数率为25s -1，本底测量时间为240s ，得平均计数率18s -1，求样品的净计数率及误差。 答题要点：

由已知条件1

1

s 480,25;240,18s b b t s n s t s n s --====

2

22NZ

m E z dx dE S rad

rad

∝⎪⎭⎫ ⎝⎛-=

得1

10(2518)7s b n n n s s --=-=-=

又

s N

s

s t σσ=====

b B

b

b

t σσ=

=

=

==

由0σ= 得：

00.36

σ====≈≈ 数据结果表示：1

00(70.36)n s σ-±=±

6 某放射性测量中，测得样品计数率约20s -1，本底计数率约为4s -1。若要求测量误差≤1%，求测量样品和本底的时间各取多少？ 答题要点：

由题意可知n s =20s -1, n d =4s -1, υn ≤1℅ 由公式：

min 2

21

1b n T n v =

⎫⎪⎭

可得测量误差υn ≤1℅时实验需要的最小测量时间T min

(

)(

)

(

))

()min 2

2

2

2

4

2

1

1

40.011

40.011

1

1027.3min 6.11240.01 1.528

T s s s s ≥

=

⨯⨯

⨯⨯

==≈⨯⨯

由

,

s b t t =

=

得：