核辐射物理与探测学课后习题
(完整word版)核辐射探测学习题参考答案(修改)
第一章射线与物质的相互作用1.不同射线在同一物质中的射程问题如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线，能否从这一曲线求得d （氘核）与t （氚核）在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算？解：P12”利用Bethe 公式，也可以推算不同带点例子在某一种吸收材料的射程。
”根据公式：)()(22v R M M v R b abb a a ZZ =，可求出。
步骤：1先求其初速度。
2查出速度相同的粒子在同一材料的射程。
3带入公式。
2：阻止时间计算：请估算4MeV α粒子在硅中的阻止时间。
已知4MeV α粒子的射程为17.8μm 。
解：解：由题意得 4MeV α粒子在硅中的射程为17.8um 由T ≌1.2×107-REMa，Ma=4得 T ≌1.2×107-×17.8×106-×44()s ＝2.136×1012-()s3：能量损失率计算课本3题，第一小问错误，应该改为“电离损失率之比”。
更具公式1.12-重带点粒子电离能量损失率精确表达式。
及公式1.12-电子由于电离和激发引起的电离能量损失率公式。
代参数入求解。
第二小问：快电子的电离能量损失率与辐射能量损失率计算：()20822.34700700()rad iondE E Z dx dEdx*⨯≅=≈4光电子能量：光电子能量：（带入B K ） 康普顿反冲电子能量：200.511m c Mev =ie hv E ε-=220200(1cos ) 2.04(1cos 20) 4.16160.060.3947(1cos )0.511 2.04(1cos 20)0.511 2.040.06Er Ee Mev m c Er θθ--⨯====+-+-+⨯5:Y 射线束的吸收解：由题意可得线性吸收系数10.6cm μ-=，311.2/pb g cm ρ=12220.6 5.3610/11.2/m pb cm cm g g cm μμρ--∴===⨯质量吸收系数 由r N μσ=*可得吸收截面：12322230.6 1.84103.2810/r cm cm N cmμσ--===⨯⨯ 其中N 为吸收物质单位体积中的原子数2233.2810/N cm =⨯ 0()t I t I e μ-=要求射到容器外时强度减弱99.9% 0()0.1%0.001t I t e I μ-∴=∴=即t=5In10 =11.513cm6：已知)1()(tι--=e A t f t 是自变量。
原子核物理及核辐射探测学第6章习题答案new(免费)
Ee
2.04 1.326 MeV 0.511 1 2.04(1 cos57.65)
6-11 解：
I (t ) I 0 e t ln 4 0.277 cm 1 5 cm
－1
6-12 某一能量的 射线在铅中的线性吸收系数为 0.6cm ，试问它的质量吸收系数及原子的 吸收截面是多少？按防护要求，要用多厚的铅容器才能使源射到容器外的 射线强度减弱 1000 倍？ 解： (1) 线性吸收系数的定义为： N ，这里 是γ射线与物质相互作用的截面，N 为铅原子数的密度，关于 N，我们可由它的原子量和密度共同得到：
h 代入光子的能量 2.04MeV， 电子质量 0.511MeV tg ， m0c 2 2
需要做个转换： 1 ctg
和 20 度角，得到 ctg 20 1 度方向的能量为：
2.04 tg 57.65 ，于是康普顿反冲电子在 20 0.511 2
6-8 试证明入射光子不能与自由电子发生光电效应。 （这是假设初始电子静止的情况计算得 到的，这个结论是可以推广的，因为总可以找到这样的一个参考系） 证明： 对于某个任意能量 E h 的γ光子，其动量为： P
h 。 c
发生光电效应后，光子消失，则自由电子继承γ光子的动能与动量，于是：
质量厚度为： 2.13 10
3
cm 4.1 g/cm3 8.7 103 g/cm 2
6-3 如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线，能否从这一曲线求得 d (氘核)与
t (氚核)在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算。
解：可以。 某种带电粒子在介质中的射程具有这样的特性： M 其中 M 和 z 是入射带电粒子的质量与电荷，F(v)由 R(v ) 2 F (v ) 入射粒子的速度和 z 介质特性决定。 为求得某种能量下 d 和 t 在该介质中 的射程，首先需要 计算出 d 和 t 速度 v 的大小， 然后在质子的射程－能量关系曲线中找出与该速度 v 对应的射 程 Rp 。 由于同样速度下 d 和 t 的动能分别是质子的 2 和 3 倍， 则对具有某个能量 E 的 d 或 t， 只需在质子的射程－能量关系曲线中找到与质子能量 E/2 或 E/3 对应的射程 Rp， 再分别乘以 2 d 和 t 的 M/z 因子即可得到能量为 E 的 d 和 t 在该介质中的射程。即：d 和 t 的射程分别 Rp 的 2 和 3 倍。 6-4 请估算 4MeV 粒子在硅中的阻止时间。已经 4MeV 粒子在硅中射程为 17.8m。 解： 阻止时间：指的是将带电粒子阻止在吸收体内所需的时间。
核辐射探测1234章习题答案
1000 2 cm 2 atn V E 2 u 1.37 4.57 10 cm s P 1. 5 s V cm atm
漂移时间 t d u 2 4.57 10 2 4.37 ms 3.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 ) 、
ph 1.33 10 32 82 5 4.93 10 23 cm 2
E e 661.661 88.001 573.660 KeV
1
对 Fe ， Z 26 ， K 7.111KeV
ph 1.33 10 32 265 1.58 10 25 cm 2
2
对（a）： I (t )
eu 0 ； Q t 0 ； Q 0 。 d eu 1.6 10 19 10 3 I (t ) 0.8 10 16 A d 2 I (t ) 0
（ 0 t 2ms ）； （ t 2ms ）。 （ t 2 ms ）； （ t 2ms ）。
2.36
F 0.68 N0
式中 N 0 为入射粒子在灵敏体积内产生的离子对数
E 200 10 3 7.60 10 3 W 26.3 取法诺因子 F 0.3 F 0.68 0.3 0.68 2.36 2.36 2.68 10 2 2.68% N0 7.60 10 3 N 0
A
z2 p
R0 3.2 10 4 2 3.88 24.8m
z2 p mp Ep
2. 已知 1MeV 质子在某介质中的电离损失率为 A ，求相同能量的 粒子的电离损失率。 答： 所以 3. 试计算 答： 4. 计算 答：
西南科技大学 原子核物理及辐射探测学_1-10章答案
西南科技大学最新原子核物理及辐射探测学_1-10章答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案第一章 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 vc m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能()MeV c vc m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 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 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 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 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M;u .U M045582236043944235236235==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。
核辐射物理及探测学思考题
思考题第一章：1、如何用玻粒二象性及相对论关系论述原子核为什么必须由质子－中子组成？2、元素、核素、同位素等的定义有何差别？3、在有关原子核的结合能的概念中，结合能、比结合能、质量亏损、质量过剩之间有什么关系？4、原子核的核力半径与电荷半径其区别在哪里？5、α粒子的核子作用势和中子的核子作用势有什么差别？其库仑势垒的高度各为多少？6、试画出角动量量子数分别为1，2，3时的轨道角动量及其分量的示意图。
7、质子、中子和电子的自旋都为1/2，且已知N-14核的自旋为0，试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。
8、什么是玻色子和费米子，哪一种须遵循泡利不相容原理？光子、中子、质子、电子及α粒子个属于哪一类？第二章：1、放射性衰变服从指数规律，说明衰变常数?的物理意义。
还有哪些参数来描述衰变的快慢，它们的关系是什么？2、多代连续放射性建立暂时平衡和永久平衡的条件是什么？在达到平衡时有什么主要的特点？3、试分析确定远期年代中地质放射性鉴年法的原理。
4、99Mo-99mTc母牛为什么构成暂时平衡系，分析其中tm的物理意义和实用上的重要性。
第三章：1、α衰变与β衰变的衰变能的定义是什么？2、如何由α粒子能量来确定子核的激发态的能级分布？3、如何解释β粒子的连续的能量分布？β衰变的费米理论的核心是什么？试分析在本章3.2例子的β衰变中跃迁的类型。
4、在核激发态的能级跃迁中存在哪两个竞争过程？发生内转换效应的后续过程是什么？内转换系数如何定义？5、如何由电磁辐射的多极性得到γ跃迁的选择定则？。
6、什么是无反冲共振吸收？作为穆斯堡尔核素应满足哪些条件，为什么？第四章：1、核反应过程中服从哪些守恒定则？宇称是否守恒？2、什么是放能核反应和吸能核反应？在吸能核反应中如何求阈能，采用质心系有什么优点？3、什么是Q方程？4、试述核反应截面的定义，并指出截面、微分截面、分截面、总截面及激发曲线之间的关系。
5、核反应的复合核模型的基本要点是什么？如何解释核反应的共振现象和(n,γ)反应的1/v规律？第五章：1、发生自发裂变的条件是什么？裂变能的定义是什么？2、如何来描述重核自发裂变和α衰变的概率的大小？3、由中子引起的诱发裂变中如何区分易裂变核素和非易裂变核素？如何计算阈能核裂变的阈能？4、慢中子的诱发裂变截面（即慢中子与易裂变核的核反应）的1/v规律是什么意义？并指出σ0和v0的物理意义及大小。
核辐射探测学习题参考答案(修改)
第一章射线与物质的相互作用1.不同射线在同一物质中的射程问题如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线，能否从这一曲线求得d （氘核）与t （氚核）在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算？解：P12”利用Bethe 公式，也可以推算不同带点例子在某一种吸收材料的射程。
”根据公式：)()(22v R M M v R b ab b a a Z Z =，可求出。
步骤：1先求其初速度。
2查出速度相同的粒子在同一材料的射程。
3带入公式。
2：阻止时间计算：请估算4MeV α粒子在硅中的阻止时间。
已知4MeV α粒子的射程为17.8μm 。
解：解：由题意得 4MeV α粒子在硅中的射程为17.8um 由T ≌1.2×107-REMa，Ma=4得 T ≌1.2×107-×17.8×106-×44()s ＝2.136×1012-()s3：能量损失率计算课本3题，第一小问错误，应该改为“电离损失率之比”。
更具公式1.12-重带点粒子电离能量损失率精确表达式。
及公式1.12-电子由于电离和激发引起的电离能量损失率公式。
代参数入求解。
第二小问：快电子的电离能量损失率与辐射能量损失率计算：()20822.34700700()rad iondE E Z dx dEdx*⨯≅=≈4光电子能量：光电子能量：（带入B K ） 康普顿反冲电子能量：200.511m c Mev =ie hv E ε-=220200(1cos ) 2.04(1cos 20) 4.16160.060.3947(1cos )0.511 2.04(1cos 20)0.511 2.040.06Er Ee Mev m c Er θθ--⨯====+-+-+⨯5:Y 射线束的吸收解：由题意可得线性吸收系数10.6cm μ-=，311.2/pb g cm ρ=12220.6 5.3610/11.2/m pb cm cm g g cmμμρ--∴===⨯质量吸收系数 由r N μσ=*可得吸收截面：12322230.61.84103.2810/r cm cm N cm μσ--===⨯⨯ 其中N 为吸收物质单位体积中的原子数2233.2810/N cm =⨯ 0()t I t I e μ-=要求射到容器外时强度减弱99.9% 0()0.1%0.001t I t e I μ-∴=∴=即t=5In10 =11.513cm6：已知)1()(tι--=e A t f t 是自变量。
核辐射物理及探测学
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=1.013×105Pa 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RZ Z e E c 024)1(53πε-=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236U, 239U 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。
核辐射物理及探测学
核辐射物理及探测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=1.013×105Pa 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RZ Z e E c 024)1(53πε-=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236U, 239U 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。
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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 9211026.1⨯=。
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 31000cm 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31000cm 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()%5602.42MeV 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+→。
3-6 已知u Zn u Ni u Cu 929145.63,927967.63,929766.63646464=== 求：1)-+ββ,粒子的最大能量；2)在电子俘获衰变中中微子的最大能量。
3-12 ()
a T Cs 17.3021137=经-β衰变至子核激发态的分支比（强度）94.6%,该核γ跃迁的内转换系数为0976.0=K α，66.5=L K I I ，260.0=L M I I ，试计算1g μ Cs 137衰变时每秒发出的γ光子数。
3.13 Sn 119自激发态跃迁至基态时发射KeV 24的光子，为了补偿发射体和吸收体之间的能级位移,106eV -要求这两者之间的相对运动速度为多少？
第四章习题
4-1.确定下列核反应中的未知粒子x 或未知核X ：
（1）()188,O d p X ；（2）()8739
,X p Y α；（3）()I d x Te 1245312352, 4-2.利用附录一数据，求核反应()Os T d Os 191192,的Q 值。
()
()()()1,276,1921,376,19113.13635.87514.95036.388∆∆∆∆
4-4.求下列核反应的阈能：
()1615,13.44O p d O Q MeV =- ()9392,6,62Nb p d Nb Q MeV =- ()209208, 5.23Bi p d Bi Q MeV =-
4.11试计算H 2核俘获动能为MeV 1的质子所形成的He 3核的激发能。
核参数如下：
()()()MeV MeV MeV 289.71,1,931.143,2,156.132,1=∆=∆=∆。
第五章习题
5.1试计算一个U 235核吸收一个热中子发生裂变所产生的裂变能。
核参数如下：
()MeV 071.81,0=∆，()MeV 916.40235.92=∆，()MeV 980.79141,56-=∆，()MeV 799.9592,36-=∆
5.2 列出快中子与Th
232的增殖反应式。
5.3地球表面海水总量约为18
10吨，海水中氢原子数与氘原子数之比为4
⨯，试计算海水中蕴藏的氘聚变能的总量（用焦耳
5.1:1-
10
表示）。