核辐射物理及探测学(2)

2019-04-21 13:28

3. 在某次测量中,5min测得放射源加本底总计数Ns=1080,移去源,10min测得本底总

计数Nb=223,求放射源的计数率及其标准偏差。

4. 用一探测器,每5分钟测得Ns计数分别为1114,1086,1201,1056;每10分钟测得Nb分别为230,218,204,196;试求放射源的平均计数率及其标准偏差。

5. 对一个放射源进行测量,已知放射源减本底的计数率(净计数率)nc约80/min,本底计

数率nb约为20/min,实测时只容许总测量时间T为1h,问欲得到最佳结果,源和本底测量时间各应是多少?源的计数率及其误差是多少?

第八章习题

1. 为什么射线在气体中产生一对离子对平均消耗的能量要比气体粒子的电离能大? 2. 设一由二平行金属板构成的电极系统,极间距离2cm,内充氩气1.5大气压,二极板上加了1000伏的电位差。问正离子A?由正极表面漂移到负极表面所需时间为何?

3. 设一由二同心金属圆筒制成的电极系统。内圆柱的外半径a?0.1毫米,外圆筒的内半径

b?1厘米,内充氩气

13.33kPa,内圆柱上接正电压1000伏而外圆接地。问正离子A?自

内圆柱外表面漂移至外圆筒内表面需时多少? 4. 试用自己的语言说明什么是探测器的输出电路? 5. 试计算出如图所示电离室中在(a)、(b)、(c)三处

产生的一对离子因漂移而产生的I?(t)、I?(t)、

Q(t)、Q(t)以及Q、Q分别为何?(假定

????所加电压使电子漂移速度为105cm/s,正离子漂移速度为103cm/s)。

6. 设?粒子在电离室内产生一如图所示经迹,假定沿径迹各处之电离比为一常数S,且知电子的漂移速度为u?,试计算I0?(t)??Q??? 7. 设一圆柱形电离室,其中央阳极半径为a、阴

极半径为b。假定已知所充氩气压力P、正离子迁称率??以及工作电压V均已知。试计算一正离子由阳极表面向阴极漂移时产生的??I0(t)??Q(t)??

8. 试画出下列各种输出电路的等效电路,并定性地画出输出电压脉冲形状,标明极性及直

流电位。

题6之图 题5之图

题8之图

9. 设有一累计电离室,每秒有104个?粒子射入其灵敏体积并将全部能量损耗于其中。已

知E??5.3MeV,电离室内充的纯氩气,试求出累计电离室输出的平均电流I0?? 10. 在上题条件下,若选择输出电路之R0?1010?,C0?20pf,问该电离室输出电压信号

的相对均方根涨落为何?

11. 设有一充氩气的离子脉冲电离室,知其放大器的噪声为20微伏,输入电容20pf、电离

室本身电容为10pf。若认为信号噪声比小于5就无法进行测量了,试问该脉冲电离室所能测量的最低粒子能量为何?

12. 设有一充氩气的圆柱形电子脉冲电离室,阳极半径a?0.1mm,阴极半径b?1cm,长度

10厘米,所用仪器之输入电容为10pf。试问1MeV之质子所产生的最大电压脉冲幅度为何?

13. 试计算在点状电离情况下,圆柱形电子脉冲电离室输出电压脉冲幅度分布。假定不考虑电离过程的统计涨落,而只需考虑几何位置的影响。 14. 为什么圆柱形电子脉冲电离室的中央极必须为正极? 15. 试说明屏栅电离室栅极上感应电荷的变化过程。 16. 为什么屏栅电离室的收集极必须是正极?

17. 离子脉冲电离室与电子脉冲电离室的主要差别是什么?

18. 累计电离室所能测的最大幅射强度受何因素限制?脉冲电离室呢? 19. 为什么正比计器的中央丝极必须是正极?

20. 圆柱形电子脉冲电离室的输出电荷主要是由电子所贡献,但在圆柱形正比计数器中输出

电荷却主要是正离子的贡献,这是什么原因?

21. 试说明输出信号的形成过程中,正比计数器阳极上感应电荷的变化过程。

22. 设有一充氩之正比计数器。试计算用它来测定200keV之能量时,所能达到的最佳分辨

率。

23. 设用正比计数器测?粒子强度,每分钟计数5×10个。假如该正比计数器之分辨时间为

3微秒,试校正计数损失。 24. 试说明有机自熄G-M管在工作过程中总共有那些过程会导致有机分子的分解? 25. 试说明G-M管阳极上感应电荷的变化过程。

26. 为什么G-M管中央丝极必须是正极?

27. 对于G-M计数器来说,本底脉冲信号与所要探测的射线产生的脉冲信号有无差别? 28. 为什么卤素管的阳极可以很粗?

29. 设有二种能量的粒子射入一自熄G-M管,并将全部能量损耗于其灵敏本积之中。假定

计数管电压从零开始逐渐加高,一直加到坪特性的末端。在这过程中测量二种粒子给出

的电压脉冲幅度。试定性地用图表示出所测得的输出电压脉冲幅度与工作电压的关系应当是什么形状?

30. 自熄G-M管坪区斜率的成因与正比计数器有何不同?

31. 有机自熄G-M管能否全部充以有机蒸汽而不充氩气,以提高计数寿命? 32. 试总结负电性气体对电离室、正比计数器以及G-M计数管的影响。 33. ? G-M管能否探测?射线?? G-M管能否探测?射线。

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第九章习题

1. 试计算24Na的2.76MevV?射线在NaI(T1)单晶谱仪的输出脉冲幅度谱上,康普顿边缘与

单逃逸峰之间的相对位置。 2. 试详细分析上题中?射线在闪烁体中可产生哪些次级过程。

3. 当入射粒子在蒽晶体内损失1MeV能量时,产生20300个平均波长为447nm的光子,

试计算蒽晶体的闪烁效率。

4. 假设NaI(T1)晶体的发光时间常数为230ns,求一个闪烁事件发射其总光产额的99%需要多少时间?

5. 假设打拿极间的距离为12mm,极间电位差是150V,试求电子在二打拿极间的飞行时

间。

6. 试定性分析,分别配以塑料闪烁体及NaI(T1)闪烁晶体的两套闪烁谱仪所测得0.662MeV

?射线谱的形状有何不同?

7. 当NaI(T1)晶体尺寸趋向极大时,单能?射线的脉冲幅度谱中全能峰与康普顿坪之间的比

例将有什么变化? 8. 试解释NaI(T1)闪烁探测器的能量分辨率优于BGO闪烁探测器的原因,为何后者的探测

效率要更高一些?

9. 用NaI(T1)单晶?谱仪测137Cs的662keV?射线,已知光的收集效率Fph?0.35,光电子收

集效率gc?1,光阴极的光电转换效率Qk?0.22,NaI(T1)晶体相对于蒽晶体的相对发

光效率为230%。又知光电倍增管第一打拿极倍增因子?1?25,后面积各级的??6,并认为vT及vI均为4%,试计算闪烁谱仪的能量分辨率。

??这里的vI??????nph??n?ph2??1??? ?nph????

第十章习题

1. 试计算粒子在硅中损失100keV的能量所产生的电子-空穴对数的平均值与方差。 2. 试用图10-11的列线图查出在由1000??cm的N型硅制成的P-N结探测器中建立0.1mm

耗尽层深度所需要的偏压。

3. 当?粒子被准直得垂直于硅P-N结探测器的表面时,241Am刻度源的主要?射线峰的中

心位于多道分析器的461道。然后,改变几何条件使?粒子偏离法线35°角入射,此时看到峰漂移至449道。试求死层厚度(以?粒子能量损失表示)。 4. 厚度0.1mm的全耗尽硅面垒探测器在很高的偏压下工作,足以使晶片内各处载流子速度

都达到饱和。试估计最大的电子收集时间及空穴及收集时间。

5. 计算金硅面垒探测器结电容,设其直径20mm,??1000??cm,V=100V。

6. 本征区厚10mm的平面Ge(Li)探测器工作在足以使载流子速度饱和的外加电压下,问所

加电压的近似值是多少?若任一脉冲的空穴或电子损失不超过0.1%,问载流子所必须具有的最短寿命是多少?

7. 设电荷收集是完全的、电子学噪声可忽略不计,求Ge(Li)探测器对137Cs0.662MeV?射线

的期望能量分辨率(Ge中法诺因子F=0.13,W0=2.96eV)。 8. 一个同轴Ge(Li)探测器,其长度l=5cm,外径b=5cm,P芯直径a=0.8cm,请计算它的电容C。

9. 试估计工作在2000V的4mm厚的Si(Li)探测器电荷收集时间的最大值。

第十二章习题

12-1 点?源放在?20mm的圆盘形探测器的中心轴线上,源到探测器外表面的垂直距离

为10cm,忽略空气和探测器窗对?粒子的吸收,104Bq的源能产生每分多少计数?探测器本征效率近于100%,探测器失效时间为越10?7s。

12-2 对一圆盘形探测器,其直径为50cm,?圆盘源的直径为?20cm,并位于探测器的

中心轴线上,距离为5cm。试求该装置的几何效率。 12-3 有一台低本底测量装置,测得本底计数率nb?1cpm。设样品和本底的测量时间均为

100min,试计算LC,LD和LQ。(置信度取95%,要求误差?10%) 12-4 用???符合装置测量60Co的???符合计数时,试分析真符合和偶然符合的各个来源。

12-5 计算60Co?射线能谱上光电峰、康普顿边界、反散射峰和碘逃逸峰的能量。

12-6 计算可记录全部次电子,但不记录任何次级?射线的小尺寸NaI?Tl?闪烁探测器的

137Cs?射线能谱时的峰总比。忽略晶体包装材料和韧致辐射的影响。

第十三章习题

40000Pa,工作温度200C,计数管有效尺寸为?3?20cm。

13-1. 试计算SZJ-1型BF3正比计数管的热中子灵敏度。已知10B的浓度为96%,气压为13-2. 在与上题相同条件下,分别计算BF3正比计数管对中子能量为1eV和1KeV时的灵敏

度。

13-3. 有一直径为2cm 、质量厚度为80mgcm2的金箔,在热中子场中照射24小时,搁

置10分钟后开始测量,计数10分钟得净计数为400(已扣除本底)。并设次级带电粒子的探测效率为0.43,试求热中子注量率。

13-4. 计算由1MeV的中子产生的反冲质子的动能,设反冲角为00,100,450,900。 13-5. 试计算1eV,1KeV和1MeV中子飞行1米所需时间。


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