第五章 电磁波的辐射 1. 若把麦克斯韦方程组的所有矢量都分解为无旋的(纵场)和无散的(横场)两部分,写出E 和B 的这两部分在真空中所满足的方程式,并证明电场的无旋部分对应于库仑场。 解: 首先将电磁场分成两部分: (1) (2)(3)L T L T L T E E E B B B J J J ?=+?=+??=+? 其中角标L 表示纵场角标T 表示横场。所以有: ????????? ??=??=??=??=??=??=??T ) 9(0 )8(0)7(0 )6(0)5(0 )4(0 T T L L L J B E J B E 将 （1）（3） 代入电荷守恒定律有: 0)(0=??++???=??+??T t J J t J L ρρ （10） 由（9）得:
0L J t ρ???+=?? 将（1）（2）（3）代入真空中的麦氏方程组得 ()(11) ()()(12)()0(13) ()(14) 000000E E L B B L E E L t B B L E E L B B J J L L t t ρεμμμεμε? ??+=?T ???+?T ??+=-?T ?? ???+=?T ? ???T ??+=+++?T T ??? 由(11) 及(7)式得: 0ερ =??L E (15) 由(13)及(8)式得: 0B L =?? (16) 由（5）、（16）及横场定义（8）知0L B = 将(16)及(4)式代入(12)得 t B E ??- =??T T (17) 将(5)式代入(10)式得: 0)(0=????+??L L E t J ε 0L (E )0L J t ε????+=? (18) 由（8）式及（4）式得
一、名词解释（每名词3分，共24分） 半衰期：放射性核素数目衰减到原来数目一半所需要的时间的期望值。 放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A＝ｄN/dt。 射气系数：在某一时间间隔内，岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值，即η*= N1/N2×100%。 原子核基态：处于最低能量状态的原子核，这种核的能级状态叫基态。 核衰变：放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核，并伴随放出射线的现象。 α衰变：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程成为α衰变 衰变率：放射性核素单位时间内衰变的几率。 轨道电子俘获：原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。 衰变常数：衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量，指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率。线衰减系数：射线在物质中穿行单位距离时被吸收的几率。 质量衰减系数：射线穿过单位质量介质时被吸收的几率或衰减的强度，也是线衰减系数除以密度。 铀镭平衡常数：表示矿（岩）石中铀镭质量比值与平衡状态时铀镭质量比值之比。 吸收剂量：电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm，吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。 平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。 碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量。 核素:具有特定质量数，原子序数和核能态，而且其平均寿命长的足以已被观察的一类原子 粒子注量：进入单位立体球截面积的粒子数目。 粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量 能注量：在空间某一点处，射入以该点为中心的小球体内的所有的粒子能量总和除以该球的截面积 能注量率：单位时间内进入单位立体球截面积的粒子能量总和 比释动能：不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能总和 剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和 同位素:具有相同的原子序数，但质量数不同，亦即中子数不同的一组核素 照射量：X=dq/dm，以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度 照射量率：单位质量单位时间内γ射线在空间一体积元中产生的电荷。 剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值 同质异能素：具有相同质量数和相同原子序数而半衰期有明显差别的核素 平均寿命：放射性原子核平均生存的时间.与衰变常熟互为倒数。 电离能量损耗率：带电粒子通过物质时，所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量 平衡含量铀：达到放射性平衡时的铀含量 分辨时间: 两个相邻脉冲之间最短时间间隔 康普顿边:发生康普顿散射时，当康普顿散射角为一百八十度时所形成的边 康普顿坪：当康普顿散射角为零到一百八十度时所形成的平台 累计效应:指y光子在介质中通过多次相互作用所引起的y光子能量吸收 边缘效应: 次级电子产生靠近晶体边缘，他可能益处晶体以致部分动能损失在晶体外，所引起的脉冲幅度减小 和峰效应: 两哥y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更大的脉冲，其对应能量为两个光子能量之和 双逃逸峰：指两个湮没光子不再进行相互作用就从探测器逃出去 响应函数: 探测器输出的脉冲幅度与入射γ射线能量之间的关系的数学表达式 能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数 探测效率：表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲1. 峰总比:全能峰的脉冲数与全谱下的脉冲数之比 峰康比:全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比
红外辐射温度计原理 辐射温度计属非接触式测温仪表，是基于物体的热辐射特性与温度之间的对应关系设计而成。其特点为：测温范围广，原理结构复杂；测量时，感温元件不与被测对象直接接触，不破坏被测对象的温度场；通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度；但不能直接测被测对象的真实温度，且所测温度受物体发射率、中间介质和测量距离等因素影响。 1.红外热辐射测温原理 自然界一切温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。 红外辐射温度计的工作原理是基于四次方定律，通过检测物体辐射的红外线的能量，推知物体的辐射温度。在红外热辐射温度传感器中，作为测量元件的热电堆将红外线的能量转换为热电，经过信号处理后作为检测信号输出。 2.红外热辐射测温仪结构 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。 图2‐49为红外辐射温度计的外观及工作原理。被测物体的辐射线由物镜聚焦在受热板上。受热板是一种人造黑体，通常为涂黑的铂片，当吸收辐射能以后温度升高，由连接在受热板上的热电偶、热电阻或热敏电阻测定。 通常被测物体是灰体，以黑体辐射作为基准进行刻度标定，已知被测物体的黑度值，灰体辐射的总能量全部被黑体所吸收，这样它们的能量相等，但温度不同。 辐射温度计在工业生产中的应用 辐射温度计在现代工业生产中的应用较为广泛，尤其是冶金、铸造、医疗、食品等行业，
第一章作用于人体的电离辐射 1、天然本底照射的类型： 主要有宇宙辐射、宇生放射性核素辐射、原生放射性核素辐射（陆地辐射）(源自百度百科) 2、各种类型的放射性核素致成人年有效剂量：（数据源自课件，与往年数据有异） 1)天然辐射（总计）：2.4mSv 宇宙射线：0.38mSv 宇生放射性核素：0.01 mSv （14C是12μSv，22Na是0.15μSv，3H是0.01μSv，7Be是0.03μSv ）原生放射性核素：外照射0.46mSv，内照射（Rn除外）0.23 mSv 氡及其子体： 1.2 mSv（室内:1.0mSv；室外:0.095mSv） 吸入照射：1.26 mSv，食入照射0.29mSv 2)人工辐射源：医学照射（X射线诊断）：0.4mSv 大气层核试验：0.005mSv 切尔诺贝利核电站事故：0.002mSv 核能发电0.0002mSv 人工辐射源对职业人员的照射年有效剂量：0.6mSv 3、人类活动增加的辐射： 磷酸盐加工（对居民产生的剂量贡献最大）、金属矿石加工、铀矿开采、锆砂、钛色素生产、化石燃料、石油和天然气提取、建材、钍化合物、废金属工业、含铀的矿物质存放 4、被确定为职业照射的人类活动增加的辐射是：机组人员所受的宇宙辐射 5、新建房屋和已建房屋，氡及其短寿命子体的浓度限值是多少？ 关注的是222Rn，年平均值为400Bq/立方米，新建住房年平均值≦100Bq/立方米，已建住房年平均值≦200Bq/立方米 6、理解天然辐射和人工辐射 天然辐射源：自然界存在的能释放出放射线的物质 人工辐射源：人工生产的能释放电离辐射的装置或经加工提炼的天然辐射源 7、理解地球辐射带、地磁纬度效应 地球辐射带指地球周围空间大量高能带电粒子的聚集区，又称为Vallen辐射带 地磁纬度效应：在赤道有最小的辐射强度和剂量率，而接近地磁两极处则最大 8、何为宇生放射性核素和原生放射性核素 宇生放射性核素：宇宙射线与大气层粒子相互作用产生的放射性核素，如3H、7Be、14C 及22Na等。 原生放射性核素：自地球形成以来就存在于地壳中的放射性核素。如40K、238U系、232Th 系 9、理解确定性效应和随机性效应 确定性效应：效应的发生存在剂量阈值，效应的严重程度与剂量有关的一类辐射效应。如放射性皮肤损伤、生育障碍。 随机性效应：效应的发生不存在剂量阈值，发生几率与剂量成正比，严重程度与剂量无关的一类辐射效应。主要指致癌效应和遗传效应。 第二章辐射防护目的与三原则 10、放射卫生防护的三项基本原则是什么，以及它们之间的关系？
红外测温方法的工作原理及测温仪 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1 常用测温方法对比 测温方法 温度传感器 测温范围（°C ） 精度（%） 接触式 热电偶 -200～1800 0.2～1.0 热电阻 -50～300 0.1～0.5 非接触式 红外测温 -50～3300 1 其它 示温材料 -35～2000 <1 1 红外测温仪的工作原理及特点 1.1 黑体辐射与红外测温原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 exp 251-= -T c c T P b λλλ （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度； c 1、c 2—辐射常数。
“核辐射测量方法”思考题 一、名词解释 1.核素 2.半衰期 3.碰撞阻止本领 4.平均电离能 5.粒子注量 6.粒子注量率 7.能注量 8.能注量率 9.比释动能 10.吸收剂量 11.剂量当量 12.辐射量 13.同位素 14.放射性活度 15.照射量 16.剂量当量指数 17.射气系数 18.α衰变 19.核衰变 20.同质异能素 21.轨道电子俘获 22.半衰期 23.平均寿命 24.电离能量损耗率 25.衰变常数 26.伽玛常数 27.平衡铀含量 28.分辨时间 29.轫致辐射 30.康普顿边 31.康普顿坪 32.累计效应 33.边缘效应 34.和峰效应 35.双逃逸峰
36.响应函数 37.衰变率 38.能量分辨率 39.探测效率 40.峰总比 41.峰康比 42.能量线性 43.入射本征效率 44.本征峰效率 45.源探测效率 46.源峰探测效率 47.俄歇电子 48.线衰减系数 49.光电吸收系数 50.质量衰减系数 51.光电截面 52.原子核基态 53.铀镭平衡常数 54.放射性活度 55.碰撞阻止本领 56.离子复合 57.光能产额 58.绝对闪烁效率 59. 二、填空 1.天然放射性钍系列的起始核素是其半衰期是。 2.天然放射性铀系列的起始核素是其半衰期是。 3.铀系、钍系和锕铀系中的气态核素分别是、和； 其半衰期分别是、和。 4.α射线与物质相互作用的主要形式是和。 5.β射线与物质相互作用的主要形式是、和。 6.天然γ射线与物质相互作用的主要形式是、和 7.β衰变的三种形式是、和。 8.形成电子对效应的入射光子能量应大于MeV。 9.用γ能谱测定铀、钍、钾含量，一般选择的γ辐射体是、和； 其γ光子的能量分别是、和。 10.β－衰变的实质是母核中的一个转变为。
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
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？ 带电粒子源 快电子源： β衰变 内转换 俄歇电子 重带电粒子源： α衰变 自发裂变 非带电粒子源 电子辐射源：伴随衰变的辐射、湮没辐射、伴随核反应的射线、轫致辐射、特征X 射线 中子源：自发裂变、放射性同位素（α，n ）源、光致中子源、加速的带电粒子引起的反应 2、选择辐射源时，常需要考虑的几个因素是什么？ 答：能量，活度，半衰期。 3、252Cf 可做哪些辐射源？ 答：重带点粒子源（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 电离损失：入射带电粒子与核外电子发生库仑相互作用，以使靶物质原子电离或激发的方式而损失其能量 作用机制：入射带电粒子与靶原子的核外电子间的非弹性碰撞。 辐射损失：入射带电粒子与原子核发生库仑相互作用，以辐射光子的方式损失其能量。 作用机制：入射带电粒子与靶原子核间的非弹性碰撞。 能量歧离：单能粒子穿过一定厚度的物质后，将不再是单能的，而发生了能量的离散；这种能量损失的统计分布，称为能量歧离。 引起能量歧离的本质是：能量损失的随机性。 射程：带电粒子沿入射方向所行径的最大距离。 路程：入射粒子在物质中行径的实际轨迹长度。 入射粒子的射程：入射粒子在物质中运动时，不断损失能量，待能量耗尽就停留在物质中，它沿原来入射方向所穿过的最大距离，称为入射粒子在该物质中的射程。 重带电粒子与物质相互作用的特点： 1、主要为电离能量损失 2、单位路径上有多次作用——单位路径上会产生许多离子对 3、每次碰撞损失能量少 4、运动径迹近似为直线 5、在所有材料中的射程均很短 电离损失： 辐射损失： 快电子与物质相互作用的特点： 1、电离能量损失和辐射能量损失 2、单位路径上较少相互作用——单位路径上产生较少的离子对 3、每次碰撞损失能量大 4、路径不是直线，散射大 ?? ???242ion 0dE 4πz e -=NZB dx m v ()()??rad ion dE/dx E Z dE/dx 800 2 22NZ m E z dx dE rad ∝??? ??-21m S rad ∝E S rad ∝2 NZ S rad ∝
电磁场与电磁波总结 第一章 一、矢量代数 A ?B =AB cos θ A B ?=AB e AB sin θ A ?(B ?C ) = B ?(C ?A ) = C ?(A ?B ) ()()()C A C C A B C B A ?-?=?? 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++l e e e d x y z 矢量面元=++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系?=e e e x y z ?=e e e y z x ?=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元dz d d dV ?ρρ= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e z z z ρ??ρ ρ? 3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r e θr d θ + e ?r sin θ d ? 矢量面元d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元?θθd drd r dV sin 2= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e r r r θ? θ??θ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 =?? A S S d Φ 0 lim ?→?=??=??A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 = ?? A l l d Γ max n 0 rot =lim ?→???A l A e l S d S 3. 计算公式 ????= ++????A y x z A A A x y z 11()z A A A z ?ρρρρρ?????=++????A 22111()(sin )sin sin ????=++????A r A r A A r r r r ? θθθθθ? x y z ? ????= ???e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρ? ρ?ρρ ?ρ?????=???e e e A 21s i n s i n r r z r r A r A r A ρ?θθθ?θ??? ??=???e e e A 4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理 ?=??? ?A S A S V d dV ?=?????A l A S l S d d 四、标量场的梯度 1. 方向导数与梯度 00()()lim ?→-?=??l P u M u M u l l cos cos cos ????= ++????P u u u u l x y z αβγ cos ??=?e l u u θ grad ????= =+????e e e +e n x y z u u u u u n x y z 2. 计算公式 ????=++???e e e x y z u u u u x y z 1????=++???e e e z u u u u z ρ?ρρ? 11sin ????=++???e e e r u u u u r r r z θ? θθ 五、无散场与无旋场
红外线测温仪原理及应用 摘要：测量温度的方法有很多种，温度计大致可以分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表两类。其中接触式的有我们熟悉的液体式温度计，热电偶式温度计和 热电阻式温度计等等。 关键词：红外线测温辐射光纤 众所周知，温度是供热，供燃气，通风及空调系统中最重要的参数之一。尤其在热工测量过程中，温度的精准程度往往是决定实验成败的关键。因此，一个精确度高的测温仪器在工程中是必不可少的。因此本文就温度测量工具中的红外线测温仪的原理及应用进行一些介绍。 一，红外测温的理论原理 在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75μm~100μm的红外线。他最大的特点是在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质称为黑体，并设定他的反射系数为1，其他的物质反射系数小于1，称为灰体，由于黑体的光谱辐射功率P(λＴ)与绝对温度T之间满足普朗克定。说明在绝对温度T下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λＴ)。根据这个关系可以得到图1的关系曲线，从图中可以看出： （1)随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。 （2)随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左)，并且满足维恩位移定理，峰值处的波长与绝对温度T成反比，虚线为处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。 （3)辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵敏度高），抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。 二，红外线测温仪的原理
第五章测量误差的基本知识 单选题 1、引起测量误差的因素概括起来有以下三个方面（B）。 A.观测者、观测方法、观测仪器 B.观测仪器、观测者、外界因素 C.观测方法、外界因素、观测者 D.观测仪器、观测方法、外界因素 2、测量误差来源于（A）。 A.仪器、观测者、外界条件 B.仪器不完善 C.系统误差 D.偶然误差 3、用测回法测水平角，盘左盘右角值相差1°是属于（ D ）。 A.系统误差 B.偶然误差 C.绝对误差 D.粗差 4、测量记录时，如有听错、记错，应采取（C）。 A.将错误数字涂盖 B. 将错误数字擦去 C. 将错误数字划去 D.返工重测重记 5、真误差是观测值与（A ）之差。 A.真值 B.观测值与正数 C.中误差 D.相对误差 6、真误差为观测值与（C）之差。 A.平均 B.中误差 C.真值 D.改正数 7、钢尺的尺长误差对距离测量产生的影响属于（B ）。 A.偶然误差 B.系统误差 C.偶然误差也可能是系统误差 D.既不是偶然误差也不是系统误差 8、下列误差中（A）为偶然误差。 A.照准误差和估读误差 B.横轴误差 C.水准管轴不平行与视准轴的误差 D.指标差 9、尺长误差和温度误差属（B）。 A.偶然误差 B.系统误差 C.中误差 D.粗差 10、用名义长度为30 m的钢尺量距，而该钢尺实际长度为30.004 m，用此钢尺丈量AB两点距离，由此产生的误差是属于（C）。 A.偶然误差 B.相对误差 C.系统误差 D.绝对误差 11、水准尺向前或向后方向倾斜对水准测量读数造成的误差是（B）。 A.偶然误差 B.系统误差
C.可能是偶然误差也可能是系统误差 D.既不是偶然误差也不是系统误差 12、普通水准尺的最小分划为1cm，估读水准尺mm位的误差属于（A）。 A.偶然误差 B.系统误差 C.可能是偶然误差也可能是系统误差 D.既不是偶然误差也不是系统误差 13、由于钢尺的不水平对距离测量所造成的误差是（ B ）。 A.偶然误差 B.系统误差 C.可能是偶然误差也可能是系统误差 D.既不是偶然误差也不是系统误差 14、经纬仪对中误差属（A） A.偶然误差 B.系统误差 C.中误差 D.容许误差 15、衡量一组观测值精度的指标是（A）。 A.中误差 B.相对误差 C.平均误差 D.容许误差 16、在距离丈量中衡量精度的方法是用（B）。 A.绝对误差 B.相对误差 C.标准差 D.中误差 17、工程测量中的最大误差一般取其中误差的（A ）。 A.2倍 B.1倍 C.3倍 D.以上都不是 18、中误差反映的是（A）。 A.一组误差离散度的大小 B.真差的大小 C.似真差的大小 D.相对误差的大小 19、基线丈量的精度用相对误差来衡量，其表示形式为（A）。 A.平均值中误差与平均值之比 B.丈量值中误差与平均值之比 C.平均值中误差与丈量值之和之比 D.以上全不对 20、对三角形进行5次等精度观测，其真误差（闭合差）为：+04″；-03″；+01″；-02″；+06″，则该组观测值的精度（B）。 A.不相等 B.相等 C.最高为+01″ D.最低为-02″ 21、某基线丈量若干次计算得到平均长为540m，平均值之中误差为±0.05m，则该基线的相对误差为（C）。 A.0.0000925 B.1/12000 C.1/10000 D. 1/9000 22、下面是三个小组丈量距离的结果，只有（D）组测量的相对误差不低于1/5000的要求。 A.100m±0.025m B.250m±0.060m C.150m±0.035m D.200m±0.040m
成都理工大学学年 第一学期《核辐射测量方法》考试试题 参考答案与评分标准 一、名词解释（每名词3分，共18分） 1. 探测效率：探测效益率是表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲计数之间关系的重要物理参数。 2. 衰变常数：衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量，指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率。 3. 吸收剂量：电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm，吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。 4. 平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。 5. 放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A＝ｄN/dt。 6.碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量。 二、填空题（每空0.5分，共9分） 1.α射线与物质相互作用的主要形式是电离和激发。 2.铀系气态核素是222Rn；其半衰期是 3.825d。 3.用γ能谱测定铀、钍、钾含量，一般选择的γ辐射体是214Bi 、208Tl 和40K；其γ光子的能量分别是 1.76MeV 、 2.62MeV和 1.46MeV。 4.β＋衰变的实质是母核中的一个质子转变为中子。 5.放射性活度的单位为：Bq；照射量率的单位为：C/kg*s；能注量率的单位为 W/m2。 6.β射线与物质相互作用方式主要有电离与激发、轫致辐射和弹性散射。
三、简要回答下列问题（每题6分，共36分） 1.简述NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸以及对谱线的影响。 解答：当γ光子在晶体内发生光电效应时，原子的相应壳层上将留一空位，当外层电子补入时，会有特征X射线或俄歇电子发出（3分）。若光电效应发生在靠近晶体表面处时，则改特征X射线有可能逃逸出探测晶体，使入射光子在晶体内沉淀的能量小于光子能量，光子能量与在晶体内沉淀能量即差为特征X射线能量（2分）。因此，使用Na(Tl)晶体做探测器时，碘原子K层特征射线能量为38keV，在测量的γ谱线上将会出一个能量比入射γ射线能量小28keV的碘特征射线逃逸峰（2分）。随着入射射线能量增加和探测晶体体积的增大，NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸峰会逐渐消失。（2分） 2.画出γ能谱仪的基本框图，并说明各个部分的作用。 图（3分） 闪烁体和倍增管是探测器部分，用于将γ射线的能量转化为可以探测的电信号。前置放大器是将信号进行一定倍数的放大。主放大器是将信号转化微可以供多道脉冲幅度分析器使用的信号。多道脉冲幅度分析器将信号转化成数字信号。微机对采集的信号进行软件的处理。（3分） 3.随着入射γ射线能量的变化，γ射线与物质相互作用的主要效应所占比例如何变化？ 解答：伽马射线与物质相互作用的主要形式是光电效应、康普顿效应和电子对效应。随着入射伽玛射线能量的变化，三种效应所占比例是不同的。低能光子与物质作用的主要形式是光电效应（2分）；随着射线能量增大，光电效应所占比例逐渐降低，康普顿效应所占比例增加，成为射线与物质作用的主要形式（2分）。当入射光子能量大于1.02MeV，将存在形成电子对效应的几率，并随着能量的继续增大，电子对效应所占的比例会逐渐增大；而康普顿效应和光电效应所占比例逐渐降低。电子对效应是高能量光子与物质作用的主要的作用形式。（2分） 4.简述半导体探测器的工作原理。 解答：半导体探测器工作时，在搬半导体P区和N区加反向电压，使空间电荷电场增强。电子和空穴分别向正负两级扩散，使得探测器灵敏区的厚度增大。（3分）当探测的射线进入
核数据处理理论知识 核辐射测量数据特征：随机性（被测对象测量过程）局限性混合型空间性 数据分类：测量型计数型级序型状态型名义型 精度：精密度正确度准确度 统计误差：核辐射测量中，待测物理量本身就是一个随机变量。准确值为无限次测量的平均值，实际测量为有限次，把样本的平均值作为真平均值，因此存在误差。 变量分类：（原始组合变换）变量 误差来源：（设备方法人员环境被测对象）误差 误差分类：系统误差随机误差统计误差粗大误差 放射性测量统计误差的规律答：各次测量值围绕平均值涨落二项分布泊松分布高斯分布 精度的计算，提高测量精度的方法？答：采用灵敏度高的探测器增加放射源强度增加测量次数延长测量时间减少测量时本底计数 放射性测量中的统计误差与一般测量的误差的异同点？答：不同点：测量对象是随机的，核衰变本身具有统计性，放射性测量数据间相差可能很大。测量过程中存在各种随机因素影响。相同点：测量都存在误差。 样本的集中性统计量？答：算术平均值几何平均值中位数众数（最大频数） 样本的离散性统计量？答：极差方差变异系数或然系数算术平均误差 单变量的线性变换方法？答：1.标准化变换 2.极差变换 3.均匀化变换 4.均方差变换 单变量的正态化变换方法？答：标准化变化角度变换平方根变换对数变换 数据网格化变换的目的？答：1.把不规则的网点变为规则网点 2.网格加密 数据网格变换的方法？答：1.插值法（拉格朗日插值三次样条插值距离导数法方位法）2.曲面拟合法（趋势面拟合法趋势面和残差叠加法加权最小二乘拟合法） 边界扩充的方法有哪些？答：拉格朗日外推法余弦尖灭法偶开拓法直接扩充法补零法 核数据检验目的：1.帮助检查测量系统的工作和测量条件是否正常和稳定，判断测量除统计误差外是否存在其它的随机误差或系统误差2.确定测量数据之间的差异是统计涨落引起的，还是测量对象或条件确实发生了变化引起的 变量选择的数学方法：几何作图法（点聚图数轴）相关法（简单相关系数逐步回归分析秩相关系数）秩和检验法 谱数据处理—问答题谱的两大特点？答：1.放射性核素与辐射的能量间存在一一对应关系2.放射性核素含量和辐射强度成正比 谱光滑的意义是什么？方法有哪些？答：意义1.由于核衰变及测量的统计性，当计数较小时，计数的统计涨落比较大，计数最多的一道不一定是高斯分布的期望，真正峰被湮没在统计涨落中2.为了在统计涨落的影响下，能可靠的识别峰的存在，并准确确定峰的位置和能量，从而完成定性分析，就需要谱光滑3.由于散射的影响，峰边界受统计涨落较大，需要谱光滑方法算术滑动平均法重心法多项式最小二乘法其他（傅里叶变换法） 寻峰的方法有哪些？答：简单比较法导数法对称零面积变换法二阶插值多项式计算峰位法重心法拟合二次多项式计算峰位法 峰面积计算的意义和方法？答：1）峰面积的计算是定量分析的基础。2）知道了特征峰的净峰面积，就可以计算目标元素的含量线性本底法（科沃尔沃森Sterlinski）峰面积法单峰曲面拟合法 谱的定性分析、定量分析的内容？答：定性：确定产生放射性的核素或元素定量：峰边界的确定峰面积计算重锋分析含量计算 核辐射测量特点：核辐射是核衰变的产物核辐射的能量具有特征性核素的含量与特征辐射的
核辐射测量方法 葛良全 周四春 成都理工大学核技术与自化工程学院 2007．8
前言 本讲义旨在缓解我院“核工程与核技术”专业人才培养计划调整后尚无专业教材的状况。主要内容有核辐射测量基础知识、射线与物质相互作用、核辐射测量的单位、核辐射防护知识、γ射线测量方法、β射线测量方法、α射线测量方法、X射线荧光测量方法、核辐射测量统计学与误差预测等。该讲义可作为“核工程与核技术”和“辐射防护与环境保护”专业的核辐射测量方法课程的教材，也可作为“测控技术与仪器”、“勘查技术工程”和“地球化学”（铀矿地质勘探方向）等本科专业的教学参考书，以及“核科学与技术”学科专业研究生教学的参考书。 本讲义相关内容主要从以下几本参考书的有关内容编辑： [1]章晔，华荣洲、石柏慎编著，放射性方法勘查，原子能出版社，1990 [2]葛良全，周四春，赖万昌编著，原位X辐射取样技术，四川科学技 术出版社，1997 [3]格伦敦F 诺尔著（李旭等译），辐射探测与测量，原子能出版社， 1984。 [4]复旦大学、清华大学、北京大学，原子核物理实验方法，北京，原 子能出版社，1985 [5]李星洪等编，辐射防护基础，北京，原子能出版社，1982 [6]吴慧山，核技术勘查，北京，原子能出版社，1998 [7]王韶舜，核与粒子物理实验方法，北京，原子能出版社，1989
1 第1章 放射性方法勘查的基本知识 1.1 原子和原子核 1.1.1 原 子 原子是构成自然界各种元素的最基本单位，由原子核及核外轨道电子(又称束缚 电子或绕行电子)组成。原子的体积很小，直径只有10－ 8cm 左右，原子的质量也很小， 例如氢原子质量为1.67356×10－ 24g ，铀原子的质量为3.951×10-22g 。原子的中心为原子核，它的直径比原子的直径小得多，为n·10-13～n ·10-12(cm)，但它集中了原子的绝大部分质量。例如氢原子由原子核和一个束缚电子组成，其结构示于图1-1，氢核的质量为1.67×10-24g ，而束缚电子的质量仅 为9.1×10-28g ，两者的比值近似为1/1840。对 于原子序数较大的原子，这个比值更小些。例如，铀原子92个绕行电子的总质量和原子核质量之比为1/4717。 原子核带正电荷，束缚电子带负电荷，两者所带的电荷量相等，符号相反，因此原子本身呈中性。当原子吸收外来的能量，使轨道上的电子脱离原子核的吸引而自由运动时，原子便失去电子而呈现电性，成为正离子。 原子中束缚电子按一定的轨道绕原子核运动，相应的原子处于一定的能量状态。对一种原子来说，它的绕行电子的数目和运动轨道都是一定的，因此每一个原子只能处于一定的，不连续的一系列稳定状态中。这一系列稳定状态，可用相应的一组能量W i 表征，W 称为原子的能级。处于稳定状态的原子，不放出能量。当原子由较高能级W 1跃迁到较低的能级W 2时，相应的能量变化△W 即W 1一W 2，以发射光子的形式释放出来，此时光子的能量为： 21W W hv ?= 式中，h ——普朗克常数，等于6.6262×10-34J·s ； v ——光子的频率。 将某种原子发射的各种频率的光子按波长排列起来，便构成了该种原子的发射 图1-1 氢原子核结构示意图 10-13cm 10-8cm
1 红外测温仪的工作原理及特点 1.1 黑体辐射与红外测温原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1exp 2 51-=-T c c T P b λλλ （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度； c1、c2—辐射常数。
式（1）说明在绝对温度Τ 下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为Pb(λΤ)。根据这个 图1 黑体辐射的光谱分析 从图1中可以看出： (1)随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。 (2)随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动(向左)，并满足维恩位移定理T *λm = 2897.8 μm *K ，峰值处的波长λm 与绝对温度Τ 成反比，虚线为λm 处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。 (3)辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高(灵敏度高)，抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。 根据斯特藩—玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb(Τ)与温度Τ 的四次方成正比， 即： ()4 T T P b σ= (2) 式中，Pb(T)—温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能，称为总辐射
剂量当量：是用适当的修正因数对吸收剂量进行修正，使得修正后的吸收剂量更好地和辐射所引起的有害效应联系起来。定义为在组织内所关心的一点上的吸收剂量D 、品质因数Q 、修正因子的三项乘积。 这组辐射物理量适用于度量在各种介质中的各种射线。 吸收剂量与照射量的关系：空气辐射场的X 或γ射线，可通过下式将照射量X 换算为吸收剂量D ： 其中：g 表示发生韧致辐射而逃逸出去的能量（未发生电离产生离子对）；W 为平均电离能；e 为电子电量。 2、简要说明放射性物质的常用重量单位及其适用对象，常用 的活度单位及其适用对象，常用的含量单位有哪些？ 放射性物质的重量（常将重量和质量称呼一致）单位常用的有克、千克，适用长寿核素；常用的活度单位有Bq 、Ci ，适用长寿和短寿核素。固体物质中放射性核素的含量单位有：克/克、克/100克（%）、克/吨（g/t ）、ppm ；液体或气体物质中放射性核素的含量单位有：g/L, mg/L ，Bg/L,Bg/m3。 3、说明放射性活度与射线强度的区别。 放射性活度：指单位时间内发生衰变的原子核数目。射线强度：放射源在单位时间内放出某种射线的个数。 4、放射性核素的活度经过多少个半衰期以后，可以减少至原 来的15%、7%、0.1%？ 根据： ， 依次类推。 5、采用两种方法计算距一个活度为1居里的60Co 放射源一米远处的伽玛射线照射量率（注： 60CO 每次衰变放出能量为1.17MeV 和1.33MeV 的光子各一个，在空气中的质量吸收系数为2.66×10-3m2/Kg ）。 解法一（查表法）： 查表知 解法二（物理法）： 6、简述外照射防护的基本原则和基本方法，以及内照射防护 的最根本方法。 外照射防护基本原则：尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受照射N Q D H ??=W e g D W e g dm dE dm dQ X ?-=?-==)1()1(2/12 ln T =λt T t e A e A t A 2/121ln )0()0()(==-λ2/121 ln 3.0ln )0()0(15.02/1T t e A A t T =?=118-2 1 11218102 109.25)1(10503.2107.31------????≈????????=Γ ?=s kg C m s Bq kg m C Bq R A X 24R E An πψγ γ= 118-19123261102109.2585.3310602.11066.2)1(1415926.3410)33.117.1(107.314------????≈????????+???= ???? ??=???? ??=s kg C eV kg m m eV s W e R E An W e X a en a en Ｃρμπρμψγγ