第四章 核辐射探测器201003301953[19983]
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核辐射探测学习题参考答案 (2007级)辐射防护教研室第一章射线与物质的相互作用1.不同射线在同一物质中的射程问题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)在同一物质中的射程值?如能够,请说明如何计算?解:P12”利用Bethe 公式,也可以推算不同带点例子在某一种吸收材料的射程。
”根据公式:)()(22v R M M v R b ab b a a Z Z =,可求出。
步骤:1先求其初速度。
2查出速度相同的粒子在同一材料的射程。
3带入公式。
2:阻止时间计算:请估算4MeV α粒子在硅中的阻止时间。
已知4MeV α粒子的射程为17.8μm 。
解:解:由题意得 4MeV α粒子在硅中的射程为17.8um由T ≌1.2×107-R E Ma ,Ma=4得T ≌1.2×107-×17.8×106-×44()s=2.136×1012-()s3:能量损失率计算课本3题,第一小问错误,应该改为“电离损失率之比”。
更具公式1.12-重带点粒子电离能量损失率精确表达式。
及公式1.12-电子由于电离和激发引起的电离能量损失率公式。
代参数入求解。
第二小问:快电子的电离能量损失率与辐射能量损失率计算:()20822.34700700()rad iondE E Z dxdEdx*⨯≅=≈4光电子能量:光电子能量:(带入BK ) 康普顿反冲电子能量:200.511m c Mev =220200(1cos ) 2.04(1cos 20) 4.16160.060.3947(1cos )0.511 2.04(1cos 20)0.511 2.040.06Er Ee Mevm c Er θθ--⨯====+-+-+⨯5:Y 射线束的吸收ie hv E ε-=解:由题意可得线性吸收系数10.6cm μ-=,311.2/pb g cm ρ=12220.6 5.3610/11.2/m pb cm cm g g cmμμρ--∴===⨯质量吸收系数由r N μσ=*可得吸收截面:12322230.6 1.84103.2810/r cm cm N cm μσ--===⨯⨯其中N 为吸收物质单位体积中的原子数2233.2810/N cm =⨯0()tI t I e μ-=要求射到容器外时强度减弱99.9%()0.1%0.001t I t e I μ-∴=∴=即t=5In10=11.513cm6:已知)1()(tι--=e A t f t 是自变量。
核辐射探测第一章 核辐射及其探测原理1.1核辐射基本特性辐射和X 辐射都是电磁辐射。
辐射是核跃迁或粒子湮灭过程中发出的电磁辐射。
X 辐射是核外电子从高能级跃迁过程中产生的电磁辐射。
1.2探测带电粒子的物理性质探测原理:利用带电粒子在物质中对物质原子产生的电离或激发效应或快速轻带电粒子穿过物质时的电磁辐射效应。
带电粒子与物质的作用方式:带电粒子与核外电子的非弹性碰撞——电离与激发;带电粒子与原子核的非弹性碰撞——轫致辐射(带电粒子的速度和运动方向改变产生的电磁辐射)或切连科夫辐射(特定条件下物质产生定向极化而随之发出的电磁辐射);带电粒子与原子核的弹性碰撞——弹性散射。
带电粒子的能量损失方式:电离损失和辐射损失。
EZ dx dE ion 2)(∝- 辐射长度om x 是电子在物质中由于辐射损失而使其能量减少到原来能量的1/e 时的物质度。
电子的电离损失率和辐射损失率之比:800.1600)()()(22Z E c m z c m E dx dE dx dE ee C ion rad =+≈-- 当电子电离损失率与辐射损失率一样时Z c E 800= 带电粒子与物质作用后不再作为自由粒子而存在的现象叫吸收,其中带电粒子从进入物质到被吸收,沿入射方向所穿过的最大距离叫射程。
对正电子的探测一般是通过探测湮没γ光子间接进行的。
1.3 X 和γ射线的探测原理:利用他们在物质中的光电效应,康普顿散射,电子对产生等产生的次级电子引起物质的电离和激发探测。
光电效应:光子被原子吸收后发射轨道电子的现象。
内层电子(K )容易些,低能高Z康普顿散射:γ光子与轨道电子相互作用使得γ光子只改变方向而不损失能量。
2c m h e≈ν 外层电子发生概率大。
中能中Z 电子对效应:γ光子与原子核发生电磁相互作用,γ光子消失而产生一个电子和一个正电子(电子对)的现象。
22c m hv e≥且要原子核参加。
高能高Z 1.4中子探测方法两步:1.中子和核的某种相互作用产生带电粒子或γ光子;2.利用这些带电粒子或γ光子的次级带电粒子引起的电离或激发进行探测。
<<核辐射探测作业答案>>第一章作业答案α在铝中的射程3344223.2100.318 3.2100.31840.001572.7R E q αα--=⨯⨯=⨯⨯=4 1.824 1.8213.210()10 3.210()100.001119.3 2.79.3P P E R q --=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= 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:{02012t v v at s v t at =-=-{002v t a v a s== 02s t v =依题已知:17.8s R cm α==由2212E E m v v m αααααα=⇒=可得:82.5610t s -=⨯这里272713227144 1.6610() 6.646510()44 1.60101.38910()m u kg kg E MeV Jv v m sααα------==⨯⨯=⨯==⨯⨯==⨯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22raddE zE 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432o 412123342233.210R 0.3183.210)3.21013.70.3187)2.77.3910o o o AlR R E d R R R R cmααααααααρ----=⨯⨯==-=⨯-=⨯⨯-⨯=⨯和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。