核辐射探测学课后答案

习题集

第一章习题

1-1 当电子的速度为2.5×108m·s-1时, 它的动能和总能量各为多少MeV? 1-2 将?粒子的速度加速至光速的0.95时, ?粒子的质量为多少u? 合多少g?

1-3 t=25℃, p=1.013×10Pa时, S+O2?SO2的反应热q=296.9kJ·mol, 试计算生成1molSO2

时体系的质量亏损。

1-4 1kg的水从0℃升温至100℃, 质量增加了多少? 1-5 试计算239U, 236U最后一个中子的结合能。已知：

??92,238??47.307MeV；??92,239??50.572MeV；??92,235??40.916MeV；??92,236??42.442MeV。

1-6 当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为

Ec?3eZ(Z?1)54??0R25

-1

Z为核电荷数，R为核半径，r0 取1.5?10?15m。试计算13C和13N核的库仑能之差。 1-7 已知：??6,13??3.125MeV；??7,13??5.346MeV。计算13C和13N核的结合能之

差； 1-8 利用结合能半经验公式，计算

236

U, U最后一个中子的结合能, 并把结果与1-5题的结

239

果进行比较

1-9 计

核辐射探测相关知识

核辐射探测学硕士课程，学时：30+10 任课教师： 任课教师：方方 实验指导： 实验指导： 2010.9-11( 14周 每周四下午) 2010.9-11(第3-14周，每周四下午) 上课地点： 上课地点：9A203 Ff办公室： Ff办公室：6C1104 办公室 联系电话：84077497, 联系电话：84077497,13699035680 EMAIL: ffsjp2004@2010.09 核辐射探测学 硕士研究生课程 1

核辐射探测相关知识

主要内容第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章2010.09

放射性基本知识 射线与物质的相互作用 射线能谱学 放射性测量单位、 放射性测量单位、辐射源及防 护知识 核辐射探测器 放射性测量中的统计涨落规律核辐射探测学 硕士研究生课程 2

核辐射探测相关知识

教材与参考文献 成都地质学院三系 放射性勘探方法 原子能出版社，1978 成都地质学院三系, 放射性勘探方法,原子能出版社 原子能出版社， 章晔 华荣洲 石柏慎，放射性方法勘查，原子能出版社，1990 章晔,华荣洲 石柏慎，放射性方法勘查，原子能出版社， 华荣洲,石柏慎 贾文懿 方方 唐红 苗放 核地球物理仪器 原子能

核辐射物理与探测学复习

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

2010《核辐射探测器与核电子学》期末考试试题A参考答案

一、 填空题（20分，每小题2分）

1． 由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，分辨时间约为： 几 μs。

2． 由ZnS(Ag)组成的闪烁计数器，一般用来探测 α 射线的 强度 。

3． 由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，一般用来探测 γ(X) 射线的 能量和强度 。 4． Ｇ-Ｍ计数管一般用来探测 β、γ、X 射线的 强度 。

5． 金硅面垒型半导体探测器一般用来探测 α 射线的 能量和强度 。 6． HPGe半导体探测器一般用来探测 γ 射线的 能量和强度 。 7． 对高能γ射线的探测效率则主要取决于探测器的 有效体积 。 8． 前置放大器的两个主要作用是： 提高信-噪比、阻抗匹配 。 9． 谱仪放大器的两个主要作用是： 信号放大、脉冲成形 。 10． 微分电路主要作用是： 使输入信号的宽度变窄和隔离低频信号 。

二、 名词解释（15分，每小题5分）

1. 探测效率——定义为探测器输出信号数量(脉冲数)与入射到探测器(表面)的粒子数之比。 2. 仪器谱——由仪器(探测器)探测(响应)入射射线而输出的脉冲幅度分布图

2010《核辐射探测器与核电子学》期末考试试题A参考答案

一、 填空题（20分，每小题2分）

1． 由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，分辨时间约为： 几 μs。

2． 由ZnS(Ag)组成的闪烁计数器，一般用来探测 α 射线的 强度 。

3． 由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，一般用来探测 γ(X) 射线的 能量和强度 。 4． Ｇ-Ｍ计数管一般用来探测 β、γ、X 射线的 强度 。

5． 金硅面垒型半导体探测器一般用来探测 α 射线的 能量和强度 。 6． HPGe半导体探测器一般用来探测 γ 射线的 能量和强度 。 7． 对高能γ射线的探测效率则主要取决于探测器的 有效体积 。 8． 前置放大器的两个主要作用是： 提高信-噪比、阻抗匹配 。 9． 谱仪放大器的两个主要作用是： 信号放大、脉冲成形 。 10． 微分电路主要作用是： 使输入信号的宽度变窄和隔离低频信号 。

二、 名词解释（15分，每小题5分）

1. 探测效率——定义为探测器输出信号数量(脉冲数)与入射到探测器(表面)的粒子数之比。 2. 仪器谱——由仪器(探测器)探测(响应)入射射线而输出的脉冲幅度分布图

?

什么是电离辐射剂量?

电离辐射剂量实质是电离辐射对受照物质造成的 真实效应或潜在影响的一种物理度量。 ?

为什么对电离辐射要进行防护？

核技术的的广泛应用导致可能对人体造成损伤： 1. 核能应用（包括核武器的制造） 2. 核技术在工农医等各部门的应用 ?

按射线本质分类

1.粒子辐射：是指组成物质的基本粒子，或由这些粒子组成的原子核。既有能量又有静止质量。粒子辐射是一些高速运动的粒子，消耗自己的动能把能量传给被穿透的物质。粒子辐射包括电子、质子、中子、α粒子、β粒子和带电重离子等。

2.电磁辐射：实质是电磁波，仅有能量，没有静止质量。包括无线电波、微波、可见光、紫外线、X射线和γ 射线等。 ?

按与物质的作用能力分类

1.电离辐射：通过初级和次级过程引起物质电离，如α粒子、β粒子、质子、中子、X射线和γ 射线等，对于X、 γ 射线，一般当E > 10ev时可以引起电离辐射，或当波长λ< 100nm时可以引起电离辐射。 2.非电离辐射：与物质作用不产生电离的辐射，如微波、无线电波、红外线等,但现在也不能忽视对人体的长期危害作用。 ?

按与物质的作用过程分类

1.直接电离辐射：一般指由带电粒子与物质通过初级作用过程引起电离的辐射，包括电子、质子、α粒子、β粒子和带电重离子等；

2.间接电离辐射：一般指通过次级过程引起电离的不带电粒子形成的辐射，包括X、 γ射线、中子等； 解释：不带

习题讲解

1、γ射线与物质相互作用的“八字图”：

2、60Co和137Cs的衰变纲图：

注意：β-衰败是向右画的，γ射线是垂直向下画的；并标注核素的半衰期，以及各种衰变几率。

3、γ衰变本身是分立的，但我们测得的γ能谱为什么是个连续分布谱？

γ衰变是原子核内部的能级跃迁，所以肯定是分立的，但是我们测得的γ光子的能量是其穿过原子核之后所带的能量，在此期间，它相当于和整个原子核进行作用。那么出射光子的能量随角度的变化而变化，所以存在谱分布。

4、5.3MeV的α粒子能否穿过A4纸？

方法：先算α粒子在空气中的射程，然后换算到A4中的射程，然后和A4的厚度比较。

在空气中的射程：

在A4纸中的射程：

A4纸为混合物，按其主要组成成分来算，即纤维（C6H10O5）n。

5、说明α源作为烟雾探测器的原理：

正常情况下，α源持续放射出α粒子，使的极板间的空气分子电离成正负离子，从而导电，形成稳定电流。当烟雾产生时，烟雾粒子进入探测器，之前被电离的正负离子吸附在烟雾粒子上，从而使得原

先的到达极板的有效离子数减少，从而发出警报。

6、计算1gRa和1μg137I的放射性活度：

7、“场”的概念：

略。

8、天然辐射本底对人体的影响：

天然辐射本底：宇宙射线、宇生放射性核素、原生放射性核素。以

第一章 习题答案

1-1 当电子的速度为2.5?108ms?1时，它的动能和总能量各为多少？

答：总能量

E?mc?2mec21?v?c?2?0.511?2.5?1????3.0?2?0.924MeV；

动能

??1T?mec2??1?vc???2???1??0.413MeV ??1-2.将?粒子的速度加速至光速的0.95时，?粒子的质量为多少？

答：?粒子的静止质量 m0?M?2,4??2me?M?2,4??4???2,4??4.0026u 931.4940 ?粒子的质量

m??m01??2?4.00261?0.952?12.8186u?2.128?10?23g

1-4 1kg的水从00C升高到1000C，质量增加了多少？ 答：1kg的水从00C升高到1000C需做功为

?E?cm?t?4.184?1?100?4.184?105J。

?E4.184?105 ?m?2??4.65?10?12kg 2c3.0?108??1-5 已知：M?238U??238.050786u;M?239U??239.054325u; M?235U??23

昨日，日本股市再次下跌，日经股指跌破 9500 点。除此之外，日本预计，此次强震成为二 战结束以后日本遭遇的损失最为惨重的自然灾 害。多国暂停进口日本农产品在日本福岛一核电 站附近发现 11 种蔬菜的辐射水平超出安全水平

之后，日本首相菅直人昨日要求群众避免食用福

岛出产的蔬菜。与此同时，有报道指东京都金町

净水厂检查出放射性物质，继电力之后自来水也 出现问题，令投资者感到不安。对此，多国宣布 暂停进口日本农产品。美国食品和药物管理局 22 日宣布，受核辐射影响的日本福岛等地区的牛奶 和乳制品，以及新鲜果蔬将禁止进入美国销售。

海鲜等其他食品仍可进入美国市场，但要先通过

辐射检测。韩国昨日表示，当日本进口食品存在

你去看现在 90 后大学刚毕业的，哪一个不是开口要四五千的，公司一个实习生还问这

严重的受核辐射污染的疑虑时，韩国将停止相关 食品的进口。印尼贸易部部长冯慧兰也表示，该 国将对日本进口食品进行严格检查。不过，日本 内阁官房长官枝野幸男表示，海水样本中放射性 物质超标不会立即威胁人体健康，会尽快分析核

辐射对海产品的影响。有分析人士表示，核泄漏

事故将重创当地农业生产，并将在一定程度上推

高国际农产品的整体。从中长期来看，日本或将 增加农产品的进口数量。

现代大气探测学南京信息工程大学

夏俊荣

致 谢本课程多媒体教材是在兰州大学 张文煜教授的同类教材基础之上修 改完成，此外还得到了其他诸位老 师的帮助，在此谨表示衷心感谢。

第八讲 辐射和日照时数的观测

主要内容1.辐射的基本知识 2.辐射的观测仪器及原理 3.日照时数的观测 4.复习参考题

一、辐射的基本知识1.概述 2.短波辐射 3.地球长波辐射 大气长波辐射EL↓ 地面长波辐射EL↑ 4.太阳常数S0 5.直接辐射 6.散射辐射Ed↓ 7.总辐射Eg↓ 8.短波反射辐射Er↑ 9.净全辐射 10.辐射观测的基础

1、概述

辐射是以电磁波形式传递能量的一种方式，太阳 辐射是地球表面获得热量的主要来源，也是地球表 面与大气交换热量的一种形式

2、短波辐射与长波辐射 太阳辐射 能量99.9% 0.2-10 µm <0.4 µm 紫外辐射 0.4-0.76 µm 可见光辐射 >0.76 µm 红外辐射 0.29-3.0 µm 短波辐射 (能量97% 气象站主要观测对象) 地球辐射 地球表面、大气、气溶胶和云层 发射的长波辐射 3.0-100.0 µm 能量99% >5.0