核辐射物理与探测学复习

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1、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：Ø气体：电子－离子对；Ø闪烁体：第一个打拿极收集到的光电子；Ø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

2、大些好，还是小些好？为什么？答：Ø平均电离能；30eV，300eV，3eV；Ø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

3、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：Ø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）；Ø这些反应的产物都是次级电子；Ø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

4、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：Ø影响本征探测效率的因素有：探测器的原子序数、密度、体积、形状，以及γ射线的能量，甚至还包括射线射入探测器的位置、角度；Ø在选择探测器时，为了得到高的本征探测效率，应该选择那些原子序数高、密度大的探测器，探测器的体积要大并且探测器的形状合理（例如正圆柱形）；3)绝对探测效率和本征探测效率的区别是什么？答：Ø绝对探测效率考虑的是对每一个源发射出的粒子，探测器测量到的计数值；Ø本征探测效率考虑的是对每一个射入探测器的粒子，探测器测量到的计数值。Ø绝对探测效率是整

5、个探测系统中所有环节的综合表现；而本征探测效率则主要反映了探测器的特性；三、关于能量分辨率1)能量分辨率是探测器的一项重要指标，但能量分辨率并不是一个特定的量，当我们说某个探测器的能量分辨率是多少的时候，需要指定条件，这个（些）条件是（）。答：Ø需要指定这是对哪个能量说的。比如，当我们说某个NaI(Tl)探测器的能量是7%的时候，指的是对662keV的γ射线能量，如果是对于1.33MeV的γ射线，就不再是7%了，而是要小一些；2)能量分辨率是个绝对的概念还是相对的概念（）？答：Ø是个相对的概念，能量分辨率的分子是全能峰的半宽度，分母是全能峰能量的期

6、望值；3)对于某个确定的探测器，能量分辨率与灵敏体积内沉积能量的关系是什么（）？答：Ø如果仅仅考虑载流子的统计性问题，则能量分辨率与灵敏体积内沉积能量的关系是反比于E的1/2次方；4)虽然我们希望能量分辨率越小越好，但实际上它总是受统计涨落限制的，不可能无限小。请从载流子的角度描述，这个限制是什么？答：Ø一个确定的射线能量经过带电粒子在探测器内的电离过程，变成了数目不等的载流子，载流子的的数目服从法诺分布；当载流子数目的期望值N较大时，它将表现为一个期望值为N，sigma为sqrt(FN)的高斯分布，由此决定的能量分辨率为2.355×sqrt(F/

7、N)；Ø这个分辨率是无法再被改善的，是分辨率的极限，实际中还要考虑其它因素对能量分辨率的影响，因此能量分辨率还要更差。四、射线与物质相互作用1)带电粒子在射入某个物质时，可以与物质发生四种类型的作用，分别是（）？虽然从微观上看，带电粒子与物质发生的每次相互作用的效果是（）的，但是从宏观上看，我们可以认为带电粒子在进入介质中之后，一定和介质发生了相互作用。答：Ø带电粒子使原子核外电子电离或激发；带电粒子受到原子核库仑力时发生的轫致辐射；带电粒子与原子核发生的弹性碰撞；带电粒子与原子核外电子发生的弹性碰撞（实际相当与整个原子）；Ø带电粒子与物质发生的每

8、次相互作用都是随机的（例如，碰撞参数不同，导致其传递给电子的能量就是不同的）；2)重带电粒子与介质发生相互作用的主要类型是