南京航空航天大学
考研专业课初试真题
硕士研究生入学考试专业课初试真题
第一章 原子核的基本性质 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 1-2 将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 1-5 已知()()92,23847.309,92,23950.574MeV MeV ?=?= ()()92,23540.921,92,23642.446MeV MeV ?=?= 试计算239U ，236U 最后一个中子的结合能。 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 第二章 原子核的放射性 2.1经多少半衰期以后，放射性核素的活度可以减少至原来的3%,1%,0.5%,0.01%? 2.7 人体内含%18的C 和%2.0%的K 。已知天然条件下C C 1214与的原子数之比为12102.1，C 14的573021=T 年；K 40的天然丰度为%0118.0，其半衰期a T 911026.1?=。求体重为Kg 75的人体内的总放射性活度。 2-8 已知Sr 90按下式衰变： Zr Y Sr h a 90 64,901.28,90??→????→?--ββ(稳定) 试计算纯Sr 90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y 90的相等。 2-11 31000 cm 海水含有g 4.0K 和g 6108.1-?U 。假定后者与其子体达平衡，试计算31000 cm 海水的放射性活度。 第三章 原子核的衰变 3.1 实验测得 Ra 226 的α能谱精细结构由()%95785.41MeV T =α和()%5602.42 MeV T =α两种α粒子组成，试计算如下内容并作出Ra 226衰变网图（简图） （1）子体Rn 222核的反冲能； （2）Ra 226的衰变能； （3）激发态Rn 222发射的γ光子的能量。 3.2 比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度： Th He U 2304234+→； Rn C U 22212234+→； Po O U 21816234+→。
科目代码：876科目名称：核辐射物理学 第1页 共3页 南京航空航天大学 2018年硕士研究生入学考试初试试题（ A 卷 ） 科目代码: 876 满分: 150 分 科目名称: 核辐射物理学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、计算238U 的最后一个中子、最后一个质子及 的分离能（n S 、p S 、S ）的值，比较三者大小，可说明什么问题？【已知 237=45.389MeV U , 238=47.307MeV U , 1=8.071MeV n , 1=7.289MeV H , 4=2.425MeV He , 23490=40.612MeV Th ， 23791=47.64MeV Pa 】(本题10分) 二、实验发现铋（209Bi ）原子213/21/2D S 跃迁的光谱波长472.2nm ＝，由于超精细相互作用分裂成四条不同F 值的亚谱线。相邻能级的间距比是6:5:4 。求核的自旋I的值。 （本题20分） 三、已知24296Cm 的 衰变所放出的 粒子的最大动能为6112.9keV ，试求24296Cm 的 质量（以原子质量单位u 来表示）。（已知 23894 =46.161MeV Pu ， 4=2.425MeV He ，21u=931.5MeV/c ）。（本题20分） 四、根据下图，试计算：1）K 俘获放出的中微子能量E ;2）152Sm *的反冲速度（用光速c 为单位）；3）当152Sm *在沿运动方向发射光子时，反冲能量损失为多少？由于多普勒效应获得的能量补偿为多少？已知152m Eu 的K 层电子结合能为48keV 。（已知 15262=-74.761MeV Sm ， 15263=-72.884MeV Eu ）（本题 20分）
核辐射物理与探测学复习 注：本提纲中的问题覆盖范围并不完备，因此不能完全替代书本复习，仅作参考之用！ 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) 对于不带电的粒子（如γ、中子），在探测器将射线沉积在其灵敏体积中的能量转换为载 流子之前，还需要经历一个过程，如果没有该过程，则探测器无法感知射线。以γ射线为例，这个过程都包含哪些反应（）？这个过程的产物是什么（）？对于1个1MeV的入射γ射线，请随便给出一个可能的该产物能量（）？ 答： 对于γ射线，这些反应包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应（如果γ射线的能量>1.022MeV）； 这些反应的产物都是次级电子； 对于1个1MeV的γ射线，次级电子的能量可以是几十keV～几百keV，也可以是接近1MeV； 2) 这个过程发生将主要地决定探测器的探测效率，那么影响探测效率（本征）的因素都有 哪些（）？在选择探测器的时候，为了得到高的探测效率（本征），应该做什么考虑（）？
南京航空航天大学 2015年硕士研究生入学考试初试试题（A卷）科目代码:876 满分:150 分 科目名称:核辐射物理学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、试简述下列物理概念（每题6分，共30分） 1、放射性活度 2、内转换电子 3、级联γ辐射的角关联 4、核反应微分截面 5、镜像核 二、简要回答下列问题（每题8分，共40分） 1、α、β、γ 射线本质分别是什么？在α衰变或β衰变中，如果原子核放出一个α粒子或者β粒子原子核将怎样变化？ 2、什么是穆斯堡尔效应？为何同一个核的γ共振吸收很难观测到？ 3、壳层模型之所以成立的主要依据有哪些？它的基本思想是什么？并举两个用壳层模型解释实验现象较成功的例子。 4、产生人工放射性核素的主要途径，不同途径产生的放射性核素的衰变类型是什么？ 5、 地壳中存在的主要天然放射系是哪几个？ 放射系有何特点？ 三、Bi 211 83衰变至Tl 207 81 ，有两组α粒子，其能量分别为6621keV，6274keV。 前者相应是母核衰变至子核基态，后者为衰变至激发态。试求子核Tl 207 81 激发态的能量。（本题20分）
四、对于Ca Sc s 422068.04221??→?，查表得3.310),(=m E Z f ，并已知子核的能级特性 为+O 。试判断母核的能级特性。（本题20分） 五、质子轰击7Li 靶，当质子的能量为0.44, 1.06, 2.22 和3.0MeV 时，观 测到共振。已知质子和7Li 的结合能为17.21MeV ， 试求所形成的复合核能级的激发能。（本题20分） 六、95Zr 的衰变纲图如下图， 试根据β衰变和γ跃迁的选择定则判断每一β衰变的衰变级次和每一γ跃迁的跃迁类型。（本题20分）
第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 () MeV ....c v c m m c E e 924003521511012 2 22 =?? ? ??-= -= =； 动能 () MeV c v c m T e 413.0111 2 2=??? ? ? ?? ?? ?--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+ =≈-= α粒子的质量 g u m m 232 2 010128.28186.1295.010026.41-?==-= -= βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 122 8 5 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==
( )( ) u .U M ;u .U M 045582236043944235236 235 == 试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?=()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6 求C 136和N 13 7核库仑能之差。 答：C 136和N 137核库仑能之差为 ()()?? ?????---?=?3 1011220211453A r Z Z Z Z e E C πε () ??? ? ???????-????? =---311512 2 19 131051566710858410602153...π MeV .J .935210696413=?=- 1-8利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +?? ? ??----=--12 3 123 22, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B
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) 对于不带电的粒子（如γ、中子），在探测器将射线沉积在其灵敏体积中的能量转换为 载流子之前，还需要经历一个过程，如果没有该过程，则探测器无法感知射线。以γ射线为例，这个过程都包含哪些反应（）？这个过程的产物是什么（）？对于1个1MeV 的入射γ射线，请随便给出一个可能的该产物能量（）？ 答： 对于γ射线，这些反应包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应（如果γ射线的能量>1.022MeV）； 这些反应的产物都是次级电子； 对于1个1MeV的γ射线，次级电子的能量可以是几十keV～几百keV，也可以是接近1MeV； 2) 这个过程发生将主要地决定探测器的探测效率，那么影响探测效率（本征）的因素都有 哪些（）？在选择探测器的时候，为了得到高的探测效率（本征），应该做什么考虑（）？ 答：
南京航空航天大学 2012年硕士研究生入学考试初试试题（ A 卷） 科目代码： 876 科目名称： 核辐射物理学 满分： 150 分 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或 草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、简要回答或计算下列问题（每小题10分，共50分） 1、核磁共振时原子核吸收磁场的能量引起能级间跃迁，这种跃迁是核能级间的跃迁吗？为什么？ 2、试证明N 和Z 相差为1的两个镜像核的结合能为2/3c a A ，其中c a 为结合能半经验公式中库仑项的常量。 3、放射源7433As 有：1）两组β?电子，其最大能量和分支比为0.69MeV ，16% 和1.36MeV ，16%，后者为相应至7434Se 基态之衰变；2）两组β+电子，其最大能 量和分支比为0.92MeV ，25%和1.53MeV ，2.8%，后者为相应至7432 Ge 基态之衰变；3）两组单能中微子：1.93MeV ，38%和 2.54MeV ，2.2%。试作出7433 As 的衰变纲图，并求出在该放射源所放出的γ射线的能量（已知Ge 的K 电子结合能为0.01MeV 。 4、什么是反应能？什么是反应阈能？试求77(,)Li p n Be 的反应能和反应阈能，用能量为 1.2MeV 的质子引起上述核反应，在090θ=方向上测得中子能量为4.00MeV ，试求反应能Q 。（已知1()7.289H MeV Δ=，7()14.908Li MeV Δ=，()8.071n MeV Δ=，7()15.770Be MeV Δ=） 5、在同位素中子源中，(,)n α中子源和(,)n γ中子源的中子能谱有何不同？ 试求1249Sb Be ?中子源中，1.691MeV 的γ光子轰击铍靶产生的中子能量。 （已知：1247()11.348,() 4.942,()8.071Sb MeV Be MeV n MeV Δ=Δ=Δ=） 二、试根据单粒子壳模型计算下列核素的自旋和宇称值，并写出计算过程。 1）4120Ca 2）6329Cu 3）14 7N 4）9040Zr 已知核子填充顺序为：1s 1p 1d 2s 1f 2p 等，由于自旋-轨道耦合相互作用，1d 能级与2s 能级发生交叉，1f 能级与2p 能级发生交叉。 （本题20分） 第 1 页 共 2 页 876 核辐射物理学
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α粒子的速度加速至光速的0.95时, α粒子的质量为多少u? 合多少g? 1-3 t=25℃, p=1.013×105 Pa 时, S+O 2→SO 2的反应热q=296.9kJ ·mol -1 , 试计算生成1molSO 2 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： ()MeV 307.47238,92=?；()MeV 572.50239,92=?；()MeV 916.40235,92=?；()MeV 442.42236,92=?。 1-6 当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 R Z Z e E c 02 4)1(5 3πε-= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m 15105.1-?。试计算C 13和N 13核的库仑能之差。 1-7 已知：()MeV 125.313,6=?；()MeV 346.513,7=?。计算C 13和N 13核的结合能之 差； 1-8 利用结合能半经验公式，计算 236 U, 239 U 最后一个中子的结合能, 并把结果与1-5题的结 果进行比较 1-9 计算K 42原子核每一个核子的平均结合能？ 1-10利用结合能半经验公式计算64Cu, 107Ag, 140Ce, 238U 核的质量, 并把计算值与下列实验 值进行比较, 说明质量公式的应用范围。 u Cu M 929756.63)(64=；u Ag M 905091.106)(107 =； u Ce M 905484.139)(140=；u U M 050786.238)(238 =； 1-10利用结合能半经验公式计算64Cu, 107Ag, 140Ce, 238U 核的质量, 并把计算值与下列实验 值进行比较, 说明质量公式的应用范围。 u Cu M 929756.63)(64=；u Ag M 905091.106)(107 =； u Ce M 905484.139)( 140 =；u U M 050786.238)( 238 =； 1-11质子、中子和电子的自旋都为1/2, 以N 14 7为例证明： 原子核不可能由电子和质子组 成, 但可以由质子和中子组成。 1-12 试证明对偶偶核基态的宇称总是偶的。 第二章习题 2-1 放射性核素的活度分别经多少个半衰期以后，可以减小至原来的3%, 1%, 0.1%, 0.01%? 2-2 已知32P,C,U 14238 的半衰期分别为14.26d, 5730a, 4.468×109a ，试求它们的衰变常数 （以sec -1 为单位）。 2-3 放射性核素平均寿命的含义是什么？试计算 239 124 24410Pu(.)/T y =?， )1.28(Sr 2/190 a T =， 210 121384Po(.)/T d =的平均寿命。 2-4 对只含一种放射性核素的放射源，在不同时间进行测量，所得数据如下：
南京航空航天大学 2014年硕士研究生入学考试初试试题 A 卷 科目代码: 876 科目名称: 核辐射物理学 满分: 150 分 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无 效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、简要回答下列问题（每小题5分，共50分） 1、1克镭的放射性活度多大？每秒钟的衰变数多少？ 2、19O 和14O 均不稳定，会进行β衰变。你认为它们会进行β-衰变还是β+衰变？为什么？ 3、中子衍射与X 射线衍射相比有何优缺点？ 4、写出无限大介质中中子增殖系数的四因子公式，并说明各因子的含义。 5、什么是托卡马克装置？ 6、壳模型提出的主要实验依据是什么？壳模型的主要假定是什么？ 7、β衰变有哪几种形式？试写出衰变过程的表达式。 8、在核反应过程中有哪些守恒定律必须遵守？简要叙述他们的重要性和应用。 9、什么是核反应截面？它的物理意义是什么？ 10、简要叙述核反应的三阶段图像及三种主要的核反应机制。 二、按选择定则对下列跃迁分类： 1、 e He H νβ++→? 33 2、 e S Cl νβ++→+34 163417 (注：Cl 3417 基态自旋宇称为0+) （本题20分） 三、用入射中子通量 sec ./1027cm =Φ引起Mg p n Al 2727),(核反应，生成27Mg 具有β放射性，半衰期t 1/2=10.2分。核反应所用靶厚1cm ，靶面积2×5cm 2，经长期照射（即照射时间远大于5t 1/2） ,在停止照射后搁置20.4分测得放射性活度为1.13×10-2微居里，求核反应截面。（已知27Al 密度ρ=2.7g/cm 3） （本题20分）
《核辐射物理学》课程教学大纲 一、教学目的： 《核辐射物理学》是放射医学专业的一门专业基础课。通过理论教学和实验学习，使同学们掌握原子核物理的一些基本知识与核辐射的测量原理和方法，了解什么是核辐射，以及核辐射的本质、来源、去向和物理作用原理，为将来从事肿瘤放射治疗、核医学、核辐射防护、核环境保护、核技术及放射性核素应用打下坚实的基础。 二、课程内容 第一章原子结构 教学内容 1．原子学说 2．原子模型 3．电子壳层与元素周期表 4． X 射线与俄歇电子 教学要点 1．物质结构的原子学说 2．原子量，摩尔质量与质量数的关系 3．玻尔氢原子理论的基础和基本思想 4．元素周期表与电子壳层的关系 5． X 射线的产生，分类和机制 6．俄歇电子的产生机制 第二章原子核的基本性质 教学内容 1．原子核的组成与半径 2．原子核的稳定性 3．核力与核势 4．原子核的结合能 教学要点 1．原子核的中子-质子模型 2．核素与相关术语 3．原子核半径的数量级及其与核子数的关系 4．原子核稳定性的相关因素 5．核力的主要性质与核势的走向 6．爱因斯坦质能关系 7．原子核结合能与比结合能的概念、物理意义和计算 8．核子平均结合能曲线的走向及其物理意义 第三章放射性核素的衰变规律 教学内容 1．α衰变 2．β衰变 3．γ衰变 4．衰变规律 5．放射性平衡 6．放射系 教学要点 1．三种常见放射性衰变的概念、方程（举例）、对象、粒子能谱和衰变纲图（会看） 2．单一放射性核素的衰变规律及相关概念 3．放射性活度的单位和计算 4．各种放射性平衡的条件，结果和举例 5．放射系释放的气体核素 第四章放射性核素的生产 教学内容 1．核反应概述 2．核反应能 3．核反应截面 4．人工放射性核素的生产 教学要点 1