高等电离辐射防护教程 夏益华 习题详解(部分)

1.β射线与物质的相互作用时的射程

①快速电子包括β射线（正电子和电子）和单能电子束。由于电子的静止质量约是α粒子的1/7000，所以与物质的相互作用及在物质中的运动轨迹都与重带电粒子有很大的差异。

②快速电子与物质的相互作用有：（1）与原子的电子发生非弹性碰撞，引起原子的电离和激发；（2）核弹性库伦散射，散射严重；（3）在电子减速或加速的过程中发射电磁辐射（轫致辐射）；（4）正电子或负电子的湮灭。

③虽然电离和激发仍是重要的，但轫致辐射的作用不能随意的忽略。并且在与轨道电子的一次作用中，可以损失相当大份额甚至全部的能量，并显著改变自己的运动方向。

2. 简述γ射线与物质相互作用的主要过程

①X射线和γ射线两种射线性质大致相同，是不带电波长短的电磁波，一般统称为光子。

②γ射线对物质的电离作用：两步作用

初级作用（产生次级电子）：光电效应康普顿效应电子对效应

次级作用：电离效应次级电子使物质原子电离

3. X、γ射线与物质的相互作用

①X、γ射线是一种比紫外线的波长短得多的电磁波，它与物质相互作用时，能产生次级带电粒子（主要是电子）和次级光子，通过这些次级带电粒子的电离、激发把能量传递给物质；

②X、γ射线与物质相互作用，不是通过多次小能量的损失逐渐消耗其能量，而是在一次作用过程中就可能损失大部分或全部能量；

③在0.1 10MeV能量范围内，主要的作用过程是光电效应、康普顿效应和电子对效应；

④X、γ射线在物质中不存在射程的概念。

4. 中子与物质的相互作用

①中子不与原子核外层电子发生作用

弹性散射：运动方向改变

非弹性散射：中子的一部分能量使核激发、产生γ光子

②中子不带电不能直接使原子电离但中子容易进入原子核内同原子核发生作用引起核反应

③穿透力强

随堂作业（第七章）

1、32P的半衰期是14.3 d, 1 g 纯32P的放射性活度是多少贝可(Bq)？

2、在距辐射源某点处，用仪器测得能量为1.50MeV的γ射线的注量率为2.1 ×107（m-2·s-1），计算此点在空气中吸收剂量率。（同例题）

相似：

3、计算距活度为3.7⨯1010Bq的137Cs放射源1米处肌肉组织的吸收剂量率。

解：Eγ(137Cs)=0.66MeV, (μen/ρ)肌肉=0.00324m2kg-1, r=1m,

4、计算活度为3.7 ×108Bq的198Au点源在0.8m远处空气中产生的比释动能率为多少？(书上例7-2)

5、对波长为1.54×10-10m的χ射线，铝的线性吸收系数为132cm-1，铅的线性吸收系数为2610cm-1 ，要和1mm厚的铅层达到同样的屏蔽效果，铅板的厚度应为多大？

6、已知；铝对波长为0.7×10-10m的χ射线的质量吸收系数为0.5m2 · kg-1，铝的密度为2.7×103kg ·m-3。若要使波长为0.7×10-10m的χ射线的强度降低到原来的1/100，铝板应为多厚？

7、将50MV的χ射线源所产生的剂量率减弱108倍所需铅屏蔽层的厚度为多少？（书上例7-4）

[例5]将60Co和137Cs γ源所产生的剂量率减弱104倍所需铅屏蔽层的厚度为多少？

8、计算活度为1Ci的32P β点源在相距30.5cm处的空气中产生的吸收剂量率。相似：

9、假设皮肤表面被32P沾污，沾污程度为3.7⨯104Bq/cm2，求沾污皮肤的吸收剂

量率。

相似：

10、设计一个存放活度为3.7 ×1012Bq 的32P β点状源的容器，假定用有机玻璃做内屏蔽层，铅做外屏蔽层，计算所需有机玻璃与铅层的厚度？（假设离辐射源1m 处的剂量当量率控制水平为7.5μSv/h ）内外层材料若颠倒效果如何？（书上例7-8）

解：

两层屏蔽：一层为低Z 材料：铝或有机玻璃；一层为高Z 材料，铅。应该先低Z 再高Z 。

查附表得：32P β点状源的E max = 1.711 MeV ，Eb = 0.695 MeV ，

有机玻璃的ρ= 1.18 g/cm 3 (或铝的密度ρ= 2.754 g/cm 3)

1、有机玻璃的厚度

因为E max = 1.711 MeV ，3ln 0954.027.10/g 790.0412.0cm E R E ==-

则，有机玻璃的厚度为 d=R 0/ρ = 0.669 cm (或铝的厚度为d=R 0/ρ=0.29cm)

2、铅层厚度：

查表得：有机玻璃的原子序数Z e =5.85，（或铝的原子序数Z e =13）

与Eb 能量相当的γ光子在空气中的质能吸收系数μen /ρ =2.918×10-3 m 2/kg 故未放铅屏蔽层时，离辐射源1m 处的吸收剂量率为：

h /Gy 10397.1r E AZ 104.58D 3en 2b e 14--∙⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=ρμ

又已知设置屏蔽层后，离辐射源1m处的剂量当量率控制水平为H(•)0= 7.5×10-6Sv/h

且光子的W R=1，H(•)=D(•)，

故，K= 1.397×10-3/7.5×10-6 =186.3

差表得，所需铅层厚度为4.98cm