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“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。
11.β＋衰变的实质是母核中的一个转变为。
12.轨道电子俘获的实质是母核中的一个转变为。
13.半衰期与平均寿命的关系是。
14.半衰期与衰变常数的关系是。
15.α粒子是高速运动的。
16.天然γ射线的最大能量是。
17.天然α射线在空气中的最大射程是。
18.α射线与物质相互作用的主要形式是和。
成都理工大学2012—2013学年 第二学期《原子核物理基础》考试备用试卷注：答案全部写在答题纸上 参数：R ：1.097*107m -1，h:6.626*10-34J.s=4.1357*10-15eV.s ，c:3.0*108m.s -1，e:0.000548u ，1H:1.0078252u ，n:1.0086654u ，p:1.007276u ，14N 原子:14.003074u ，1u=931.494MeV/c 2 一、 填空题（每题3分，共15分） 1、原子和原子核的大小分别约为（量级）_________、_________。
2、原子光谱源于_____________的跃迁，γ射线源于________________的跃迁。
3、原子能级的精细结构是考虑了________________对原子能级的影响。
4、泡利不相容原理限制了一个次壳层l 最多可容纳的电子数为_______， 5B 的基态电子组态为__________。
5、重核裂变放出能量的缘由为_______________________________________。
6、已知Cu 进行β衰变时，有三种衰变方式，即+β，-β，EC 俘获，其部分衰变常数分别为161001.6--⨯s ，161086.2--⨯s ，161017.6--⨯s ，则Cu的半衰期为 。
7、Bi 21183衰变至TI 20781有两组α粒子，其能量分别为keV E 6621)(0=α，keV E 6274)(1=α，前者相应为母核基态衰变至子核基态，后者相应为母核基态衰变至子核激发态，画出此衰变纲图 。
8、若已知某核素γ衰变中放出的γ光子能量为γE ，子核质量为N m ，则此衰变过程中的衰变能为__________。
9、在核分析技术中，常利用元素的特征谱线进行元素分析，可利用的特征谱线为_________、＿＿＿＿、________。
10、放射性核素进行α、β和γ衰变，放出的粒子的能量特点分别为＿＿＿、＿＿＿和_______。
2024高考物理核物理学基础习题及答案一、选择题1. 下列哪个是粒子物理的研究对象？A) 声音 B) 光 C) 原子核 D) 电动力学答案：C) 原子核2. 下列哪个不属于核反应？A) α衰变B) β衰变 C) 核裂变 D) 分子振动答案：D) 分子振动3. 质子和中子的质量比约为：A) 2:1 B) 3:1 C) 4:1 D) 1:1答案：A) 2:14. 以下哪类粒子属于费米子？A) 光子 B) 中子C) α粒子D) β粒子答案：B) 中子和D) β粒子5. 下列哪个是造成核辐射的主要原因？A) 电磁辐射 B) 引力作用 C) 原子核稳定性 D) 电子运动答案：C) 原子核稳定性二、填空题1. 电子在原子核附近形成的轨道称为_________。
答案：能级2. 具有相同质子数但中子数不同的核称为_________。
答案：同位素3. _________是最轻的稳定粒子。
答案：电子4. 核能是源于_________。
答案：核反应5. 核电子以光速的_________，如果用最快速度的飞机旅行，需要_________。
答案：3x10^8 m/s；1秒三、解答题1. 请简要解释什么是核聚变和核裂变，并分别举一个实际应用的例子。
答案：核聚变是指轻核融合成重核的过程，其中包括太阳光和氢弹爆炸等现象。
例如，氢弹爆炸中，氢原子核和氘原子核聚变形成氦原子核，并释放出巨大能量。
核裂变是指重核分裂成轻核的过程，其中包括核反应堆的运行和原子弹爆炸等现象。
例如，在核反应堆中，铀-235原子核裂变成若干个中子和两个裂变产物核，并释放出大量能量。
2. 请解释什么是质能等效，并给出一个实际应用的例子。
答案：质能等效是指质量和能量之间的转换关系，根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，质量与能量是可以相互转化的。
一个实际应用的例子是核电站中的核裂变。
在核裂变过程中，少量的质量转化为巨大的能量。
核裂变过程中释放出的能量被用来加热水，蒸汽产生后驱动涡轮发电机转动，最终产生电能。
一、填空题1.核分析是利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术获得可观测信息，分析物质成分和结构的一种髙灵敏分析方法。
核辐射粒子主要有：中子、γ射线、α粒子等，相互作用主要是电磁作用，以及核力作用。
2.中子活化的中子源主要有同位素中子源、加速器中子源、核反应堆中子源。
3.活化分析主要有中子活化分析和带电粒子活化分析两类，中子活化分析又分为反应堆中子活化分析和快中子活化分析。
4.X射线荧光分析的激发方式主要有X射线管的X射线激发、电子束激发、和加速器的α、p、d等重带电粒子和重离子激发方式。
5.背散射分析对轻（轻，重）元素基体样品中的重（轻，重）元素杂质有较高的分析灵敏度。
6.γ射线来自于核内跃迁，X射线来自内层电子跃迁，由此可知可见光来自于外层电子跃迁。
7.粒子诱发X射线荧光分析PIXE的制靶方法有灰化法和硝化法方式。
8.做中子活化分析时，为求得样品中元素的浓度，需确定测量的标准化方法，即采用绝对测量法还是相对测量法。
9.慢中子活化是通过（n,γ）俘获反应生成放射性核素。
快中子活化是通过(n, p)、(n, α)、(n, 2n)、和(n, n’γ)阈能反应生成放射性核素。
10.中子活化分析中，谱线干扰的解决办法有用不同的半衰期解决、利用分支比扣除法、解重峰等等。
11.由于带电粒子在靶物质中运动时经受能量损失，在靶中不同深度处粒子能量不同，因而反应截面不同，反应产额随之而改变。
所以，在推导带电粒子活化分析公式时，要区分薄样品和厚样品。
12.带电粒子核反应分析包括带电粒子缓发分析和带电粒子瞬发分析。
13.带电粒子核反应瞬发分析中，伴随发射的辐射包括出射的带电粒子、γ射线，以及出射的中子。
14.卢瑟福背散射分析中，入射离子与靶原子碰撞的运动学因子、散射截面和能量损失因子是背散射分析中的三个主要参量。
二、名词解释1. 中子活化分析：用中子辐照样品，使原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素进行鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。
一、填空题1.核分析是利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术获得可观测信息，分析物质成分和结构的一种髙灵敏分析方法。
核辐射粒子主要有：中子、γ射线、α粒子等，相互作用主要是电磁作用，以及核力作用。
2.中子活化的中子源主要有同位素中子源、加速器中子源、核反应堆中子源。
3.活化分析主要有中子活化分析和带电粒子活化分析两类，中子活化分析又分为反应堆中子活化分析和快中子活化分析。
4.X射线荧光分析的激发方式主要有X射线管的X射线激发、电子束激发、和加速器的α、p、d等重带电粒子和重离子激发方式。
5.背散射分析对轻（轻，重）元素基体样品中的重（轻，重）元素杂质有较高的分析灵敏度。
6.γ射线来自于核内跃迁，X射线来自内层电子跃迁，由此可知可见光来自于外层电子跃迁。
7.粒子诱发X射线荧光分析PIXE的制靶方法有灰化法和硝化法方式。
8.做中子活化分析时，为求得样品中元素的浓度，需确定测量的标准化方法，即采用绝对测量法还是相对测量法。
9.慢中子活化是通过（n,γ）俘获反应生成放射性核素。
快中子活化是通过(n,p)、(n,α)、(n,2n)、和(n,n’γ)阈能反应生成放射性核素。
10.中子活化分析中，谱线干扰的解决办法有用不同的半衰期解决、利用分支比扣除法、解重峰等等。
11.由于带电粒子在靶物质中运动时经受能量损失，在靶中不同深度处粒子能量不同，因而反应截面不同，反应产额随之而改变。
所以，在推导带电粒子活化分析公式时，要区分薄样品和厚样品。
12.带电粒子核反应分析包括带电粒子缓发分析和带电粒子瞬发分析。
13.带电粒子核反应瞬发分析中，伴随发射的辐射包括出射的带电粒子、γ射线，以及出射的中子。
14.卢瑟福背散射分析中，入射离子与靶原子碰撞的运动学因子、散射截面和能量损失因子是背散射分析中的三个主要参量。
二、名词解释1.中子活化分析：用中子辐照样品，使原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素进行鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。
2.X射线荧光分析：本法系利用原级X射线光子或其他微观粒子激发待测物质中的原子，使之产生次级的特征X射线（X光荧光）而进行物质成分分析和化学态研究的方法。
3.带电粒子活化分析（CPAA）：具有一定能量的带电粒子与物质中的原子核发生核反应，如果反应的剩余核是放射线核素，则测量这次放射性核素的半衰期和活度，就可以确定样品中被分析元素的种类和含量。
4.核分析：利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术获得可观测信息，分析物质成分和结构的一种高灵敏分析方法。
5.核分析技术：在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术。
6.活化：粒子从外界获得足够能量后，其电子由较低的基态能级跃迁到较高能级的过程，及激发。
7.冷却时间：在活化分析中，一般照射后并不立刻进行测量，而是让样品“冷却”（即衰变）一段时间。
8.中子瞬发γ射线活化分析：通过测量中子与原子核发生反应时发射的瞬发射线，达到识别元素和确定元素含量的目的，就可以知道元素种类和含量的分析方法。
9.带电粒子活化分析：具有一定能量的带电粒子与原子核发生核反应时，如果反映的剩余核是放射性核素，则测量这放射性核素的半衰期和活度，就可以确定样品中被分析元素的种类和含量10.核反应的产生率：单位时间内入射粒子在靶中引起的核反应数。
11.带电粒子核反应瞬发分析法：是直接测量核反应过程中伴随发射的辐射确定反应原子核的种类和元素浓度的方法。
12.卢瑟福散射截面：在卢瑟福背散射分析中，研究的是入射粒子与靶原子核之间的库仑排斥力作用下的弹性散射过程。
这种散射过程的微分截面就是卢瑟福散射截面。
13.俄歇效应：在某些情况下，较外层（如L层）电子像K层跃迁时，多余的能量不一他正X射线形式放出，而是直接给予同一层（仍为L层）的某个电子，这个电子就脱离原子的舒服，成为自由电子。
14.荧光产额：形成电子空位后产生特征X射线的几率15.穆斯堡尔效应：是一种原子核无反冲的γ射线共振吸收或共振散射现象。
16.穆斯堡尔谱学：穆斯堡尔谱学是应用穆斯堡尔效应研究物质的微观结构的学科17.沟道技术：利用带电粒子与单晶体的相互作用研究物质微观结构的一种分析技术18.沟道效应：当注入离子沿着基材的晶向注入时，则注入离子可能与晶格原子发生较少的碰撞而进入离表面较深的位置，这一现象称为沟道效应。
19.阻塞效应：阻塞效应是以晶体点阵位置作为发射点，某方向出射的带电粒子几率强烈地依赖于出射方向同晶轴的夹角的效应。
20.正电子湮没技术：通过测量正电子与材料中电子湮没是所发出的γ射线的角度、能量以及正电子与电子湮没前的寿命，来研究材料的电子结构和缺陷结构22.正电子素：当一个已热化的正电子和一个电子碰撞时，有可能在发生湮没之前暂时形成一个由正电子和负电子组成的中性束缚体系(e+e-)，即称为正电子素，以Ps 表示。
23.正电子的寿命：正电子产生的起始时间到湮灭的终止时间。
比如Na-22放出正电子时同时放出能量1.28Mev 的γ光子，正电子遇到电子湮灭时放出两个0.511γ光子。
这段时间称为Na-22正电子寿命21.加速器质谱分析：放射性同位素原子被电离后，在加速管中被加速至数兆或数十兆电子伏高能，然后通过选择和鉴别，直接测量目标同位素原子数。
三、简答题1.简述（n,γ）中子活化分析的工作原理，中子活化分析的四个步骤。
原理：11(,)A A A Z Z Z X n Y W βγ++−−→中子辐照生成放射性同位素，不同的同位素半衰期和γ射线能量也不同，由此确定元素中的核素成分。
步骤：1.样品的制备 2.样品的辐照 3.放射性活度测量 4.进行数据处理2.简述中子活化分析的优点，主要应用领域，以及应用中要注意哪些因素和条件的选择。
优点：具有分析灵敏度高、元素选择好、可分析的元素种类多、非破坏性分析，以及可做样品体内元素分析应用领域：在材料、生命、环境、地质、考古、农业等学科领域里已广泛应用；注意：使用中子活化分析技术时，应根据待分析核素的性质，如核反应截面、元素丰度等选择合适的活化条件、样品制备方法和测量方法，以实现高灵敏度、多元素分析。
3.中子活化分析测量核素的选择、照射条件的选择、冷却时间的选择原则。
测量核素的选择：①热中子（或超热中子）的反应截面要大；②有适当的半衰期（T1/2）;③有可供测量的γ能谱，干扰要尽量小；④有稳定的同位素丰度，且宜选择同位素丰度大的。
照射条件的选择：照射时间长、短的选择要根据生成核素B的半衰期来定，半衰期长其照射时间就要长；半衰期短其照射时间就可以短，一般<24h就认为要短，要长短结合，综合考虑。
我们一般在φ（中子注量率）在1013情况下，照射时间为10小时。
冷却时间的选择原则：关键要看大多数目标元素半衰期，由于它们的半衰期相差很大，一般为停止照射后2~3个半衰期后开始测量，对远离反应堆的测量，一个样品通常需要测2~3次，第1次测量半衰期短的核素。
4．中子活化分析中测量条件的选择及测量中应注意的问题。
测量条件的选择：放射源（样品或标准）与探测器之间的距离应尽可能近；死时间不能太大，太大不仅漏记严重，而且会使探测器的分辨率变差。
测量中应注意：①同一组中样品和标准必须在相同的几何位置上进行测量；②为了提高测量精度，可对同一核素不同的谱峰都进行测量，例如Sc的889KeV、1120Kev；③对同一核素不同的谱峰都进行分析，例如Yb(177KeV、197KeV)；U的228、277KeV；④对同一核素可进行不同时间的跟踪测量，例如Sb的564KeV,与As的559KeV很近，但是半衰期相差很大；⑤测量时间的修正：由于标准和样品不可能在同一探测器上同时测量，总有先后，因此必须对测量时间进行修正，修正是指对峰面积的修正，修正到和标准同时测量时样品的面积应该是多少？【或者说修正到和样品同时测量时标准的面积应该是多少？5.中子活化分析中的干扰因素及解决办法。
（1）同位素丰度是否正常，解决办法尽可能用同位素丰度高的作为标准。
（2）中子通量密度是否均匀，解决办法：a、尽量减少样品重量；b、溶解稀释；c、作自屏蔽曲线进行修正。
（3）干扰反应，解决：需要了解Mg/Na的比值，在超基性岩中，Mg/Na=103左右。
（4）谱线干扰，解决：用不同的半衰期解决、利用分支比扣除法6.试述X射线荧光分析的工作原理。
X射线荧光分析中使用滤光片的作用，滤片能否改善探测器的能量分辨率？原理：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。
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。
作用：1）、抑制特殊元素的谱线（Pd ）；2）改变激发源谱线的能量分布3）降低背景；不能改善探测器能量分辨率。
7.简述X 射线荧光分析中的基体效应，以及克服或校正基体效应的方法由于X 光子有一定的贯穿本领，X 荧光分析一般用于厚样品分析，这又引起基体效应——X 射线被基体的吸收。
方法：（1）基体匹配法（2）薄试样法（3）内标法（4）标准加入法（5）散射比法8.X 射线激发源的种类？X 射线荧光分析仪器的分类？X 射线荧光分析干扰因素？9.X 射线能谱的探测系统？X 射线荧光分析技术的特点及应用？应用：仪器轻便、易携带（1kg 左右），分析速度快（几秒种至几分钟）和可分析元素范围广（从原子序数13Al 至92U ），其测量对象可以是岩矿石的原生露头、块状岩石矿石、土壤、运动的矿浆、不同颗粒度的粉末样品和金属铸件等10.简述中子瞬发γ射线活化分析及其特点原理：中子被原子核俘获形成复合核，12131010s -- 后，处于激发态的复合核退激发射γ射线，测量这γ射线的能量和强度，就可以知道元素种类和含量特点：具有非破坏性、体样品分析的特点，而且还具有辐照时间短、分析速度快和活化后的剩余放射性低等优点。
11.简述带电粒子活化分析和特点，以及该方法的主要干扰问题及其解决办法。
具有一定能量的带电粒子与物质中的原子核发生核反应，如果反应的剩余核是放射线核素，则测量这次放射性核素的半衰期和活度，就可以确定样品中被分析元素的种类和含量。
干扰问题：1.不同元素经照射后生成相同放射性核素的干扰2.不同元素经照射后生成不同放射性核素，但发射相同γ射线能量的干扰解决办法：1.根据阈能，改变入射粒子能量 2.根据半衰期，增加辐照后的冷却时间t 12.简述带电粒子核反应瞬发分析方法、优点及其适于分析范围。
核反应瞬发分析法直接测量核反应过程中伴随发射的辐射确定反应原子核的种类和元素浓度的方法优点：方法简便、分析速度快、可利用不同的核反应道、不同的出射粒子和核反应运动学关系更有利地鉴别元素和消除干扰反应，特别是它能在不破坏样品结构的情况下提供元素深度分布信息分析范围：样品表面轻元素分析、分析靶物质中的杂质成分13.简述带电粒子核反应瞬发分析的特点1.有极高的选择性，干扰小2.核反应特性不受靶所处的物理和化学状态的影响，样品可以在高温和高压下被分析。
