核技术与应用习题

一．有一样品,用14MeV快中子做活化分析,通过16O(n,p)16N(σ=0.09b)反应,分析其中的16O,但样品中含有19F,亦可通过19F(n, α)16N(σ=0.057b)生成16N,同时知道19F还可以通过19F(n, p)19O(σ=0.02b)生成19O。实验中照射样品300s,冷却10s，=7.4s）1754 KeV 的γ射线（分支比为0.24，内转换系数为0.57）60s，测16N （T

1/2

得16N 峰面积记数为1985，再测量19O（T

=30s）1356 KeV的γ射线（分支比为

1/2

0.54，内转换系数为0.78）60s，得峰面积记数为1054。现已知中子通量密度为5⨯109中子/cm2*s,探测器效率为0.3，19F丰度100%，16O丰度99.7%。请你计算样品中16O含量为多少克。（20分）

解：16O→16N和19F→16N的16N的总计数1985

19F→19O的19O的计数1054

由19O计数求得19F含量，从而求出19F对16N计数的贡献，从16N计数1985中减去19F对16N计数的贡献，则是由16O生成的16N的计数，从而可以求出16O 的含量，

由公式

带入相关的数据可求出W

=5.678×10-4克

F

则由5.678×10-4克19F生成的16O计数

N=

带入数据得N=982

1985-982=1003 则16O含量W

带入相关数据得出为：

O

=3.1×10-4克

W

O

2.在玻璃碳基体上，用真空喷镀法镀上一层10nm厚的Au（M=197）元素，以4MeV的粒子入射，假设在入射和出射路径上的能损均为10KeV，在散射角为170度方向放置一探测器，那么在道宽为1.6KeV的多道谱仪中背散射谱中Au 峰的宽度是多少?

答：k=0.9225

E1=E0×k=4×0.9225=3.69Mev

E2=(4-0.01)×0.9225-0.01=3.6708Mev

△E=E1-E2=3.69Mev-3.6708Mev=19.2Kev

所以Au峰的宽度是：19.2/1.6≈12道

3、已知一种煤灰分仪所用的2种放射源是241Am和60Co，假设皮带空载时

探测器输出的241Am的信号是I

0ˊ，输出的60Co的信号是I

"，Iˊ是有煤时探测

器输出的241Am的信号， I"是有煤时探测器输出的60Co的信号，μ

m

是碳的质量

吸收系数，μ

w

是所要测的元素或化合物（灰分）的质量吸收系数，并且假设在中能区质量吸收系数与材料原子序数无关，请推导煤灰分含量的表达式。

解：重质量吸收系数 ut=uw×cw+um×cm 其中cw为灰分含量，cm为碳的含量 cw+cm=1

所以 ut=uw×cw+um×（1-cw） (1)

对60

o

c

"

"0

"

1

ln

I

x I

μ

ρ

⎛⎫

= ⎪

⋅⎝⎭

对241

m

A'0'

'

1

ln

I

x I

μ

ρ

⎛⎫

= ⎪

⋅⎝⎭

令

'

" '

ln

"

ln

u

I

I

R

I

I

⎛⎫

⎪

⎝⎭

=

⎛⎫

⎪

⎝⎭

由（1）式可得：''''

()

w m w m

c

μμμμ

=-⨯+；""""

()

w m w m

c

μμμμ

=-⨯+

推出：

'''

'

"'''

()

()

w m w m

u

w m w m

c

R

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μμμ

μ

μμμμ

-⨯+

==

-⨯+

整理可得：

"'

"'"'

()()

m m

w

w m w m

R

c

R

μ

μ

μμ

μμμμ

-

=

---

考虑到中能区质量吸收系数与原子序数无关有：

"'0

w m

μμ

-=

所以

"'

"'

()

m m

w

w m

R

cμ

μμ

μμ

-

=

-－/(－)

4、如图所示, 0点为钍射气220Rn释放点, ,小闪烁室a和b的容积为均为V c ，探测效率均为ε，计数率分别为CPMa和CPMb,2点至3点之间(包含可调容器)的容积为V k，220Rn的衰变常数为λ，设气体的流动是稳定层流状态，请推导管道流量Q测量的表达式？（10分）