核电子学与核仪器复习题(解答)-原版.docx

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1、Ar-.jt第一早1 .解释：核辐射探测器辐射探测器是将入射射线的信息（能量、强度、种类等）转换成电信号或者其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观察和研究的传感器件、装置或材料。2 .核辐射探测的主要内容有哪些？辐射探测的主要内容有：记录入射粒子的数量（射线强度），测定射线的种类，确定射线的能量等。应用要求不同，探测的内容可能不同，使用的辐射探测器也可能不同。3 .常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类：利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。利用射线通过物质产生荧光现

2、象做成的探测器，例如，闪烁计数器。利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。利用射线对某些物质的核反应、或相互碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。利用其他原理做成的辐射探测器。4 .闪烁计数器由哪几个部分组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。5 .核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？入射射线强时，单位时间内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情况便可测知射线的强度与能量。6 .按不同的分类标准，闪烁体分为哪几类？试列举。

3、闪烁体的种类很多，有固体的，液体的，也有气体的。可以是有机物，也可以是无机物。闪烁体的外形也可随应用要求而不同。7 .对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？闪烁体应该有较大的阻止本领，这样才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量Y射线是合适的。闪烁体应有较大的发光效率（也称转换效率）。闪烁体对自己发出的光应该是透明的，这样，闪烁体射出的光子可以大部分（或全部）穿过闪烁体,到达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。闪烁体的发光时间应该尽可能短。闪烁体的发光时间越短，它的时间分辨能力也就越强，在一定时间间隔内，能够

4、观测的现象也就更多，可以避免信号的重叠。闪烁体发射的光谱应该与光电倍增管的光阴极光谱响匹配，这样才能使产生的光子被充分利用起来，使光电倍增管的光阴极产生较多的光电子。否则，将因为光电倍增管对闪烁体发射的光子光谱不敏感，而不能产生良好的响应，得不到大的输出信号。闪烁体要有很高的能量分辨本领。除此以外，其它条件，例如：要求闪烁体易于加工；闪烁体具有适当的折射率和光藕合能力，尽可能避免全反射，使大部分光线都能射到光电倍增管的光阴极上；闪烁体能够长期工作于辐射条件下，闪烁体性能稳定等等，也是人们所期望的。8 .解释：能量分辨本领、能量分辨率、能量分辨力能量分辨本领是指，针对两种不同能量的入射粒子，探测

5、器所能够测定最小的能量间隔。我们定义能量分辨率W42为：WI/2=/%X100%这样，当脉冲幅度被放大时，也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。9 .表示分辨本领的高低的方法有哪些？一是将如图所示横坐标换算成能量单位(keV或eV),的2相应为f,这时，信号幅度虽然被放大，但引起这些信号的原始射线能量并未改变，可以凭此相互比较，而不会因为放大倍数等测量条件的改变而产生差错。称心为极大值一半处的宽度，简称半高宽(FWHM,fullwidthathalfmaximum),来表征探测器的能量绝对分辨能力。除了用半高宽(FWHM)以外，有时还用F

6、WTM来表达，即：十分之一高宽(FWTM,fullwidthattenthmaximum)o办法之二是，采用能量分辨率来表示分辨本领的高低。我们定义能量分辨率也/,为：,zWi/2=AA1/2/o1OO%这样，当脉冲幅度被放大时，也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。10 .理想的能谱与实际测得的能谱有何区别？实际的测得的有本底11 .解释：脉冲幅度谱、微分谱、仪器谱、半高宽、谱仪的能量分辨率将闪烁计数器的输出画成一条曲线来看，横坐标表示闪烁体输出的信号幅度，纵坐标为在一段时间内，不同幅度的脉冲在对应的脉冲幅度位置上的累计数(而不是计数率

7、)，这条曲线称为脉冲幅度的微分分布曲线，简称微分谱(仪器谱)。半高宽是这样求得的：在最大计数的一半处，画一条平行于横坐标轴的直线，与曲线相交得到的宽度即为从图2.3可见，越小，则分辨本领越好，理想的情况应接近0,这时分布曲线将接近为一条垂直于横坐标轴的直线。谱仪的能量分辨率Wg为：Ny/%X这样，当脉冲幅度被放大时，人,也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。12 .对于分辨率分别为8%和13%的Nal(TI)晶体，哪个晶体的能量分辨能力高？能量分辨率越小，则分辨本领越好，能量分辨能力高。对于能量分辨率分别为8%和13%的Nal(Tl)晶体

8、，则前者的分辨能力优于后者。13 .用好的Nal(TI)晶体和光电倍增管，能量分辨率可达多大？能量分辨率可达6%7%左右。14 .能量分辨能力与射线能量有何关系？能量越高，产生粒子数越多，相对涨落就越小，能量分辨本领就会好些；能量越低，产生的光子数越少，相对涨落就会越大，能量分辨本领就会差。15 .解释：探测效率一段时间内，探测器探记录到的粒子数与入射到探测器中的该种粒子数之比。(探测效率是入射粒子通过探测器的灵敏体积时，能产生输出信号的概率)16 .常用的闪烁体有哪些？碘化钠(钝)(2)硫化锌(银)(3)碘化艳(铭)(4)碘化锂(钝)(5)液体闪烁体17 .为什么NalCn)探测器具有很高的

9、探测效率？NaIcn)晶体是具有很大光输出的闪烁体，广泛应用于探测Y射线的强度和能量。NaI(Tl)晶体的相对密度大，有效原子序数高，碘的含量占85%(碘的原子序数为53),所以阻止Y射线本领很大。Nal闪烁体可以做成很大的尺寸(体积在。200mmx200mm以上)，由于NaI(Tl)单晶十分透明，利用它来探测Y射线是很有利的，探测Y射线效率很高，可在百分之几十左右。18 .与NaI(TI)探测效率有关的因素有哪些？al(Tl)的探测效率不仅和入射粒子的能量有关，还与闪烁体的大小、闪烁体的屏蔽物等因素有关。19 .使用Nal闪烁体有哪些注意事项？Nal(TI)晶体的缺点是易潮解，应注意防潮，必

10、须装在密封的容器内。避光，NaI(Tl)因强光照射会变色，也可在长期避光的条件下褪色，性能可以恢复。温度改变时，NaI(Tl)的发光效率及发光衰减时间都有很大改变。使用体积大的NaI(Tl)晶体时，应注意避免其骤冷骤热，以免晶体破裂。20 .NaI(Tl)中含有少量的铭，铭起什么作用？使用时要注意什么？NalCn)中含有少量的铭(ta),错是使闪烁体能够有效发光的激活物质。铭是一种剧毒物质，当闪烁体损坏，晶体由铝壳中取出后，应妥善保存，防止将铭弄入口中。21 .当NalCn)晶体用来探测低能量X射线时，对晶体的封装有何要求？为什么？封装用的铝壳或顶端X射线入射窗口应改为薄的钺片或其他薄膜，因为

11、过厚的铝壳或原子序数大的材料将吸收掉X射线，钺的原子序数小，X射线不容易被吸收。22 .ZnS(Ag)闪烁体有哪些优缺点？ZnS(Ag)闪烁体的发光效率很高，因为它是一种多晶粉末，颗粒度为几微米至几十微米，不能做成大的透明单晶，被广泛用来探测射线等重粒子，探测效率可达100%。ZnS(Ag)产生的光脉冲幅度与入射粒子能量近似成正比，也可用作粒子能量的测量，但能量分辨能力较差。ZnS(Ag)的发光时间较长，一般约为IoHs,且有磷光现象。在受强光照射后，余辉时间长，并影响发光效率，应避光存放，严禁曝晒。ZnS(Ag)是多晶粉末，透明度很差，不能做得很厚，一般均匀喷涂在玻璃片或有机玻璃片上，做成薄

12、片状。这样的薄片对Y或B射线灵敏度很低，但能有效地记录射线23.CSl(TD闪烁体有哪些优缺点？CSlcn)闪烁体的最大特点是不潮解，无需铝壳等包装防潮。CSI(TI)的有效原子序数比Nal(Tl)高，所以其探测效率比NalCn)高，可用做探测Y射线和X射线。CSI(Tl)成本较高，所以探测Y射线仍广泛应用NaIcn)晶体。CSlCn)也有磷光现象，应避光保存，严禁曝晒，长期不用应放在干燥缸中。24 .碘化锂(铭)用来探测哪类射线？简述探测原理？常用来记录中子。利用6U受中子轰击，发生核反应来测量中子一:“+：入由式中可见，该反应不仅放出。粒子(；*),而且还放出僦核(：)，它们都具有使闪烁体

13、发出荧光的能力。25 .简述对液体闪烁体的了解？是一种有机闪烁体，常用来测量低能B射线、Y射线等辐射。在某些弱放射性或液体样品的测量中广泛使用。26 .简述光电倍增管及微通道板的作用。二者有何特点、区别？光电倍增管将闪烁体输出的微弱荧光转变为电信号，并成比例地加以放大输出，由于光电倍增管不仅放大倍数很大，而且在时间响应上也极快，所以它能与闪烁体配合工作。微通道板用它来放大光电信号27 .简述光电倍增管的工作原理工作时，各电极上依次加有递增的电压，当光阴极上打出的光电子经电场加速，打到第一个倍增电极上时，每个光电子能够从这个倍增电极上打出36个电子，这些电子又被电场加速,又会在下一级倍增电极上打

14、出36倍的电子来，这样不断地增殖，阳极上就可以收集到一大群电子，形成一幅度足够大的电脉冲，由阳极输出。28 .闪烁计数器由哪几部分组成？将闪烁体和光电倍增管按实际需要加以组合，就可以构成闪烁计数器29 .在闪烁计数器中，什么是光导？当光电倍增管与闪烁体不能直接接触时，怎么办？为了减少闪光在闪烁体和光阴极耦合界面上发生全反射，使大部分光能够射到光阴极上，需要在闪烁体与光电倍增管之间加上一定的光藕合物质，称为光导。2可以将光导做成长的光导管，使闪烁体的闪光能传输一定距离30 .测量。射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？常用的CI闪烁体为ZnS(Ag)晶体。其外不应有覆盖物，闪烁体做成一层薄膜，使其厚

15、度稍大于粒子在此闪烁体中的射程。31 .测量B射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？是有机闪烁体或塑料闪烁体，测量B射线时，闪烁体厚度要大一些为了消除。射线的影响，B闪烁体需要外包一层铝箔，并可屏蔽光线。32 .测量Y射线采样哪种闪烁体？答：测量Y射线多用无机闪烁体，Nal(Tl)是最常用的33 .光电倍增管各倍增极上的电压可以通过分压电阻得到，对分压电阻有何要求？为什么？在进行一般强度测量时，各极电压没有特殊要求，用做能谱测量时，分压电阻不宜太大光电倍增管内有电流脉冲通过时，各极电压波动可以较小34 .影响闪烁计数器稳定性的主要因素有哪些？高压电源的影响使用时间的影响辐射强度的影响(4)温度的影响35 .简述高压电源对闪烁计数器稳定性影响？36 .解释：闪烁计数器的疲劳现象与老化现象37 .简述辐射强度对闪烁计数器稳定性影响？38 .闪烁计数器受温度的影响表现在哪两个方面？39 .为了降低或消除温度对闪烁计数器的影响，使闪烁体和光电倍增管输出的信号稳定，我们可以采取哪些办法？40 .稳谱技术使闪烁计数器输出的信号得到自动补偿，获得稳定的效果。如果稳谱装置中使用的参考源是辐射体，而测量的是Y射线，能得到稳谱效果吗？为什么？41 .何为闪烁计数器的“坪”曲线？当闪