哈尔滨工程大学辐射防护概论习题精解
更新时间:2023-11-27 05:10:01 阅读量: 教育文库 文档下载
哈尔滨工程大学自印讲义 辐射防护概论 课后习题答案详解 第一章
1、为什么定义粒子注量时,要用一个小球体? 粒子注量定义:
单向辐射场:粒子注量?,数值上等于通过与粒子入射方向垂直的单位面积的粒子数。
多向辐射场:以P点为中心画一个小圆,其面积为da。保持da的圆心在P点不变,而改变da的取向,以正面迎接从各方向射来并垂直穿过面积元da的粒子。da在改变取向的过程中即扫描出一个以P点为球心,以da为截面的回旋球。
da P
??
dN da球体过球心的截面面积(da)相等,粒子注量计算最容易,故而用一个小球体
定义粒子注量。
2、质量减弱系数(?/?)、质量能量转移系数(?tr/?)和质量能量吸收系数(?en/?)三者之间有什么联系和区别?
相同点:都针对不带电粒子(X、?射线和中子)穿过物质时发生的物理现象而定义的;
不同点:
质量减弱系数(?/?):描述物质中入射不带电粒子数目的减小,不涉及具体物理过程。
质量能量转移系数(?tr/?):描述不带电粒子穿过物质时,其能量转移给带电粒子数值。只涉及带电粒子获得的能量,而不涉及这些能量是否被物质吸收。 质量能量吸收系数(?en/?):描述不带电粒子穿过物质时,不带电粒子被物质吸收的能量。
数值上:质量减弱系数(?/?)>质量能量转移系数(?tr/?)>质量能量吸收系数(?en/?)
3、吸收剂量、比释动能和照射量三者之间有什么联系和区别?
吸收剂量(D):同授与能(?)相联系,单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。
D?d?/dm
单位Gy。适用于任何类型的辐射和受照物质,与一个无限小体积相联系的辐射量。受照物质中每一点都有特定的吸收剂量数值。
比释动能(K):同转移能(?tr)相联系,不带电粒子在质量dm的物质中释放出的全部带电粒子的初始动能总和的平均值。
K?d?tr/dm
单位Gy。针对不带电粒子;对受照物质整体,而不对受照物质的某点而言。
K?fk??
实用时可先查比释动能因子表(国际上给出比释动能因子的推荐值),进而求得比释动能。
照射量(X):X或?射线在单位质量的空气中,释放出来的全部电子完全被空气阻止时,在空气中产生一种符号的离子的总电荷的绝对值。
X?dQ/dm
单位C/kg。针对X或?射线、空气。空气中各点的照射量不同。 三者联系:
带电粒子平衡:不带电粒子在某一体积元的物质中,转移给带电粒子的平均能量,等于该体积元物质所吸收的平均能量。发生在物质层的厚度大于次级带电粒子在其中的最大射程深度处。 D=K(1-g)
g是次级电子在慢化过程中,能量损失于轫致辐射的能量份额。 对低能X或?射线,可忽略轫致辐射能量损失,此时 D=K
带电粒子平衡条件下,空气中照射量(X)和同一点处空气吸收剂量(Da)的关系为:
Da?WaX e吸收剂量与物质的质量吸收系数?en/?成正比,即
Dm(uen/?)m? Da(uen/?)a故空气中同一点处物质的吸收剂量Dm为:
Dm?(?en/?)mWa(?/?)m??X?33.85en?X?fm?X
(?en/?)ae(?en/?)afm 照射量换算到某物质吸收剂量的换算因子,可查表得到。 三者区别见P18页表1.4。
4、在γ辐射场中,某点处放置一个圆柱形电离室,其直径为0.03m长为0.1m。在γ射线照射下产生10-6C的电离电荷。试求在该考察点处的照射量和同一点处空气的吸收剂量各为多少?
dQ10?6?23X???1.097?10 C/kg (??1.29 mg/cm ) a2dm?a??rhDa?WaX?33.85X?0.371 Gy e5、通过测量,已知空气中某点处的照射量为6.45×10-3C.kg-1,求该点处空气的吸收剂量。
6、在60Coγ射线照射下,测得水体膜内某点的照射量为5.18×10-3C.kg-1,试计
算同一点处水的吸收剂量。
Dm?fm?X?37.64X?0.195 Gy
上式中,60Coγ射线包括1.17MeV和1.33MeV,分支比1:1,查P17表1.3不同光子能量对某些物质的fm值可知,能量在0.4~2MeV的γ射线对水的fm值都为37.64。剂量学计算能准确更好,可用插值法求表中未给出的数值点;防护学计算未知能量点可插值,也可按防护最安全角度考虑,将剂量值往大方向计算。
7、用一个小型探头的照射量仪器,在实质骨的一个小腔室内测得照射量为7.74×10-3C.Kg-1,设辐射源的光子平均能量为80keV。试计算在此照射条件下实质骨的吸收剂量。
8、设在3min内测得能量为14.5 keV的中子注量为1.5×1011m-2。求在这一点处的能量注量、能量注量率和空气的比释动能各为多少? 能量注量:
?E?E??E?2.175?1012keV/m2?3.480?10?4J/m2
1 eV?1.6?10?19 J
能量注量率:
??d?E?1.933?10?6 J/m2/s dt空气的比释动能:
Kn?fk??0.916?10?11?1.5?1011?10?4?1.374?10?4 Gy
第二章
1、试简述分别用自由空气电离室、空腔电离室测量照射量的基本原理。
2、何谓剂量仪的能量响应?影响能量响应的因素是什么?如何改善能量响应? 仪器的灵敏度对光子能量的依赖关系,称为仪器的能量响应。 射线在剂量仪中产生的电荷量可写成:
Q?(Ze/A)a(?en/?)w??V???X
(Ze/A)w(?en/?)a对给定的电离室和一定气体
(Ze/A)a?V?????常数
(Ze/A)w故剂量仪产生的电荷与照射量有如下关系:
(?/?)wQ ??enX(?en/?)a上式中,空气质量能量吸收系数、电离室室壁的质量能量吸收系数都随光子能量的变化而变化,且两者变化的比率并不致。故仪器有能量响应。 改善能量响应:
① 使探头材料的原子序数接近空气,探头的有效原子序数越接近空气,则探测器能量响应越小。
② 采用能量补尝措施,如电离室采用石墨做器壁、铝做电极。铝电极可补尝石墨电极对低能X射线质量能量吸收系数比空气小的缺陷。利用石墨和铝的质量吸收系数相互补尝,可使这类电离室获得相当好的空气等效性。
3、在标准状况下,设一个半径5 cm球状空气等效壁电离室,受?射线照射后产生1.5uC的总电荷。求照射量是多少?相应空气中的吸收剂量是多少?
X?QQ1.5uC?0.773?0.773??2.214?10?3C/kg
4V?V??53cm33
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