核辐射探测复习题第四章半导体探测器答案
(完整版)原子核物理及辐射探测学1-4章答案
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 v c m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能 ()MeV c v c 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 M 045582236043944235236235==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：
核辐射三大探测器-半导体
空穴浓度： p NA 受主杂质浓度
2021/3/11
6
Doping with valence 5 atoms Doping with valence 3 atoms
N-type semiconductor P-type semiconductor
2021/3/11
7
2、载流子浓度和补偿效应 1) 载流子浓度
第十章
半导体探测器
Semiconductor
Detector
2021/3/11
1
半导体探测器的基本原理是带电粒子在半导 体探测器的灵敏体积内产生电子－空穴对，电子 －空穴对在外电场的作用下漂移而输出信号。
我们把气体探测器中的电子－离子对、闪烁 探测器中被 PMT第一打拿极收集的电子 及半导 体探测器中的电子－空穴对统称为探测器的信息 载流子。产生每个信息载流子的平均能量分别为 30eV(气体探测器)，300eV(闪烁探测器)和3eV(半 导体探测器)。
方向；
P
IG－ 在结区内由于热运动产 生的电子空穴对；
If
IG gWe
IS－ 少子扩散到结区。
IG，IS的方向为顺内电场方向。
平衡状态时： If IGIS 2021/3/11
N
IG , IS
14
(3于结区电阻率很高，电 位差几乎都降在结区。
反向电压形成的电场与内电场方向一致。 外加电场使结区宽度增大。反向电压越高，结区 越宽。
的半导体称为N 型半导体。
电子浓度： n ND
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施主杂质浓度
5
4)受主杂质(Acceptor impurities)与受主能级
受主杂质为III族元素，其电离电位 EA很低，受主杂质的能级一定很接近禁 带底部(即价带顶部)，室温下价带中电 子容易跃迁这些能级上；在价带中出现 空穴。所以，此时多数载流子为空穴， 杂质原子成为负电中心。掺有受主杂质 的半导体称为P 型半导体。
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答案
核辐射物理及探测学答案核辐射物理及探测学是研究核辐射的性质、产生机制、相互作用规律以及辐射测量和探测技术的学科。
下面是核辐射物理及探测学的答案参考：1. 什么是核辐射？核辐射是指核物质发生放射性衰变时释放出的高能粒子或电磁波的过程。
常见的核辐射有α粒子、β粒子和γ射线。
2. 核辐射的产生机制是什么？核辐射的产生机制主要包括原子核的自发衰变和核反应两种形式。
自发衰变是核物质内部没有外界原因的情况下自动发生的衰变过程，而核反应是核物质与其他物质相互作用时发生的核变化过程。
3. 核辐射与物质的相互作用规律有哪些？核辐射与物质的相互作用规律包括电离作用、激发作用和相互作用距离的特性。
电离作用是指核辐射通过与物质内部原子或分子的相互作用，将其电子从原子或分子中脱离的过程；激发作用是指核辐射使物质原子或分子的能级发生变化，但并没有电离的过程；相互作用距离的特性指的是不同类型的核辐射在物质中的相互作用长度和穿透深度的区别。
4. 核辐射的测量与探测技术有哪些？核辐射的测量与探测技术主要包括电离室、半导体探测器、闪烁体探测器、核废液谱仪等。
电离室是一种通过测量核辐射在气体中电离产物的形成量来确定辐射强度的装置；半导体探测器利用半导体材料特殊的电子结构对核辐射进行测量；闪烁体探测器则是利用某些材料在受到核辐射后会产生可见光信号的特性进行测量；核废液谱仪是一种用于测量放射性废弃物中放射性核素种类和浓度的仪器。
5. 核辐射的应用有哪些？核辐射的应用涉及核能、医学、工业等领域。
在核能方面，核辐射被用于核电站的能源生产；在医学方面，核辐射被用于放射治疗、核医学诊断等；在工业方面，核辐射被用于材料检测、气候变化研究等。
此外，核辐射还被用于食品辐照处理、碳测年等。
(整理)辐射探测与测量-要求及答案 四川大学版
熟悉内容： 1. 闪烁体的作用； 2. 光电倍增管中光阴极、次阴极、阳极的作用； 光阴极是接受光子并放出光电子的电极。 次阴极又称倍增极打拿极，使通过光阴极的光电子通过各级时倍增。 阳极把所用电子收集起来，转变成电信号输出。 3. 光电倍增管暗电流产生的原因、对测量的影响？？？？？；
6. 几个概念： 电离损失：带电粒子与靶物质中的原子的原子核外的电子发生非弹性碰撞，导致原子电离或 激发，因而损失其能量。 辐射损失：入射带电粒子与物质原子核发生非弹性碰撞时，以辐射光子的形式损失能量。 散射：β粒子与靶物质原子核库仑场作用时，只改变运动方向，而不辐射能量，这种过程称 为弹性散射。 轫致辐射：带电粒子与物质原子核发生非弹性碰撞时，带电粒子接近原子核时，速度迅速降 低，会发出电磁波，产生轫致辐射。 射程：入射粒子在吸收物质中，沿入射点到它终点之间的直线距离。 比电离：单位路程上的离子对数目。 歧离现象： 光电效应：γ光子与靶物质相互作用，γ光子的全部能量转移给原子中的束缚电子，使这些 电子从原子中发射出来，γ光子本身消失。 康普顿效应：入射入射γ光子与原子核外的电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给 电子，使它反冲出来，而光子的运动方向和能量都发生了变化，而称为散射光子。 电子对效应：γ射线从原子核旁边经过时，在原子核的库仑场作用下，γ光子转化为一个正 电子和负电子。 角分布： 吸收曲线：粒子强度随吸收片厚度的变化的曲线。 吸收系数： 半吸收厚度：
1）测量坪曲线的方法、坪曲线各参数、由坪曲线选择工作电压的方法； 起始电压：计数管放电的阈电压；坪斜：通常以工作电压 Vp 每增 100V（或 1V）时的计数率增长的百分率表示；坪 长：坪区长度；
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精品文档 2）死时间、恢复时间、分辨时间；
本科核辐射测量方法考题及参考答案
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)。
2022年核辐射探测学习题参考答案
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：)()(22vR 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 粒子在硅中的射程为17.8um由T ≌1.2×107R E Ma，Ma=4得T ≌1.2×107×17.8×106×44s＝2.136×1012s3：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 ion dE E Z dx dE dx 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 Mevie hv E220200(1cos )2.04(1cos20) 4.16160.060.3947(1cos )0.511 2.04(1cos20)0.511 2.040.06Er Ee Mev m c Er 5:Y 射线束的吸收解：由题意可得线性吸收系数10.6cm ，311.2/pb g cm 12220.6 5.3610/11.2/m pbcm cm gg cm 质量吸收系数由r N 可得吸收截面：12322230.61.84103.2810/r cm cmN cm 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 要求射到容器外时强度减弱99.9%()0.1%0.001t I t e I 即t=5In10=11.513cm6：已知)1()(tιe A t f t 是自变量。
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1. 小于10-5Ω·cm ；大于1014Ω·cm ；10-2
～109Ω·cm 。
2. 核辐射粒子射入PN 结区后，通过与半导体的相互作用，损失能量产生电子-空穴对。
在
外电场作用下，电子和空穴分别向两极漂移，于是在输出回路中形成信号，当电场足够强时，电子和空穴在结区的复合和俘获可以忽略时，输出信号的幅度与带电粒子在结区消耗的能量成正比。
3. 金硅面垒α半导体探测器；Ge （Li ）探测器；Si （Li ）探测器；HPGe 探测器；HgI 2探
测器；CdTe 探测器；CdSe 探测器。
4. 扩散型；面垒型；离子注入。
5. PN 结加偏压的目的是：使得PN 结的传导电流很小，相当于PN 结二极管加上反向电压
的情况；内部工作机理是相当于加上反向偏压后P 区中空穴从结区被吸引到接触点，相同的是，N 区中的电子也向结区外移动，那么结区宽度就会变宽。
6. 电荷运动的瞬时涨落。
7. 记录到的脉冲数；入射到探测器灵敏体积内的γ光子数。
8. ε源=π4Ω·ε本征
9. 全能峰内的计数；源发射的γ光子数。
10. 前置放大器与探测器的连接方式有交流耦合和直流耦合两种；其中，交流耦合的优点是
探测器和前置放大器的直流工作点互相隔离，设计简单。
缺点是由于探测器负载电阻和耦合电容的存在，增加了分布电容，使得噪声增加，能量分辨率变差。
直流耦合的特点是消除了耦合电容和负载电阻对地的分布电容，有效地提高信噪比，对低能X 射线的探测尤为重要。
11. 半导体探测器受强辐射照射一段时间以后性能会逐渐变坏，这种效应称为半导体探测器
的辐射损伤效应。
辐射损伤是由于入射粒子通过半导体材料撞击原子产生填隙空位对引起的，它在半导体材料中形成的施主、受主、陷阱等可以作为俘获中心，从而降低载流子的寿命，影响载流子的收集，而且使电阻率发生变化，材料性能变化会使探测器性能变坏。
12. 半导体探测器的优点是：
A 电离辐射在半导体介质中产生一对电子、空穴所需能量大约比气体中产生一对电子、离子对少一个数量级，因而电荷数的相对统计涨落也就小很多，能量分辨率高；
B 带电粒子在半导体中形成电离密度要比在气体中形成高大约3个数量级，因而具有高空间分辨和快时间响应的探测器。
C 测量电离辐射的能量时，线性范围宽。
半导体探测器的缺点是：
A 对辐射损伤效应灵敏，受强辐照后性能变差。
B 常用的Ge 探测器，要在低温条件下工作，使用不便，限制了应用范围。