核技术 核探测复习材料 一、简答题：
1．γ射线与物质发生相互作用有哪几种方式？（ 5分）
答：γ射线与物质发生相互作用（1）光电效应 （2）康普顿效应（得2分）（3）电子对效应（得2分） 2．典型的气体探测器有哪几种？各自输出的最大脉冲幅度有何特点，试用公式表示。（5分） 答：典型的气体探测器有（1）电离室（得1分）（2）正比计数管（得1分）（3）G-M 计数管（得1分）
脉冲幅度：（1）电离室：C e w E v =
（得1分）（2）正比计数管：C
e
w E M v ∙= （得0.5分）（3）G-M 计数管 最大脉冲幅度一样（得0.5分）
3．简述闪烁体探测器探测γ射线的基本原理。（5分）
答：γ射线的基本原理通过光电效应 、 康普顿效应和电子对效应产生次级电子（得1分），次级电子是使闪烁体激发（得1分），闪烁体退激发出荧光（得1分），荧光光子达到光电倍增管光阴极通过光电效应产生光电子（得1分），光电子通过光电倍增管各倍增极倍增最后全部被阳极收集到（得1分），这就是烁体探测器探测γ射线的基本原理。 注：按步骤给分。
4．常用半导体探测器分为哪几类？半导体探测器典型优点是什么？（5分）
答：常用半导体探测器分为(1) P-N 结型半导体探测器（1分）(2) 锂漂移型半导体探测器；（1分）(3) 高纯锗半导体探测器；（1分）
半导体探测器典型优点是(1) 能量分辨率最佳；（1分）(2)射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比。（1分）
5．屏蔽β射线时为什么不宜选用重材料？（5分）
答：β射线与物质相互作用损失能量除了要考虑电离损失，还要考虑辐射损失（1分），辐
射能量损失率
2
22NZ
m E z dx dE S rad
rad
∝⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 与物质的原子Z 2成正比（2分），选用重材料
后，辐射能量损失率必然变大，产生更加难以防护的x 射线（2分）。故不宜选用重材料。
注：按步骤给分。
6．中子按能量可分为哪几类？中子与物质发生相互作用有哪几种方式。（5分） 答案要点：第1问：快中子、热中子、超热中子、慢中子 答对3个以上得1分 第2问：中子的弹性和非弹性散射（1分）、中子的辐射俘获（1分）、中子核反应（1分）、中子裂变反应（1分）
二、证明题：（共10分）
1． （5分）试证明γ光子只有在原子核或电子附近，即存在第三者的情况下才能发生电
子对效应，而在真空中是不可能的。
答： 答：对γ光子能量 νγh E =；（1分）动量c
h P ν
γ=。（1分）
由能量守恒，有
22022mc c m T T h e e =++=-+ν （1分）
所以 22c
h m ν
=
（1分） 由此得到电子对的总动量 νh c
v
mv P 22==（1分）
可见，γP P <，过剩的动量必须由原子核带走。
2．（5分）利用误差传递公式 若对某放射性样品重复测量K 次，每次测量时间t 相同，测得的计数为N 1、N 2，…N k ,试证明计数平均值的统计误差为： 答：
)
1( /)
1( ][)1
(
][)1()
1( ,,,)
1( ][)1
(,
,,)
1( 221222221222222212121
21分得所以得证分得分得分得根据误差传递公式具有统计误差性因为分得k N k N k
N N N k N N N k
N N N k
N N N N N k n K N N N N N N n k k
K k ==++====+++=++=
σσσσσσσσσ
三、计算题。（共 60 分）
1. （6分）已知MeV 1质子在某介质中的电离损失率为A ，求相同能量的α粒子的电离损失率。
答：因为质子和α粒子都是重带电粒子，它们与物质相互作用时主要考虑电离损失， 公式：
22
2222212
21n x n x x y x y x y x y σσσσ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= K
N
K
N =
=
σ
σ)1( π42042分得NB v m e z dx dE S ion
ion =⎪⎭⎫
⎝⎛-=
现有)
2(16A π416 π4,π4)1( 2 )
2( 4
14,21212p
042
p 2
042
_2
04
2
_22
2
2分得所以：分得因分得得因=⨯==⎪⎭⎫
⎝⎛-===⎪⎭⎫ ⎝⎛-=======
NB v m e z NB v m e z dx dE s A NB v m e z dx dE s z z v v m m v m E v m E ion
ion p p ion
p ion p p p p p p ααα
αααααα
计算题按步骤给分，没有单位或者单位不对的扣掉1分；计算结果不对的，按步骤扣掉一半
的分。
2.（6分）能量为1.50MeV 的γ放射源放在铅容器里，为了安全，必须使容器外的强度减小为原来的1/4000,试求容器壁至少需多厚。 答：
每步扣掉一半的分
计算结果有不对的分不对的扣结果没有单位或者单位分得分得或者分得分得分得分得根据分得查表时当,1)
2( /43.160)1(0517
.04000ln ln
:
)1( 15.14 )1(5862
.04000ln ln
)
1(5862.0/34.11/g 0.0517cm )
2( )
1(/g,0.0517cm ,5.1 20
132-00-2
----=======⨯=⨯=====cm g I I x cm I I x cm cm g u u e I e I I Mev E m m m x u ux m m m μμρμγ
3.（6分）画出下图输出电路的等效电路，并标明极性。 答：
