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第七章 X射线荧光测量方法射线荧光测量方法
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
1 X射线的本质与特点射线的本质与特点
X射线是波长极短的电磁波。波长在10－9～10－7cm。射线是波长极短的电磁波波长在10 波长极短的电磁波。 cm。
λ小能量高
电磁辐射谱
λ大能量低
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7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
具有波－粒二象性。具有波－粒二象性。
E=h ν , ν =c / λ
波动性光速、反射、折射、偏振、相干散射波长单位：10－10m 12400(eV ) E= λ (10 10 m) 微粒性能量、电离、光电吸收、非相干散射能量单位：eV
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
2 X荧光的产生荧光的产生
两步： 1）入射粒子与原子发生碰撞，从中逐出一个内层电子，此时原子处于受激状态。 2）随后(10-12～10-14s)，原子内层电子重新配位，即原子中的内层电子空位由较外层电子补充，两个壳层之间电子的能量差，就以X射线荧光的形式释放出来。
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
3 莫塞莱定律
1 1 Ex = RhC(Z αn ) (
2 2 ) n2 n1
2
式中an－与内壳层电子数目有关的正数。与内壳层电子数目有关的正数。式中射线，对K系X射线，n1=1，n2=2，an=1；系射线，，；射线，对L系X射线，n1=2，n2=3，an=3.5。系射线，，。上式表明，特征射线能量与原子序数的平方成正比射线能量与原子序数的平方成正比。上式表明，特征X射线能量与原子序数的平方成正比。莫塞莱定律的意义：奠定了利用特征X射线能量确定莫塞莱定律的意义：奠定了利用特征射线能量确定待测元素的理论依据。待测元素的理论依据。
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
4 X谱线系的产生谱线系的产生
3d5/2 3d3/2 2P3/2 2P1/2 2S1/2 2P3/2 2P1/2 2S1/2
M
跃迁定则: 跃迁定则△l =±1 ±△j = 0,±1 ±
L K
L线系线系 K线系线系
1S1/2
特征X射线能级图解特征射线能级图解不同线系X射线的强度比不同线系射线的强度比 K：L：M＝100：10：1 ：：＝：：
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
5 俄歇效应与荧光产额
1）俄歇效应在某些情况下，较外层（在某些情况下，较外层（如L层）层电子向K 层跃迁时层跃迁时, 电子向K层跃迁时,多余的能量不是以特征X射线形式放出射线形式放出, 是以特征射线形式放出,而直接给予同一层(仍为L层的某个电子, 给予同一层(仍为层)的某个电子, 这个电子就脱离原子的束缚, 这个电子就脱离原子的束缚,成为自由电子。自由电子。这种效应称为俄歇效这个电子称为俄歇电子。应，这个电子称为俄歇电子。
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
5 俄歇效应与荧光产额
2）荧光产额荧光产额：形成电子空位后产生特征射线的几率射线的几率。荧光产额：形成电子空位后产生特征X射线的几率。荧光产额分为K层荧光产额。荧光产额分为层、L层、M层荧光产额。层层荧光产额 K层荧光产额定义为：层荧光产额定义为：层荧光产额定义为
ωK
∑(n =
K i
)
NK
=
nKα1 + nKα 2 + nKβ1 + NK
NK－为单位时间内，K层形成的电子空位数；为单位时间内，层形成的电子空位数层形成的电子空位数； (nK)i－为单位时间内 i 射线发射的光子数。射线发射的光子数。 L 层、M层荧光产额定义与层类似。层荧光产额定义与K层类似层层荧光产额定义与层类似。
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.1 X射线荧光的产生与莫塞莱定律射线荧光的产生与莫塞莱定律
5 俄歇效应与荧光产额
3）荧光产额经验公式
ω = A+ BZ + CZ3 1ω
常数 A B C 不同壳层系数值ωK ωL -0.03795 -0.1107 0.03426 0.01368
-0.1163×10-5 × -0.2177 ×10-5
1 4
ωM -0.00036 0.00386
-0.20101×10-6 ×
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.2 X射线激发源射线激发源
1 放射性同位素源
1）放射性同位素源选择基本考虑能量考虑：以单能，略大于被激发核素K层结合能能量考虑：以单能，略大于被激发核素K 为最好；如不得已激发L 为最好；如不得已激发L 层，也应以略大于被激发核层结合能为好。素L层结合能为好。半衰期足够长。半衰期
足够长。适当的几何形状，较高的源活度。适当的几何形状，较高的源活度。
放射性同位素源有两类：源射线源。放射性同位素源有两类：γ源、X射线源。射线源
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.2 X射线激发源射线激发源
1 放射性同位素源
2）γ射线源γ射线源是利用放射性核素衰变时产生的射线。射线源是利用放射性核素衰变时产生的γ射线射线源是利用放射性核素衰变时产生的射线。常用γ射线源是常用射线源是241Am，57Co。，。
241Am是α辐射体，在发生衰变时伴随发衰变。辐射体，衰变时伴随发γ衰变是辐射体在发生α衰变时伴随发衰变。 241Am发射发射59.56keV和26.4keV两种射线。可用于激发两种γ射线发射和两种射线。
24～38元素线，56～92元素线。半衰期～元素元素K线元素L线半衰期433年。～元素年
57Co是辐射的射线能量为：121.9keV和136.3keV。可用于是辐射的γ射线能量为是辐射的射线能量为：和。
激发Au、激发Au、W、Hg、Pb、Th、U。半衰期：270天。 Hg、Pb、Th、半衰期：270天
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.2 X射线激发源射线激发源
1 放射性同位素源
3） X射线源 X射线源是利用放射性核素衰变时产生的射线轰击源中的靶射线源是利用放射性核素衰变时产生的射线轰击源中的靶物质，使其产生X射线。物质，使其产生射线。射线常用X射线源是常用射线源是238Pu，55Fe。，。α射线轰击234U 使其产生特征射使其产生特征X射线：ULα1(13.6keV)、ULβ2(16.42keV)、ULβ1(17.22keV)、、、、 ULγ1(20.16keV) 。半衰期年。半衰期86年可用于激发24～35元素可用于激发24～35元素K线，56～92元素L线。元素K 56～92元素元素L
238Pu通过衰变成234U，通过α衰变成通过，
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.2 X射线激发源射线激发源
2 低功率射线管低功率X射线管
实验表明，电子被加速后，实验表明，电子被加速后，当它轰击到物体上时就能产生出X射线。射线。产生X 产生X射线必须具备三个基本条件：三个基本条件： 1）电子源；电子源； 2）高速电子流；高速电子流； 3）靶。
阴极玻璃壳电子束靶
灯丝 X 射线
阳极
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.3 X射线荧光定量分析基本方程射线荧光定量分析基本方程
1 一般方程
假设样品为无限大的光滑平面，密度为ρ，厚度为X，目标元素分布均匀且含量为C。激发源为单一能量的光子源，能量为E0，初级射线和特征X射线均为平行射线束，与样品表面的夹角分别为α和β。若样品表面上初级射线的照射量率为 I0，则初级射线束在深度为Ix处的照射量率为：
激发源、样品、探测器间几何位置图
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.3 X射线荧光定量分析基本方程射线荧光定量分析基本方程
1 一般方程
因而初级射线束在通过薄层dx层时减少的照射量率为：
样品中目标元素A的某一能级q所吸收的能量为：
则
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.3 X射线荧光定量分析基本方程射线荧光定量分析基本方程
1 一般方程
在dx体积中受激发的原子数nqdx为
单位面积的dx层中能够发射A元素q系i谱线的原子数为
若A元素q系i谱线的能量为Ex，则在4π立体角内，从单位面积dx 层内发射出来的次级谱线i (即特征X射线或荧光)的能量为：
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.3 X射线荧光定量分析基本方程射线荧光定量分析基本方程
1 一般方程
位于R处并垂直于出射线的单位截面积上的能量
在R处的探测器在单位时间内记录到的特征X射线计数为：
将上式对x从0到X(有限厚样品)求积分，即得：
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.3 X射线荧光定量分析基本方程射线荧光定量分析基本方程
2 特殊情况下的方程
1) 中等厚度样品中心源或环状源激发装置下，激发源和探测器十分靠近，甚至部分重叠，因而对样品而言，入射角α和出射角β都接近于直角，即：
于是上式简化为
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.3 X射线荧光定量分析基本方程射线荧光定量分析基本方程
2 特殊情况下的方程
2) 厚层样品ρX→∞，指数项→ρX→∞，指数项→0，于是有
采用标准样品进行相对测量时有
当标准与待测样品基体成分一致时，成分一致时，可据此求出样品含量。样品含量。
7.1 X射线荧光法定性与定量分析原理
7.1.3 X射线荧光定量分析基本方程射线荧光定量分析基本方程
2 特殊情况下的方程
3) 薄层样品若样品的质量厚度ρX甚小，以至于（0+x) ρX<<1。于是有
I K= K I0 CA ρ x
在中心源和环状源激发装置下，源初级射线在无限大、无限厚的光滑平面的均匀样品上产生的散射射线的照射量率（Is）为：
7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.1 概述
影响原位X辐射取样误差的因素除了仪器误差与计数的统计误差、被测物质的基体效应外，还有物理状态和化学状态等有关的干扰因素，主要反映在以下几方面： 1)被测物质物
理状态的变化引起原位X辐射取样的误差。物理状态主要表现在，目标元素和干扰元素的分布不均匀性、颗粒度的变化、测量介质表面的凹凸不平、密度与湿度的变化和偏析现象等。
2)表面污染物引起X荧光辐射线取样的误差。常见的表面污染物有粉尘、水汽和大气尘埃等。
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7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.2 基体效应及其校正
1 基体效应的实质
目标元素特征X射线照射量率不但与待测元素有关，而且射线与被测物质作用也与待测元素有关。所以应该说，基体就是整个待测样品，它包括非待测元素和待测元素在内的全部组分。基体效应是射线与不同化学组成的物质发生相互作用造成的。
不同基体时Ni-KX射线计数率与含Ni 含量关系曲线形状
7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.2 基体效应及其校正
2 基体效应的校正
1）实验校正法（稀释法、薄试样法、增量法、列线图法、补偿法、辐射体法(又称透射校正法、发射吸收法)、内标法和散射修正法(这是一种特别的内标法) ） 2）数学校正方法（以数学模型为特征，基本上可分为两类，即经验系数法和基本参数法）
7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.2 基体效应及其校正
3 不平度效应及校正
X取样中岩壁表面形态分类与取样位置示意图 (a)凸型；(b)凹型；(c)平整型;(d)、(e)、(f)凹凸型 1，探测器；2，支撑螺钉；3，中位面；
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7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.2 基体效应及其校正
4 不均匀度效应与校正
1）颗粒度效应
粉末样品CuKX射线照射量率随颗粒度的变化激发源：238Pu(16.5keV)；η=0.5；1-理论曲线；2-实验结果
7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.2 基体效应及其校正
4 不均匀度效应与校正
2）矿化不均匀效应
矿化不均匀效应影响示意图（a）原位X辐射取样结果偏低，（b）原位X辐射取样结果偏高 1.测点 2.矿脉 3.围岩 4.取样区域
7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.2 基体效应及其校正
5 水分的影响与校正
水分对原位X辐射取样结果的影响，主要表现在两个方面：1）水份对初级射线和次级射线(特征X 射线和散射射线)的吸收；2）水分对初级射线的散射。吸收的结果，使得仪器记录的目标元素特征X射线的计数率减小，而散射的结果，使散射峰计数率增高，本底增大。
不同品级铁样品水份影响结果
7.2 X射线荧光分析干扰因素及其校正
7.2.2 基体效应及其校正
6 粉尘的影响与校正
当围岩粉尘覆盖在矿石表面时，主要是吸收初级和次级射线(特征X射线和散射射线)，使取样结果偏低；而矿层粉尘则主要造成污染。当矿层粉尘吸附在矿化地段或者围岩井壁上时，取样结果是矿层粉尘中目标元素与井壁岩(矿)石中目标元素的平均含量；若粉尘较厚，则主要是矿层粉尘中目标元素的含量，造成取样结果偏高的假象。消除粉尘影响的有效方法是，在原位X辐射取样工作前，对岩矿、石表面进行清洗。这是保证取样结果准确、可靠的必要工作程序之一。
7.3 X测量的应用
7.3.1 X荧光测量在矿产资源勘查中的应用荧光测量在矿产资源勘查中的应用
异常群及钻孔分布图 1-BaＸ荧光异常；2-SrX荧光异常; 5-未见矿孔位置及编号; 6-见矿孔位及编号 HLZ地区AsＸ荧光成果图
7.3 X测量的应用
7.3.1 X荧光测量在矿产资源勘查中的应用荧光测量在矿产资源勘查中的应用
Ⅱ号矿体上不同元素（Ｘ荧光异常）的垂直剖面
根据各个指示元素原生异常中心在空间上的相对位置确定元素的分带序列： Sr－Ba－Sb－Hg－As－Au－Pb－Ag－Cu －Mn－Ni
7.3 X测量的应用
7.3.2 资源开采中的应用
会理大铜矿某矿段Ｘ取样确定铜矿石品位成果图（1-X取样；2-刻槽取样；3－砾岩） 7.3 X测量的应用
7.3.2 资源开采中的应用
会理大铜矿七下二三1-5采场采掘面Ｘ荧光编录图 1-采掘面边界线; 2-砾岩; 3-Ｘ取样测线; 4-铜等含量线
1
X X X X X X 2007 –2008 学年度第2学期 核辐射探测 课程试卷(A 卷、05级反应堆工程、生物医学工程专业) 考试日期：2008年6月13日 考试类别：考试 考试时间：120分钟 题号 一 二 三 四 五 …… 总分 得分 一、简答题：（共 35 分） 1．带电粒子与物质发生相互作用有哪几种方式？（5分） 与原子核弹性碰撞；（核阻止）（1分） 与原子核的非弹性碰撞；（轫致辐射）（1分） 与核外电子弹性碰撞； （1分） 与核外电子的非弹性碰撞；（电离和激发）（1分） 正电子湮灭；（1分） 2．气体探测器两端收集到的离子对数和两端外加电压存在一定的关系。具体如下图所示。（5分） 填空: Ⅰ 复合区（1分）Ⅱ饱和区（电离室区）（1分）Ⅲ 正比（计数）区（1分） Ⅳ 有限正比区 （1分）Ⅴ G-M 区 （1分） 注：1）有限区的0.5分 3．通用闪烁体探头的组成部件有那些？为什么要进行避光处理？（5分） 答案要点1）闪烁体（1分）、光学收集系统（1分）（硅油和反射层）、光电倍增管（1分）、 2）光电倍增管的光阴极（1分）具有可见光光敏性（1分），保护光电倍增管。 4．PN 结型半导体探测器为什么要接电荷灵敏前置放大器？（5分） 答：由于输出电压脉冲幅度h 与结电容Cd 有关（1分），而结电容 随偏压（2分）而变化，因此当所加偏压不稳定时，将会使h 发生附加的涨落，不利于能谱的测量；为解决该矛盾，PN 结半导体探测器通常不用电压型或电流型前置放大器，而是采用电荷灵敏前置放大器。电荷灵敏放大器的输入电容极大，可以保证 C 入 >> Cd ，（2分）而 C 入是十分稳定的，从而大大减小了Cd 变化的影响。可以保证输出脉冲幅度不受偏压变化的 得分 阅卷人 学院 专业 考号 姓名 ………………………………………线………………………………………订………………………………………装……………………………………… 0/1V C d
第一章 原子核的基本性质 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 1-2 将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 1-5 已知()()92,23847.309,92,23950.574MeV MeV ?=?= ()()92,23540.921,92,23642.446MeV MeV ?=?= 试计算239U ，236U 最后一个中子的结合能。 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 第二章 原子核的放射性 2.1经多少半衰期以后，放射性核素的活度可以减少至原来的3%,1%,0.5%,0.01%? 2.7 人体内含%18的C 和%2.0%的K 。已知天然条件下C C 1214与的原子数之比为12102.1，C 14的573021=T 年；K 40的天然丰度为%0118.0，其半衰期a T 911026.1?=。求体重为Kg 75的人体内的总放射性活度。 2-8 已知Sr 90按下式衰变： Zr Y Sr h a 90 64,901.28,90??→????→?--ββ(稳定) 试计算纯Sr 90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y 90的相等。 2-11 31000 cm 海水含有g 4.0K 和g 6108.1-?U 。假定后者与其子体达平衡，试计算31000 cm 海水的放射性活度。 第三章 原子核的衰变 3.1 实验测得 Ra 226 的α能谱精细结构由()%95785.41MeV T =α和()%5602.42 MeV T =α两种α粒子组成，试计算如下内容并作出Ra 226衰变网图（简图） （1）子体Rn 222核的反冲能； （2）Ra 226的衰变能； （3）激发态Rn 222发射的γ光子的能量。 3.2 比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度： Th He U 2304234+→； Rn C U 22212234+→； Po O U 21816234+→。
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
“核辐射”阅读答案 阅读说明文，完成7～8题。（4分） 核辐射，或通常称之为放射性，存在于所有的物质之中，这是亿万年来存在的客观事实，是正常现象。核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发，故称为电离辐射。 放射性核素是原子核不稳定的核素，由于中子与质子比例失衡，容易发生核内成分或能级的变化。当放射性核素衰变时，就会释放各种射线，如γ(伽玛)射线，β（贝达）射线等，当这些射线作用于人体生物细胞或基因，把射线能量转给被作用的组织细胞，引起组织细胞一系列生物改变，称为辐射生物效应，这种辐射生物效应程度与多种因素有关，其中最主要是辐射剂量大小。 评价辐射剂量的国际单位为Sv(Sievert,希沃特，也有翻译为西弗特)，是一种辐射吸收剂量当量的单位。一般情况是接受辐射剂量越高，产生的辐射生物效应越大。公众人体全身一年可承受的辐射剂量为1mSv，即使当短时接触核辐射的辐射量近100 mSv时，一般对人体没有什么危害，但如果辐射剂量超过100 mSv，则有可能对人体造成损害，接受辐射剂量在100到500 mSv时，人们一般也不会有异常感觉，但检测可发现血液中白细胞数会减少。当辐射剂量达1000到2000 mSv时，才导致轻微的放射疾病症状，如疲劳、呕吐、食欲减退、暂时性脱发、红细胞减少等。只有较长时间超过允许剂量的辐射损伤，才会引发造血功能障碍、内脏出血、组织坏死、感染及恶性变等，此病常见于接受过量射线的工作人员、公众及核武器爆炸的罹难者。 由于生物组织细胞对辐射损伤有一定耐受能力，即使接受辐射剂量相同，不一定都会产生辐射损伤。产生的辐射生物效应程度与吸收剂量、辐射种类、射线能量、人们暴露于核辐射的时间以及核物质的半衰期等有关，微量的放射性辐射不会危及健康。 此次日本核电站泄漏后的放射性物质，主要是在铀元素的核裂变过程中会产生一些具有放射性的副产品，如铯-137和碘-131同位素。在核泄漏后的核污染中，由于放射性碘-131具有挥发性，容易进入大气层空气，飘散到其他地方，污染周围。放射性碘-131主要通过吸入污染的空气、食入污染的食品和水对人造成伤害，同时也可通过皮肤吸收，以及沉积的放射性碘产生的外辐射等对人群造成伤害。由于放射性碘-131半衰期不长（只有8天左右），在空气中飘移时慢慢衰变减少，同时由于大气的稀释，飘离日本后剂量已衰减到非常小，接近天然本底辐射。其次，碘-131释放的γ射线在空气中的射程约1-2米，β射线更短，约1-10毫米，大家如果不接触污染的放射性核素，就不会对自己造成伤害。 （根据相关材料整理） 7．下列对文章内容分析正确的一项是（2分）【▲】 A．本文是一篇科技说明文，说明对象是放射性核素。 B．辐射生物效应程度取决于辐射剂量的大小。 C．作者所举“日本核电站泄漏放射性物质”的事例，告诉了我们日本核泄露对我国的影响很小。 D．“公众人体全身一年可承受的辐射剂量为1mSv”，当人体受到的辐射剂量
西南科技大学2010-2011-1学期 《核辐射探测学》本科期末考试试卷(B卷) 课程代码 2 4 3 1 4 0 9 8 0 命题单位国防科技学院辐射防护与环境工程教研室 一．填空题（每空2分，共30分） 1.带电粒子的射程是指__________________，重带电粒子的射程与其路程_________。 2.根据Bethe公式，速度相同的质子和氘核入射到靶物质中后，它们的能量损失率之比是 _________ 3.能量为2.5 MeV的γ光子与介质原子发生康普顿散射，反冲电子的能量范围为_________， 反冲角的变化范围是_________。 4.无机闪烁体NaI的发光时间常数是430 ns，则闪烁体被激发后发射其总光子数目90%的光 子所需要的时间是_________。 5.光电倍增管第一打拿极的倍增因子是20，第2~20个打拿极的倍增因子是4，打拿极间电 子传输效率为0.8，则光电倍增管的倍增系数为_________。 6.半导体探测器中，γ射线谱中全能峰的最大计数率同康普顿峰的最大计数率之比叫做____。 7.电离电子在气体中的运动主要包括_________、_________、_________。 8.探测效率是指___________与进入探测器的总的射线个数的比值。 9.若能量为2 keV的质子和能量为4 keV的α粒子将能量全部沉积在G-M计数器的灵敏体积 内，计数器输出信号的幅度之比是_________。 10.当PN结探测率的工作电压升高时，探测器的结电容_________，反向电流_________。 二．名词解释（每题4分，共16分） 1.湮没辐射 2.量子效率 3.电子脉冲电离室 4.分辨时间 三．简答题（每题8分，共32分） 1.电离室的工作机制？屏栅电离室相比一般的平板电离室有什么优点？ 2.有机闪烁体中“移波剂”、无机闪烁体中“激活剂”，他们的作用分别是什么？ 3.简述PIN结探测器的结构和工作原理，和PN结探测器相比它有什么优点？ 4.气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器各有什么优点？用于α粒子探测的主要是哪类探 测器，为什么？ 四．计算题（共22分）
常规电磁辐射监测方法 1.电磁辐射污染源监测方法 1)环境条件 应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。 2)测量仪器 可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。采用有方向性探头时，应在测量点调整探头方向以测出测量点最大辐射电平。 测量仪器工作频带应满足待测场要求，仪器应经计量标准定期鉴定。 3)测量时间 在幅射体正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15秒，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间。 4)测量位置 测量位置取作业人员操作位置，距地面0.5、1、1.7m三个部位。 辐射体各辅助设施（计算机房、供电室等）作业人员经常操作的位置，测量部位距地面0.5—1.7m。 辐射体附近的固定哨位、值班位置等。 数据处理 出每个测量部位平均场强值（若有几次读数）。 根据各操作位置的E值（H、P d）按国家标准《电磁辐射防护规定》（GB 8702—88）或其它部委制定安全限值”作出分析评价。 2.环境电磁辐射测量方法 1）测量条件 气候条件： 气候条件应符合待业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度相对湿度。 测量高度： 离地面1.7~2m高度。也可根据不同目的，选择测量高度。 测量频率： 电场强度测量值＞50 dBμV/m的频率作为测量频率。 测量时间： 本测量时间为5：00~9：00，11：00~14：00，18：00~23：00城市环境电磁辐射的高峰期。 24小时昼夜测量，昼夜测量点不应少于10点。 测量间隔时间为1h，每次测量观察时间不应小于15s，若指针摆动过大，应适当延长观察时间。 2）布点方法 典型辐射体环境测量布点
第七章作业答案 1.设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。 解： 5152 5(,)!5(0;5)0.00670!5(0;5)0.03371! 5(0;5)0.08422! N N r r r r N P N N e N P e P e P e ----=?=?==?==?= 在1秒内小于或等于2的概率为： (0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++= 2.若某时间内的真计数值是100，求得到计数为104的概率。 解： 高斯概率密度函数为： 2 22220.012102()2(100104)4(;,)100,10 104 (104;100;10)0.0145 N N P N N e N N P e e σσσ?-----======== 5.本底计数率n b =15计数/min,测量样品计数率n 0=60计数/min,试求对给定的测 量时间t b +t s 来说净计数率精确度最高时的最优比值t b /t s ;若净计数率的误差为 5％，t b 和t s 的最小值是多少？ 解： 2:2:1 s b s b t t t t ==== 若要使净计数率的误差为5％ 1122222211222222()60(6015)17.778().(6015).(5%) ()15(6015)8.889().(6015).(5%)s s s s b s s b n b s b b s b n n n n t n n n n n t n n δδ+?+?===--+?+?= ==-- 6.为了探测α粒子，有两种探测器可以选择，一种的本底为7计数/min,效率为0.02;另一种的本底为3计数/min,效率为0.016,对于低水平测量工作，应选用
核辐射物理与探测学复习 注：本提纲中的问题覆盖范围并不完备，因此不能完全替代书本复习，仅作参考之用！ 一、关于载流子 1) 无论是气体探测器，还是闪烁、半导体探测器，其探测射线的本质都是将射线沉积在探 测器灵敏体积内的能量转换为载流子。这三种探测器具有不同的载流子，分别是：气体（），闪烁体（），半导体（）； 答： 气体：电子－离子对； 闪烁体：第一个打拿极收集到的光电子； 半导体：电子－空穴对； 2) 在这个转换过程中，每产生一个载流子都要消耗一定的能量，称之为（），对于三种探测 器来说，这个能量是不同的，分别大概是多少？气体（），闪烁体（），半导体（）。这个能量是大些好，还是小些好？为什么？ 答： 平均电离能；30eV，300eV，3eV； 这个能量越小越好，因为平均电离能越小，产生的载流子就越多，而载流子的数目服从法诺分布，载流子越多则其数目的相对涨落越小，这会导致更好的能量分辨率； 3) 在这个转换过程中，射线沉积在探测器中的能量是一个（）变量，而载流子的数目是一 个（）变量，载流子的数目是不确定的，它服从（）分布，该分布的因子越是大些好，还是小些好？为什么？ 答：连续型变量；离散型变量；法诺分布；法诺因子越小越好，小的法诺因子意味着小的统计涨落，导致好的能量分辨率； 二、关于探测效率 1) 对于不带电的粒子（如γ、中子），在探测器将射线沉积在其灵敏体积中的能量转换为载 流子之前，还需要经历一个过程，如果没有该过程，则探测器无法感知射线。以γ射线为例，这个过程都包含哪些反应（）？这个过程的产物是什么（）？对于1个1MeV的入射γ射线，请随便给出一个可能的该产物能量（）？ 答： 对于γ射线，这些反应包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应（如果γ射线的能量>1.022MeV）； 这些反应的产物都是次级电子； 对于1个1MeV的γ射线，次级电子的能量可以是几十keV～几百keV，也可以是接近1MeV； 2) 这个过程发生将主要地决定探测器的探测效率，那么影响探测效率（本征）的因素都有 哪些（）？在选择探测器的时候，为了得到高的探测效率（本征），应该做什么考虑（）？
“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。
西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案 第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 92400352151101222 2=??? ??-=-==； 动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=???? ??????--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+=≈-= α粒子的质量 g u m m 23220 10128.28186.1295.010026.41-?==-=-=βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 12285 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M == ()() u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==
试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]M e V .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 RZZeEc024)1(53πε?= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m15105.1?×。试计算C13和N13核的库仑能之差。 答：查表带入公式得ΔΕ=2.935MeV 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +??? ??----=--12 312322, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B 对U 236，144,236,92===N A Z 代入结合能半经验公式，得到
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
<<核辐射探测作业答案>> 第一章作业答案 α在铝中的射程 3．从重带电粒子在物质中的射程和在物质中的平均速度公式，估算4MeV 的非相对论α粒子在硅中慢化到速度等于零（假定慢化是匀速的）所需的阻止时间（4MeV α粒子在硅中的射程为17.8㎝）。 解： 依题意慢化是均减速的，有均减速运动公式： 依题已知：17.8s R cm α== 由2 212E E m v v m αααααα = ?= 可得：82.5610t s -=? 这里 27271322 71044 1.6610() 6.646510() 44 1.60101.38910() m u kg kg E MeV J v v m s ααα------==??=?==??==? 4．10MeV 的氘核与10MeV 的电子穿过铅时，它们的辐射损失率之比是多少？ 20MeV 的电子穿过铅时，辐射损失率和电离损失率之比是多少？ 解： 由22rad dE z E dx m ?? ∝ ??? 5．能量为13.7MeV 的α粒子射到铝箔上，试问铝箔的厚度多大时穿过铝箔的α粒子的能量等于7.0MeV? 解： 13.7MeV 的α粒子在铝箔中的射程1R α，7.0MeV α粒子在铝箔中的射程2R α之差即为穿过铝箔的厚度d 由 6．当电子在铝中的辐射损失是全部能量损失的1/4时，试估计电子的动能。27MeV 的电子在铝中的总能量损失率是多少？ 解： 不考虑轨道电子屏蔽时 考虑电子屏蔽时 123122326 3 4(1)1 ()[ln((83))]13718 41314 6.02310277.3107.9510[((8313)0.06] 3.03/() 3.03/0.437 6.93() 3.03 6.939.9610/e rad e ion z z NE dE r z dx MeV cm dE dx dE MeV cm dx -- --+-=+=???????????+=- ===+=≈和7.当快电子穿过厚为0.40㎝的某物质层后，其能量平均减少了25%.若已知电子的能量损失基本上是辐射损失，试求电子的辐射长度。
核辐射物理及探测学 辐射的定义（R a d i a t i o n）: 以玻或运动粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量（如声辐射、热辐射、电磁辐射、α辐射、β辐射、中子辐射等）的统称。 通常论及的“辐射”概念是狭义的，它不包括无线电波和射频波等低能电磁辐射，也不包括声辐射和热辐射，而仅是指高能电磁辐射（光辐射）和粒子辐射。这种狭义的“辐射”又称为“射线”。 按照其来源，辐射（射线）可以分为核辐射、原子辐射、宇宙辐射等，又可分为天然辐射、人工辐射等。 按照其荷电情况和粒子性质，辐射（射线）又可分为：带电粒子辐射，如α、p、D、T、±π、±μ、±e等；中性粒 子，如n、ν、?π等；电磁辐射，如γ射线和X射线等。 课程介绍： 核辐射物理及探测学是工程物理系本科生的一门主干专业基础课。本课程要使学生对于核辐射物理学、辐射探测器的原理、性能和应用以及探测辐射的基本理论与方法具有深入明确的了解，并具有创造性地灵活应用的能力。经过后续实验课的学习，学生在辐射探测实验技术方面将进一步获得充分的训练。 核辐射物理及探测学是一门内容非常丰富与科学实验关系极其密切的课程。核辐射物理涉及原子核的基本性质、各种辐射的产生、特征，辐射与物质的相互作用及微观世界的统计概率特性等，是核科学及核工程的基础。辐射探测学是近百年来核科学工作者在实践中发明、发展的探测器与探测方法的归纳和总结。通过课程学习应当培养学生掌握如何从实际出发分析问题、解决问题，以及如何综合应用基础理论和所学的各种知识的思维方法和能力，本课程中讲授的核辐射物理、辐射探测器与探测方法方面的知识，将为学生将来从事核能与核科学科研、生产、管理等工作打下良好的基础。 本课程主要由三部分组成： （1）核辐射物理学。（第一章～第六章）这既是辐射探测的物理基础，又是其他专业课的基础。 22学时 （2）辐射探侧器件与装置的原理、性能和应用。（第七章～第十章）26学时 （3）探测辐射的理论和方法。（第十一章，第十二章）16学时 教科书：《核辐射物理与探测学》（讲义）陈伯显编著 《致电离辐射探测学》（讲义）安继刚编著 参考书：《原子核物理实验方法》复旦,清华,北大合编出版社：原子能出版社 《辐射探测与测量》(美)格伦F.诺尔著出版社：原子能出版社 《N u c l e a r R a d i a t i o n P h y s i c s》 R a l p h E. L a p p a n d H o w a r d L. A n d r e w s, P r e n t i c e-H e l l, I n c, E n d l e w o o d C l i f f s, N e w J e r s e y, 1997.
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
环境核辐射监测规定(GB12379-90) 1 主题内容与适用范围 本标准规定了环境核辐射监测的一般性准则。 本标准适用于在中华人民共和国境内进行的一切环境核辐射监测。 2 引用标准 GB 8703 辐射防护规定 3 术语 3.1 源项单位 从事伴有核辐射或放射性物质向环境中释放并且其辐射源的活度或放射性物质的操作量大于从事伴有核辐射或放射性物质向环境中释放并且其辐射源的活度或放射性物质的操作量大于GB 8703规定的豁免限值的一切单位。 3.2 环境保护监督管理部门 国家和各省、自治区、直辖市及国家有关部门负责环境保护的行政监督管理部门。 3.3 核设施 从铀钍矿开采冶炼、核燃料元件制造、核能利用到核燃料后处理和放射性废物处置等所有必须考虑核安全和(或)辐射安全的核工程设施及高能加速器。 3.4 同位素应用 利用放射性同位素和辐射源进行科研。生产、医学检查、治疗以及辐照、示踪等实践。 3.5 环境本底调查 源项单位运行前对其周围环境中已存在的辐射水平、环境介质中放射性核素的含量，以及为评价公众剂量所须的环境参数、社会状况等所进行的调查。 3.6 常规环境监测
源项单位在正常运行期间对其周围环境中的辐射水平以及环境介质中放射性核素的含量所进行的定期测量。 3.7 监督性环境监测 环境保护监督管理部门为管理目的对各核设施及放射性同位素应用单位对环境造成的影响所进行的定期或不定期测量。 3.8 质量保证 为使监测结果足够可信，在整个监测过程中所进行的全部有计划有系统的活动。 3.9 质量控制 为实现质量保证所采取的各种措施。 3.10 代表性样品 采集到的样品与在取样期间的样品源具有相同的性质。 3.11 准确度 表示一组监测结果的平均值或一次监测结果与对应的正确值之间差别程度的量。 3.12 精密度 在数据处理中，用来表达一组数据相对于它们平均值偏高程度的量。 4 环境核辐射监测机构和职责 4.1 一切源项单位都必须设立或聘用环境核辐射监测机构来执行环境核辐射监测。核设施必须设立独立的环境核辐射监测机构。其他伴有核辐射的单位可以聘用有资格的单位代行环境核辐射监测。 4.1.1 源项单位的核辐射监测机构的规模依据其向环境排放放射性核素的性质、活度、总量、排放方式以及潜在危险而定。 4.1.2 源项单位的环境核辐射监测机构负责本单位的环境核辐射监测，包括运行前环境
当心生活中的核辐射 ①提起核辐射，你首先想到的是原子弹、氢弹的爆炸，或者核电站泄漏……而这些不是离我们远着吗？有什么可担心的？如果你真这样想，那就大错特错了。 ②核辐射普遍存在于日常生活中，可以说衣食住行、生老病死都在与它打交道。举个简单例子，你咳嗽了，医生会给你开一张胸部透视单，看看是支气管还是肺部发炎了——你不是就将胸膛袒露在了X射线前了吗？(A)如果是做CT检查，你“吃”进的X射线会更多。这些可都属于核辐射哦。 ③不过你会说，那是生病了啊，(B)如果身体健康总不会与核辐射“亲密接触”了吧，那也未必。如今大小城市都在大兴土木，新型楼盘不断问世，你如果买了一套新房，新房到手必先装修，而种种装修材料(如瓷砖、复合地板、大理石等)就含有程度不等的放射性物质，经过释放而漂浮于室内空气中，并随呼吸潜入肺部，播下致病的隐患。特别是通风不良时，可造成居室内放射性污染加重。 ④即使你不买房子，可总得喝水呀，而水也并非“至清”之物，照样存在着遭受核污染的风险。就说矿泉水吧，其中不少水源在流经途中就受到过天然或人为的放射性污染。 ⑤再说燃煤，常含有少量的放射性物质。研究分析表明，许多煤炭烟气中含有铀、钍、镭、钋等，可随空气及烘烤食物潜入人体。尽管含量不多，但长期集腋成裘式的积累，仍可对健康构成威胁。 ⑥至于形形色色的饰品，如夜明珠、化石、奇石、骨艺品等，自古以来就受到人们的喜爱，一些人甚至收藏成癖。可你知道吗？这些被视为宝贝的东西大多可以产生核辐射，有些产生的核辐射还很强，如用重晶石、萤石以及含磷物质等加工而成的夜明珠就是代表。另外，有关专家还检测到放射性偏高的鹅卵石。若摆放于居室内，美则美矣，却将你的健康置于险境之中了。举个例子，前不久，某市环境监测机构为一市民作室内检测，发现室内放射性超过安全标准近1倍，可墙面、地板等装饰材料的放射性并未超标。查来查去，“真凶”最终浮出水面，原来是一块作装饰用的羊头骨艺术品。房屋主人大吃一惊：想不到艺术品背后隐藏着如此险恶的祸患。究其奥妙，可能是动物吃进了某些含铀、镭的东西，致使这些放射性物质沉积于骨骼所致。 ⑦你喜欢旅游吗？特别是每年的“五一”与“十一”两个黄金周，乘飞机观赏大好河山也是人生一大快事。然而，在高空，人们接受的宇宙射线剂量也会增加。 ⑧由此可见，核辐射就在我们身边。而长期遭受辐射，会使人体产生诸多不适，严重的可造成人体器官和系统的损伤。诸如白血病、再生障碍性贫血、肿瘤、眼底病变、生殖系统疾病、早衰等就会在不知不觉中缠上你。 ⑨，只要我们采取科学的应对措施，就能将其危害削减到最低限度，而不至于影响健康。因为人体对辐射量有一个可以接受的范围，只要不超过这个范围就是安全的。 ⑩建议你从生活细处做起，堵塞核辐射的种种污染途径。例如，房屋装修追求环保；遭受放射性污染的水不要直接饮用；住房地址要远离污染严重的地方；谨慎对待收藏品；不要频繁去高原和极地旅游，尽量减少宇宙射线的辐射等等。 小题1:从哪些地方可以看出“核辐射”就在我们身边？从文章中提取三个例子。(6分) 小题2:请在画线的(A)、(B)两处任选一句，请指出句中加点词的具体含义，并说说它在表达上的好处。（4分） 小题3:请在第⑨段横线处填写一句话，使上下文衔接自然。（3分） 小题4:第⑥段中主要采用了什么说明方法？并分析其作用。(5分) 小题5:下面列举了一些生活方面的污染材料，请你结合本文最后一段内容，提出避免的
第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 () MeV ....c v c m m c E e 924003521511012 2 22 =?? ? ??-= -= =； 动能 () MeV c v c m T e 413.0111 2 2=??? ? ? ?? ?? ?--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+ =≈-= α粒子的质量 g u m m 232 2 010128.28186.1295.010026.41-?==-= -= βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 122 8 5 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==
( )( ) u .U M ;u .U M 045582236043944235236 235 == 试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?=()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6 求C 136和N 13 7核库仑能之差。 答：C 136和N 137核库仑能之差为 ()()?? ?????---?=?3 1011220211453A r Z Z Z Z e E C πε () ??? ? ???????-????? =---311512 2 19 131051566710858410602153...π MeV .J .935210696413=?=- 1-8利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +?? ? ??----=--12 3 123 22, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B