一、名词解释（每名词3分，共24分） 半衰期：放射性核素数目衰减到原来数目一半所需要的时间的期望值。 放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A＝ｄN/dt。 射气系数：在某一时间间隔内，岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值，即η*= N1/N2×100%。 原子核基态：处于最低能量状态的原子核，这种核的能级状态叫基态。 核衰变：放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核，并伴随放出射线的现象。 α衰变：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程成为α衰变 衰变率：放射性核素单位时间内衰变的几率。 轨道电子俘获：原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。 衰变常数：衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量，指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率。线衰减系数：射线在物质中穿行单位距离时被吸收的几率。 质量衰减系数：射线穿过单位质量介质时被吸收的几率或衰减的强度，也是线衰减系数除以密度。 铀镭平衡常数：表示矿（岩）石中铀镭质量比值与平衡状态时铀镭质量比值之比。 吸收剂量：电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm，吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。 平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。 碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量。 核素:具有特定质量数，原子序数和核能态，而且其平均寿命长的足以已被观察的一类原子 粒子注量：进入单位立体球截面积的粒子数目。 粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量 能注量：在空间某一点处，射入以该点为中心的小球体内的所有的粒子能量总和除以该球的截面积 能注量率：单位时间内进入单位立体球截面积的粒子能量总和 比释动能：不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能总和 剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和 同位素:具有相同的原子序数，但质量数不同，亦即中子数不同的一组核素 照射量：X=dq/dm，以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度 照射量率：单位质量单位时间内γ射线在空间一体积元中产生的电荷。 剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值 同质异能素：具有相同质量数和相同原子序数而半衰期有明显差别的核素 平均寿命：放射性原子核平均生存的时间.与衰变常熟互为倒数。 电离能量损耗率：带电粒子通过物质时，所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量 平衡含量铀：达到放射性平衡时的铀含量 分辨时间: 两个相邻脉冲之间最短时间间隔 康普顿边:发生康普顿散射时，当康普顿散射角为一百八十度时所形成的边 康普顿坪：当康普顿散射角为零到一百八十度时所形成的平台 累计效应:指y光子在介质中通过多次相互作用所引起的y光子能量吸收 边缘效应: 次级电子产生靠近晶体边缘，他可能益处晶体以致部分动能损失在晶体外，所引起的脉冲幅度减小 和峰效应: 两哥y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更大的脉冲，其对应能量为两个光子能量之和 双逃逸峰：指两个湮没光子不再进行相互作用就从探测器逃出去 响应函数: 探测器输出的脉冲幅度与入射γ射线能量之间的关系的数学表达式 能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数 探测效率：表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲1. 峰总比:全能峰的脉冲数与全谱下的脉冲数之比 峰康比:全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比
“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。
成都理工大学学年 第一学期《核辐射测量方法》考试试题 参考答案与评分标准 一、名词解释（每名词3分，共18分） 1. 探测效率：探测效益率是表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲计数之间关系的重要物理参数。 2. 衰变常数：衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量，指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率。 3. 吸收剂量：电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm，吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。 4. 平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。 5. 放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A＝ｄN/dt。 6.碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量。 二、填空题（每空0.5分，共9分） 1.α射线与物质相互作用的主要形式是电离和激发。 2.铀系气态核素是222Rn；其半衰期是 3.825d。 3.用γ能谱测定铀、钍、钾含量，一般选择的γ辐射体是214Bi 、208Tl 和40K；其γ光子的能量分别是 1.76MeV 、 2.62MeV和 1.46MeV。 4.β＋衰变的实质是母核中的一个质子转变为中子。 5.放射性活度的单位为：Bq；照射量率的单位为：C/kg*s；能注量率的单位为 W/m2。 6.β射线与物质相互作用方式主要有电离与激发、轫致辐射和弹性散射。
三、简要回答下列问题（每题6分，共36分） 1.简述NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸以及对谱线的影响。 解答：当γ光子在晶体内发生光电效应时，原子的相应壳层上将留一空位，当外层电子补入时，会有特征X射线或俄歇电子发出（3分）。若光电效应发生在靠近晶体表面处时，则改特征X射线有可能逃逸出探测晶体，使入射光子在晶体内沉淀的能量小于光子能量，光子能量与在晶体内沉淀能量即差为特征X射线能量（2分）。因此，使用Na(Tl)晶体做探测器时，碘原子K层特征射线能量为38keV，在测量的γ谱线上将会出一个能量比入射γ射线能量小28keV的碘特征射线逃逸峰（2分）。随着入射射线能量增加和探测晶体体积的增大，NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸峰会逐渐消失。（2分） 2.画出γ能谱仪的基本框图，并说明各个部分的作用。 图（3分） 闪烁体和倍增管是探测器部分，用于将γ射线的能量转化为可以探测的电信号。前置放大器是将信号进行一定倍数的放大。主放大器是将信号转化微可以供多道脉冲幅度分析器使用的信号。多道脉冲幅度分析器将信号转化成数字信号。微机对采集的信号进行软件的处理。（3分） 3.随着入射γ射线能量的变化，γ射线与物质相互作用的主要效应所占比例如何变化？ 解答：伽马射线与物质相互作用的主要形式是光电效应、康普顿效应和电子对效应。随着入射伽玛射线能量的变化，三种效应所占比例是不同的。低能光子与物质作用的主要形式是光电效应（2分）；随着射线能量增大，光电效应所占比例逐渐降低，康普顿效应所占比例增加，成为射线与物质作用的主要形式（2分）。当入射光子能量大于1.02MeV，将存在形成电子对效应的几率，并随着能量的继续增大，电子对效应所占的比例会逐渐增大；而康普顿效应和光电效应所占比例逐渐降低。电子对效应是高能量光子与物质作用的主要的作用形式。（2分） 4.简述半导体探测器的工作原理。 解答：半导体探测器工作时，在搬半导体P区和N区加反向电压，使空间电荷电场增强。电子和空穴分别向正负两级扩散，使得探测器灵敏区的厚度增大。（3分）当探测的射线进入
核辐射测量方法 葛良全 周四春 成都理工大学核技术与自化工程学院 2007．8
前言 本讲义旨在缓解我院“核工程与核技术”专业人才培养计划调整后尚无专业教材的状况。主要内容有核辐射测量基础知识、射线与物质相互作用、核辐射测量的单位、核辐射防护知识、γ射线测量方法、β射线测量方法、α射线测量方法、X射线荧光测量方法、核辐射测量统计学与误差预测等。该讲义可作为“核工程与核技术”和“辐射防护与环境保护”专业的核辐射测量方法课程的教材，也可作为“测控技术与仪器”、“勘查技术工程”和“地球化学”（铀矿地质勘探方向）等本科专业的教学参考书，以及“核科学与技术”学科专业研究生教学的参考书。 本讲义相关内容主要从以下几本参考书的有关内容编辑： [1]章晔，华荣洲、石柏慎编著，放射性方法勘查，原子能出版社，1990 [2]葛良全，周四春，赖万昌编著，原位X辐射取样技术，四川科学技 术出版社，1997 [3]格伦敦F 诺尔著（李旭等译），辐射探测与测量，原子能出版社， 1984。 [4]复旦大学、清华大学、北京大学，原子核物理实验方法，北京，原 子能出版社，1985 [5]李星洪等编，辐射防护基础，北京，原子能出版社，1982 [6]吴慧山，核技术勘查，北京，原子能出版社，1998 [7]王韶舜，核与粒子物理实验方法，北京，原子能出版社，1989
1 第1章 放射性方法勘查的基本知识 1.1 原子和原子核 1.1.1 原 子 原子是构成自然界各种元素的最基本单位，由原子核及核外轨道电子(又称束缚 电子或绕行电子)组成。原子的体积很小，直径只有10－ 8cm 左右，原子的质量也很小， 例如氢原子质量为1.67356×10－ 24g ，铀原子的质量为3.951×10-22g 。原子的中心为原子核，它的直径比原子的直径小得多，为n·10-13～n ·10-12(cm)，但它集中了原子的绝大部分质量。例如氢原子由原子核和一个束缚电子组成，其结构示于图1-1，氢核的质量为1.67×10-24g ，而束缚电子的质量仅 为9.1×10-28g ，两者的比值近似为1/1840。对 于原子序数较大的原子，这个比值更小些。例如，铀原子92个绕行电子的总质量和原子核质量之比为1/4717。 原子核带正电荷，束缚电子带负电荷，两者所带的电荷量相等，符号相反，因此原子本身呈中性。当原子吸收外来的能量，使轨道上的电子脱离原子核的吸引而自由运动时，原子便失去电子而呈现电性，成为正离子。 原子中束缚电子按一定的轨道绕原子核运动，相应的原子处于一定的能量状态。对一种原子来说，它的绕行电子的数目和运动轨道都是一定的，因此每一个原子只能处于一定的，不连续的一系列稳定状态中。这一系列稳定状态，可用相应的一组能量W i 表征，W 称为原子的能级。处于稳定状态的原子，不放出能量。当原子由较高能级W 1跃迁到较低的能级W 2时，相应的能量变化△W 即W 1一W 2，以发射光子的形式释放出来，此时光子的能量为： 21W W hv ?= 式中，h ——普朗克常数，等于6.6262×10-34J·s ； v ——光子的频率。 将某种原子发射的各种频率的光子按波长排列起来，便构成了该种原子的发射 图1-1 氢原子核结构示意图 10-13cm 10-8cm
剂量当量：是用适当的修正因数对吸收剂量进行修正，使得修正后的吸收剂量更好地和辐射所引起的有害效应联系起来。定义为在组织内所关心的一点上的吸收剂量D 、品质因数Q 、修正因子的三项乘积。 这组辐射物理量适用于度量在各种介质中的各种射线。 吸收剂量与照射量的关系：空气辐射场的X 或γ射线，可通过下式将照射量X 换算为吸收剂量D ： 其中：g 表示发生韧致辐射而逃逸出去的能量（未发生电离产生离子对）；W 为平均电离能；e 为电子电量。 2、简要说明放射性物质的常用重量单位及其适用对象，常用 的活度单位及其适用对象，常用的含量单位有哪些？ 放射性物质的重量（常将重量和质量称呼一致）单位常用的有克、千克，适用长寿核素；常用的活度单位有Bq 、Ci ，适用长寿和短寿核素。固体物质中放射性核素的含量单位有：克/克、克/100克（%）、克/吨（g/t ）、ppm ；液体或气体物质中放射性核素的含量单位有：g/L, mg/L ，Bg/L,Bg/m3。 3、说明放射性活度与射线强度的区别。 放射性活度：指单位时间内发生衰变的原子核数目。射线强度：放射源在单位时间内放出某种射线的个数。 4、放射性核素的活度经过多少个半衰期以后，可以减少至原 来的15%、7%、0.1%？ 根据： ， 依次类推。 5、采用两种方法计算距一个活度为1居里的60Co 放射源一米远处的伽玛射线照射量率（注： 60CO 每次衰变放出能量为1.17MeV 和1.33MeV 的光子各一个，在空气中的质量吸收系数为2.66×10-3m2/Kg ）。 解法一（查表法）： 查表知 解法二（物理法）： 6、简述外照射防护的基本原则和基本方法，以及内照射防护 的最根本方法。 外照射防护基本原则：尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受照射N Q D H ??=W e g D W e g dm dE dm dQ X ?-=?-==)1()1(2/12 ln T =λt T t e A e A t A 2/121ln )0()0()(==-λ2/121 ln 3.0ln )0()0(15.02/1T t e A A t T =?=118-2 1 11218102 109.25)1(10503.2107.31------????≈????????=Γ ?=s kg C m s Bq kg m C Bq R A X 24R E An πψγ γ= 118-19123261102109.2585.3310602.11066.2)1(1415926.3410)33.117.1(107.314------????≈????????+???= ???? ??=???? ??=s kg C eV kg m m eV s W e R E An W e X a en a en Ｃρμπρμψγγ
放射性同位素的检测方 法和仪器 Revised as of 23 November 2020
放射性同位素的检测方法和仪器 核辐射与物质间的相互作用是核辐射检测方法的物理基础。放射性同位素发出的射线与物质相互作用，会直接或间接地产生电离和激发等效应，利用这些效应，可以探测放射性的存在、放射性同位素的性质和强度。用来记录各种射线的数目，测量射线强度，分析射线能量的仪器统称为检测器。 一．核辐射的检测方法 使用相关核辐射检测仪器是检测核辐射的重要方法，利用物质衰变辐射后的电离、吸收和反射作用并结合α、β和γ射线的特点可以完成多种检测工作。对人体进行核辐射检查，主要先做物理性检测，如果发现检测指标异常，再进行生理性检测。主要采取以下方法： （一）使用核辐射在线测厚仪 核辐射在线测厚仪是利用物质对射线的吸收程度或核辐射散射与物质厚度有关的原理进行工作的。 （二）使用核辐射物位计
不同介质对γ射线的吸收能力是不同的，固体吸收能力最强，液体次之，气体最弱。若核辐射源和被测介质一定，则被测介质高度与穿过被测介质后的射线强度将被探测器将穿过被测介质的I值检测出来，并通过仪表显示H值。 （三）使用核辐射流量计 测量气体流量时，通常需将敏感元件插在被测气流中，这样会引起压差损失，若气体具有腐蚀性又会损坏敏感元件，应用核辐射测量流量即可避免上述问题。 （四）使用核辐射探伤 放射源放在被测管道内，沿着平行管道焊缝与探测器同步移动。当管道焊缝质量存在问题时，穿过管道的γ射线会产生突变，探测器将接到的信号经过放大，然后送入记录仪记录下来。 二．核辐射的检测仪器 检测核辐射有各种不同的仪器，一般将检测器分为两大类：一是“径迹型”检测器，如照像乳胶、云室、气泡室、火花室、电介质粒子探测器和光色探测器等，它们主要用于高能
核辐射的检测方法，指标，仪器，原理和相关的环境标准 核辐射与物质间的相互作用是核辐射检测方法的物理基础。核辐射与物质间的相互作用包括电离作用、核辐射的散射与吸收，利用物质衰变辐射后的电离、吸收和反射作用并结合α、β和γ射线的特点可以完成多种检测工作。 核辐射检测仪器 核辐射监测原理及方法 能够指示、记录和测量核辐射的材料或装置。辐射和核辐射探测器内的物质相互作用而产生某种信息（如电、光脉冲或材料结构的变化），经放大后被记录、分析，以确定粒子的数目、位置、能量、动量、飞行时间、速度、质量等物理量。核辐射探测器是核物理、粒子物理研究及辐射应用中不可缺少的工具和手段。按照记录方式，核辐射探测器大体上分为计数器和径迹室两大类。 计数器以电脉冲的形式记录、分析辐射产生的某种信息。计数器的种类有气体电离探测器、多丝室和漂移室、半导体探测器、闪烁计数器和切伦科夫计数器等。 气体电离探测器通过收集射线在气体中产生的电离电荷来测量核辐射。主要类型有电离室、正比计数器和盖革计数器。它们的结构相似，一般都是具有两个电极的圆筒状容器，充有某种气体，电极间加电压，差别是工作电压范围不同。电离室工作电压较低，直接收集射线在气体中原始产生的离子对。其输出脉冲幅度较小，上升时间较快，可用于辐射剂量测量和能谱测量。正比计数器的工作电压较高，能使在电场中高速运动的原始离子产生更多的离子对，在电极上收集到比原始离子对要多得多的离子对(即气体放大作用)，从而得到较高的输出脉冲。脉冲幅度正比于入射粒子损失的能量，适于作能谱测量。盖革计数器又称盖革-弥勒计数器或G-M计数器，它的工作电压更高，出现多次电离过程，因此输出脉冲的幅度很高，已不再正比于原始电离的离子对数，可以不经放大直接被记录。它只能测量粒子数目而不能测量能量，完成一次脉冲计数的时间较长。 多丝室和漂移室这是正比计数器的变型。既有计数功能，还可以分辨带电粒
核辐射测量方法 一．名词解释（6） 1，原子能级：原子总是处于一系列确定的稳定能量状态。这一系列确定的稳定能量状态称为原子的能级。 2，核素：具有确定质子数、中子数、核能态的原子核称做核素。 3，γ衰变：处于激发态的原子核由较高能态向较低能态跃迁时，发出γ光子的过程。 4，半衰期：放射性核素的数目衰减到原来数目一半所需的时间。 5，平均电离能：每产生一对离子（包括原电离与次级电离）入射粒子所损耗的平均能量。6，粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量。 7，吸收剂量：受照物质在特定体积内，单位质量物质吸收的辐射能量。 8，剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和。 9，同位素：具有相同的原子序数,但质量数不同,亦即中子数不同的一组核素10，放射性活度：单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A ＝ｄN/dt。 11，照射量：X=dq/dm 以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度。 12，剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值 13，射气指数：在某一时间间隔内，岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值，即η*= N1/N2×100%。14，α衰变：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程。 15，核衰变：放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核 并伴随放出射线的现象。 16，同质异能素:原子序数和质量数相同而核能态不同的核素。 17，轨道电子俘获：原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。 18.平均寿命：放射性原子核平均生存的时间，与衰变常熟互为倒数。 19.衰变常数：指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率 20.γ常数： 21.基体效应： 二，填空（15） 1.天然放射性系列，铀，钍起始元素及半衰期。 铀系：238-U,半衰期：4.468×109a.钍系:232-Th，半衰期：1.41×1010a,锕系:起始核素是235-U，半衰期：T1/2＝7.038×108a 2.α，β，γ与物质相互作用的形式。 3.形成电子对效应的条件。 4.半衰期，平均寿命，衰变常数之间的关系。 5.α粒子的实质。（氦原子核） 6.天然α粒子的最大能量。（8.785MeV）。 7.天然α粒子的最大射程（8.62cm）。 8.β衰变的三种形式。 9.铀系，钍系，锕系能量最大的α粒子。 铀系:214-Po7.687MeV,钍系:212-Po8.78MeV，锕系211Po7.455MeV
一、名词解释 1.核素:具有特定质量数，原子序数和核能态，而且其平均寿命长的足以已被观察的一类原子 2.碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均 能量 3.平均电离能：射线在气体中每形成一个离子对所消耗的的平均能量 4.粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量 5.能注量：在空间某一点处，射入以该点为中心的小球体内的所有的粒子能量总和除以该球的截 面积 6.比释动能：不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能总和 7.吸收剂量：单位质量受照物质所吸收的平均辐射能量 8.剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和 9.同位素:具有相同的原子序数，但质量数不同，亦即中子数不同的一组核素 10.放射性活度：指在给定时刻，处于特定能态的一定量的放射性核素在时间dt内发生自发核跃迁 的期望值 11.照射量：X=dq/dm，以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度 12.剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值 13.射气系数：描述某一时间间隔内，从矿物或者岩石中放出的射气量与同一时间所形成的射气总 量之比 14.同质异能素：具有相同质量数和相同原子序数而半衰期有明显差别的核素 15.轨道电子俘获：指原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的 过程 16.平均寿命：放射性原子核平均生存的时间 17.电离能量损耗率：带电粒子通过物质时，所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均 能量 18.衰变常数：原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率 19.平衡含量铀：达到放射性平衡时的铀含量 20.分辨时间: 两个相邻脉冲之间最短时间间隔 21.康普顿边:发生康普顿散射时，当康普顿散射角为一百八十度时所形成的边 22.康普顿坪：当康普顿散射角为零到一百八十度时所形成的平台 23.累计效应:指y光子在介质中通过多次相互作用所引起的y光子能量吸收 24.边缘效应: 次级电子产生靠近晶体边缘，他可能益处晶体以致部分动能损失在晶体外，所引起 的脉冲幅度减小 25.和峰效应: 两哥y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更大的脉冲，其对应能量为两个光子能 量之和 26.双逃逸峰：指两个湮没光子不再进行相互作用就从探测器逃出去 27.响应函数: 探测器输出的脉冲幅度与入射γ射线能量之间的关系的数学表达式 28.能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数 29.探测效率：表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲1.峰总比:全能峰的脉冲数与全谱 下的脉冲数之比 30.峰康比:全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比 31.峰总比：全能峰内的脉冲数与全谱下的脉冲数之比 32.入射本征效率：指全谱下总脉冲数与射到晶体上的y光子数之比 33.本征峰效率：全能峰内脉冲数与射到晶体上y光子数之比 34.源探测效率:全谱下总计数率与放射源的y光子发射率之比 35.源峰探测效率:全能峰内脉冲数与放射源y光子发射率之比 36.光电吸收系数:光子发生光电效应吸收几率 37.光电截面:一个入射光子单位面积上的一个靶原子发生光电效应的几率 38.原子核基态原子核最低能量状态 39.铀镭平衡常数 :矿石中铀镭平衡状态时质量比值 三、简要回答下列问题 1.β衰变放出的β粒子的能谱，为什么是连续谱。放射性核素的β衰变放出的粒子由于三个粒 子发射方向任意带走的能量也是不固定的，β衰变放出的能量就在分配 2.试画出Cs-137的衰变纲图。试画出Co-60的衰变纲图。 3.什么是放射性“谱平衡”。当伽马射线穿透物质的时候，当物质达到一定的厚度时，射线谱线的 成分不再随物质厚度的增加而改变，射线谱成分大体一致，各能量之间相对组分大致不变 4.什么是“小探测器”是指探测器的体积小于初始γ射线与吸收材料相互作用所产生的次级γ辐 射的平均自由程； 5.什么是放射性平衡。当衰变的时间足够长时，母核与子核的数目之比和活度之比趋向一个常数， 子体以母核的半衰期衰减，这时称达到放射性平衡 6.什么是放射性暂时平衡。如果母核的半衰期不是很长，平衡时间只能维持在有限时间，当母核 全部衰变完成以后，放射性平衡将不复存在，称此时为放射性暂时平衡 7.试解释散射射线照射量率与散射体原子序数Z的关系曲线。随着原子序数增大，散射射线的照 射量率逐渐降低，轻物质的散射饱和厚度较大，重物质的饱和厚度较小 8.简述引起伽玛射线仪器谱复杂化的主要因素？累积效应和峰效应特征X射线逃逸边缘效应 9.简述在伽玛射线谱上来自探测器外的主要干扰辐射？特征X射线峰散射辐射和反散射峰湮 没辐射峰韧致辐射的影响 10.简述产用的闪烁探测器，α、β、γ射线分别用哪种闪烁体探测器比较合适？ZnS（Ag）闪烁体 塑料、液体闪烁体 NaI(Tl) 11.简述电离型探测器和闪烁型探测器的区别。电离探测器是通过收集射线在气体中的电离电荷来 测量核辐射。闪烁探测器是通过带电粒子打在闪烁体上，使原子分子等发生电离激发，在退激 过程中发光，利用光电倍增管将光信号转变为可测电信号来测量核辐射 12.源探测效率ε s 的主要影响因素有哪些？1、为去除噪声脉冲，仪器设置一定的甄别阈，这将去除一小部分幅度小的γ脉冲。2、射线打在晶体外壳，反射层等物质不可避免的发生散射，散射 射线的存在，这会对计数产生干扰3、特征X射线或韧致辐射的干扰 13.简述G-M计数器中猝灭气体作用及其机理。防止计数管在一次放电后，发生连续放电。主要是 因为猝灭气体的电离电位较低，（看书） 14.简述半导探体测器的测量灵敏区的形成过程。 15.随着入射γ射线能量的变化，γ射线与物质相互作用的主要效应所占比例如何变化？γ射线 与物质相互作用的主要形式是光电效应，康普顿效应，形成电子对效应，随着入射γ射线能量 的变化，三种效应所占比例是不同的，低能光子与物质相互作用的主要形式是光电效应，随着 射线能量的不断增大，光电效应所占比例逐渐降低，康普顿效应所占比例增加，成为射线与物 质相互作用的主要形式，当入射光子的能量大于1.02Mev将存在形成电子对效应的几率，并随 着能量的不断增大，电子对效应所占比例会逐渐增大，而康普顿效应和光电效应所占比例逐渐 降低，电子对效应是高能量光子与物质作用的主要作用形式 16.简述半导体探测器的工作原理。辐射在半导体中产生的载流子，在反向偏压电场下被收集，由 产生的电脉冲信号来测量核辐射。 17.简述NaI(Tl)仪器谱中反散射峰的形成的机理和能量特点。γ射线在探头和源衬托物上以及周 围的屏蔽物上都易发生散射，特别是在进入晶体被吸收是康普顿坪的计数增加，将在胖普顿坪 1
名词解释： 1.光电效应：光子被原子吸收后发射轨道电子的现象。 2.康普顿效应：光子与轨道电子相互作用使得光子只改变方向而不损失能量。 3.电子对产生效应：当 r 光子能量大于 1.02Mev 时， r 光子经过与之相互作用的原子核附件时，与 原子核发生电磁相互作用， r 光子消失而产生一个电子和一个正电子。 4.电子吸附效应：电子在运动过程中与气体分子碰撞时可能被分子俘获，形成负离子，这种现象 称为电子吸附效应。 5.复合：电子和正离子相遇或者负离子和正离子相遇能复合成中性原子或中性分子。 6.漂移：电子和正离子在电场的作用下分别向正、负电极方向运动，这种定向运动叫做漂移运动。 7.平均电离能：带电离子在气体中产生一对离子所需的平均能量称为平均电离能。 8.轫致辐射：快速电子通过物质时，原子核电磁场使电子动量改变并发射出电磁辐射而损失能量，这种电磁辐射就是轫致辐射。 9.截面：单位面积单位时间粒子与靶核发生相互作用的概率。 10.活化：原子核吸收中子后，变成同一种元素的另一种核素，这种现象叫做活化。 11.真符合计数：时间上有关的事件产生的脉冲引起的符合计数称为真符合计数。 12.偶然符合计数：在时间上没有必然联系的事件产生的脉冲引起的符合计数称为偶然符合计数。 13.衰变常数：表示某种放射性核素的一个核在单位时间内进行衰变的概率。 14.碘逃逸峰：当 r 射线在 NaI(Tl) 晶体表面发生光电效应时，碘的 KaX射线很容易逃逸出晶体，形成一个碘逃逸峰。（ 28.61KeV） 15.本征效率：探测器记录到的射线数与入射到探测器灵敏体积内的γ光子数的比。 16.辐射损失率：电子在物质中通过单位长度路径，由于轫致辐射而损失的能量为辐射损失率。 17.电离损失率：入射粒子因原子的激发和电离在单位路径上引起的能量损失。 18.能量分辨率：探测器微分脉冲幅度分布谱中的特征峰半高宽与峰值所对应的脉冲幅度之比： V Fw 2.355 E0 V 探测效率： 记录到的脉冲数记录到的脉冲数 源 源发射的光子数本征入射到探测器灵敏区体积内的光子数 19.仪器谱： 20.能谱：记录粒子能量和单位能量间隔内计数的谱。 21.全能峰：入射γ射线能量全部损失在探测器灵敏体积内时，探测器输出的脉冲形成的谱峰。 22.逃逸峰：若高能γ射线与探测器物质发生电子对效应时，湮没辐射光子中的一个或者两个逃离探测器。
实验二 γ射线的吸收 一、实验目的： 1、了解γ射线在物质中的吸收规律； 2、测量γ射线在不同介质中的吸收系数。 二、实验器材： 1、KZG03C 辐射检测仪一台； 2、Cs137点放射源一个； 3、铅准直器一个； 4、40×40×dcm3的水泥、铝、铁、铜、铅吸收屏若干块（附屏支架）； 5、手套、长钳夹子、尺子、绳子各一套。 三、实验原理： 天然γ射线与物质相互作用的三种主要形式：光电效应、康普顿散射和形成电子对效应。由于三种效应的结果，γ射线通过物质时发生衰 减（吸收），其总衰减系数应为三者之和： 实验证明，γ射线在介质中的衰减服从指数规律： d e I I μ-=0， m m d e I I μ-=0 μ=(- Ln(I/I O ))/d ， μm =(- Ln(I/I O ))/d m 式中：I 为射线经过某一介质厚度的仪器净读数（减去本底）； I 0为起始射线未经过介质的仪器净读数（减去本底）； d 为介质厚度，单位为cm; d m 为介质面密度，单位为g/cm 2 ； μ 为γ射线经过介质的线吸收系数，单位为cm -1； κστμ++=
μm 为γ射线经过介质的质量吸收系数，单位为g/cm 2 ； 半吸收厚度：为使射线强度减少一半时物质的厚度，即 021I I = 时，μ2ln 2 1= d 或 2 12 ln d =μ 四、实验内容： 1. 选择良好的测量条件（窄束），测量 Cs 137源的γ射线在同一组吸收屏（水泥、铝、铁、铜、铅）中的吸收曲线，并由半厚度定出吸收系数； 2. 用最小二乘拟合的方法计算出吸收系数与1中的结果进行比较； 3. 测量不同散射介质时（同一角度，同一厚度）γ射线的强度。 五、实验步骤： 1. 吸收实验 1) 调整装置，使放射源、准直孔、探测器的中心在一条直线上； 2) 测量本底I 0’； 3) 将源放入准直器中，测量无吸收屏时γ射线强度I 0”； 4) 逐渐增加吸收屏，并按相对误差在N ±δ的要求测出对应厚度计数I d ’，每个点测三次取平均植； 5) 更换一种吸收屏，重复步骤4，测量时注意测量条件不变。 吸收实验装置原理图： 六、数据分析与处理：
一、名词解释 每名词3分 共24分 半衰期 放射性核素数目衰减到原来数目一半所需要的时间的期望值。放射性活度 表征放射性核素特征的物理量 单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A N/dt。射气系数 在某一时间间隔内 岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值 即η*= N1/N2×100%。原子核基态 处于最低能量状态的原子核 这种核的能级状态叫基态。核衰变 放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核 并伴随放出射线的现象。α衰变 放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程成为α衰变衰变率 放射性核素单位时间内衰变的几率。轨道电子俘获 原子核俘获了一个轨道电子 使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。衰变常数 衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量 指原子核在某一特定状态下 经历核自发跃迁的概率。线衰减系数 射线在物质中穿行单位距离时被吸收的几率。质量衰减系数 射线穿过单位质量介质时被吸收的几率或衰减的强度 也是线衰减系数除以密度。铀镭平衡常数 表示矿 岩 石中铀镭质量比值与平衡状态时铀镭质量比值之比。吸收剂量 电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm 吸收剂量单位为戈瑞 Gy 。平均电离能 在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。碰撞阻止本领 带电粒子通过物质时 在所经过的单位路程上 由于电离和激发而损失的平均能量。核素:具有特定质量数 原子序数和核能态 而且其平均寿命长的足以已被观察的一类原子粒子注量 进入单位立体球截面积的粒子数目。粒子注量率 表示在单位时间内粒子注量的增量能注量 在空间某一点处 射入以该点为中心的小球体内的所有的粒子能量总和除以该球的截面积能注量率 单位时间内进入单位立体球截面积的粒子能量总和比释动能 不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能总和剂量当量 某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和同位素:具有相同的原子序数 但质量数不同 亦即中子数不同的一组核素照射量 X=dq/dm 以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度照射量率 单位质量单位时间内γ射线在空间一体积元中产生的电荷。剂量当量指数 全身均匀照射的年剂量的极限值同质异能素 具有相同质量数和相同原子序数而半衰期有明显差别的核素平均寿命 放射性原子核平均生存的时间.与衰变常熟互为倒数。电离能量损耗率 带电粒子通过物质时 所经过的单位路程上 由于电离和激发而损失的平均能量平衡含量铀 达到放射性平衡时的铀含量分辨时间: 两个相邻脉冲之间最短时间间隔康普顿边:发生康普顿散射时 当康普顿散射角为一百八十度时所形成的边康普顿坪 当康普顿散射角为零到一百八十度时所形成的平台累计效应:指y光子在介质中通过多次相互作用所引起的y光子能量吸收边缘效应: 次级电子产生靠近晶体边缘 他可能益处晶体以致部分动能损失在晶体外 所引起的脉冲幅度减小和峰效应: 两哥y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更大的脉冲 其对应能量为两个光子能量之和双逃逸峰 指两个湮没光子不再进行相互作用就从探测器逃出去响应函数: 探测器输出的脉冲幅度与入射γ射线能量之间的关系的数学表达式能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数探测效率 表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲1. 峰总比:全能峰的脉冲数与全谱下的脉冲数之比峰康比:全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比 峰总比 全能峰内的脉冲数与全谱下的脉冲数之比入射本征效率 指全谱下总脉冲数与射到晶体上的y光子数之比本征峰效率 全能峰内脉冲数与射到晶体上y光子数之比源探测效率:全谱下总计数率与放射源的y光子发射率之比源峰探测效率:全能峰内脉冲数与放射源y光子发射率之比光电吸收系数:光子发生光电效应吸收几率光电截面:一个入射光子单位面积上的一个靶原子发生光电效应的几率原子核基态 原子核最低能量状态轫致辐射 高速带电粒子通过物质时与库仑场作用而减速或加速时伴生的电磁辐射。俄歇电子 在
核数据处理理论知识 核辐射测量数据特征：随机性（被测对象测量过程）局限性混合型空间性 数据分类：测量型计数型级序型状态型名义型 精度：精密度正确度准确度 统计误差：核辐射测量中，待测物理量本身就是一个随机变量。准确值为无限次测量的平均值，实际测量为有限次，把样本的平均值作为真平均值，因此存在误差。 变量分类：（原始组合变换）变量 误差来源：（设备方法人员环境被测对象）误差 误差分类：系统误差随机误差统计误差粗大误差 放射性测量统计误差的规律答：各次测量值围绕平均值涨落二项分布泊松分布高斯分布 精度的计算，提高测量精度的方法？答：采用灵敏度高的探测器增加放射源强度增加测量次数延长测量时间减少测量时本底计数 放射性测量中的统计误差与一般测量的误差的异同点？答：不同点：测量对象是随机的，核衰变本身具有统计性，放射性测量数据间相差可能很大。测量过程中存在各种随机因素影响。相同点：测量都存在误差。 样本的集中性统计量？答：算术平均值几何平均值中位数众数（最大频数） 样本的离散性统计量？答：极差方差变异系数或然系数算术平均误差 单变量的线性变换方法？答：1.标准化变换 2.极差变换 3.均匀化变换 4.均方差变换 单变量的正态化变换方法？答：标准化变化角度变换平方根变换对数变换 数据网格化变换的目的？答：1.把不规则的网点变为规则网点 2.网格加密 数据网格变换的方法？答：1.插值法（拉格朗日插值三次样条插值距离导数法方位法）2.曲面拟合法（趋势面拟合法趋势面和残差叠加法加权最小二乘拟合法） 边界扩充的方法有哪些？答：拉格朗日外推法余弦尖灭法偶开拓法直接扩充法补零法 核数据检验目的：1.帮助检查测量系统的工作和测量条件是否正常和稳定，判断测量除统计误差外是否存在其它的随机误差或系统误差2.确定测量数据之间的差异是统计涨落引起的，还是测量对象或条件确实发生了变化引起的
名词解释： 1. 光电效应：光子被原子吸收后发射轨道电子的现象。 2. 康普顿效应：γ光子与轨道电子相互作用使得γ光子只改变方向而不损失能量。 3. 电子对产生效应：当r 光子能量大于1.02Mev 时，r 光子经过与之相互作用的原子核附件时，与原子核发生电磁相互作用，r 光子消失而产生一个电子和一个正电子。 4. 电子吸附效应：电子在运动过程中与气体分子碰撞时可能被分子俘获，形成负离子，这种现象称为电子吸附效应。 5. 复合：电子和正离子相遇或者负离子和正离子相遇能复合成中性原子或中性分子。 6. 漂移：电子和正离子在电场的作用下分别向正、负电极方向运动，这种定向运动叫做漂移运动。 7. 平均电离能：带电离子在气体中产生一对离子所需的平均能量称为平均电离能。 8. 轫致辐射：快速电子通过物质时，原子核电磁场使电子动量改变并发射出电磁辐射而损失能量，这种电磁辐射就是轫致辐射。 9. 截面：单位面积单位时间粒子与靶核发生相互作用的概率。 10. 活化：原子核吸收中子后，变成同一种元素的另一种核素，这种现象叫做活化。 11. 真符合计数：时间上有关的事件产生的脉冲引起的符合计数称为真符合计数。 12. 偶然符合计数：在时间上没有必然联系的事件产生的脉冲引起的符合计数称为偶然符合计数。 13. 衰变常数：表示某种放射性核素的一个核在单位时间内进行衰变的概率。 14. 碘逃逸峰：当r 射线在NaI(Tl)晶体表面发生光电效应时，碘的KaX 射线很容易逃逸出晶体，形成一个碘逃逸峰。（28.61KeV ） 15. 本征效率：探测器记录到的射线数与入射到探测器灵敏体积内的γ光子数的比。 16. 辐射损失率：电子在物质中通过单位长度路径，由于轫致辐射而损失的能量为辐射损失率。 17. 电离损失率：入射粒子因原子的激发和电离在单位路径上引起的能量损失。 18. 能量分辨率：探测器微分脉冲幅度分布谱中的特征峰半高宽与峰值所对应的脉冲幅度之比：0 355.2E Fw V V =?=η 探测效率：光子数 源发射的记录到的脉冲数源γε= 光子数积内的入射到探测器灵敏区体记录到的脉冲数本征γε=