《核辐射探测器与核电子学》期末考试复习题
一、 填空题（20分，每小题2分）
1． α粒子与物质相互作用的形式主要有以下两种： 康普顿散射、散射、光电效应、激发、形成电子对、电离、发射电子、发射光
子、形成离子对、形成电子-空穴对、轫致辐射 。
2． γ射线与物质相互作用的主要形式有以下三种： 康普顿散射、散射、光电效应、激发、形成电子对、电离、发射电子、发射光
子、形成离子对、形成电子-空穴对、轫致辐射 。
3． β射线与物质相互作用的主要形式有以下四种： 康普顿散射、散射、光电效应、激发、形成电子对、电离、发射电子、发射光
子、形成离子对、形成电子-空穴对、轫致辐射 。
4． 由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，分辨时间约为： 零点几、几、十几、几十、几百 μs；Ｇ-Ｍ计数管的分辨时间大约为： 零
点几、几、十几、几十、一百、几百 μs。
5． 电离室、正比计数管、G-M计数管输出的脉冲信号幅度与 入射射线的能量、初始电离产生的离子对数、初始电离产生的电荷总
数 成正比。
6． 半导体探测器比气体探测器的能量分辨率高，是因为： 其体积更小、其密度更大、其电离能更低、其在低温下工作使其性能稳
定、气体探测器有放大作用而使其输出的脉冲幅度离散性增大 。
7． 由ZnS(Ag)组成的闪烁计数器，一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强
度 。
8． 由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强度 。 9． 电离室一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强度 。 10． 正比计数管一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强度 。 11． Ｇ-Ｍ计数管一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强度 。
12． 金硅面垒型半导体探测器一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强度 。 13． Si(Li)半导体探测器一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强度 。 14． HPGe半导体探测器一般用来探测 α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子 射线的 能量、强度、能量和强度 。
15． 对高能γ射线的探测效率则主要取决于 γ射线的能量、“窗”的吸收、γ射线的强度、探测器的有效体积、探测器材料的密度、
探测器材料的有效原子系数 。
16． 对低能γ射线的探测效率则主要取决于 γ射线的能量、“窗”的吸收、γ射线的强度、探测器的有效体积、探测器材料的密度、
探测器材料的有效原子系数 。
17． Ｇ-Ｍ计数管的输出信号幅度与 入射射线的能量、工作电压 无关。
18． 前置放大器的类型主要分为以下三种： 电压型、电压-电流型、电流型、电流-压电型器、电荷灵敏型、脉冲型 、积分型、微
分型 。
19． 前置放大器的两个主要作用是： 信号放大、提高信-噪比、防止信号堆积、脉冲成形、阻抗匹配 。 20． 谱仪放大器的两个主要作用是： 信号放大、提高信-噪比、防止信号堆积、脉冲成形、阻抗匹配 。 21． 滤波成效电路主要作用是： 抑制噪声、改造脉冲波形以满足后续测量电路的要求 。 22． 微分电路主要作用是： 使输入信号的宽度变窄和隔离低频信号 。 23． 积分电路主要作用是： 使输入信号的上升沿变缓和过滤高频噪声 。 24． 单道脉冲幅度分析器作用是： 选择幅度在上下甄别阈之间的信号 。
25． 多道脉冲幅度分析器的道数（M）指的是： 多道道脉冲幅度分析器的分辨率 。 26． 谱仪放大器的线性指标包括： 积分非线性、微分非线性 。
二、 名词解释及计算题（10分，每小题5分） 1. 能量分辨率 2. 探测效率 3. 仪器谱 4. 能谱 5. 全能峰 6. 逃逸峰 7. 特征峰 8. 分辨时间 9. 死时间
10. 试粗略计算6.0MeV的α粒子在电离室和金硅面垒半导体探测器中产生的初始电离(离子对数目)，并以此说明金硅面垒半导体探测
器能量分辨率比正比计数管高的原因。
三、 论述题（30分，每小题10分） 1． 简述闪烁计数器探测γ射线的工作过程。
2． 简述核辐射探测器探测效率曲线的一般特征。
3． 简述正比计数器的工作原理。
4． 简述多道脉冲幅度分析器的一般构成及其工作特征。
5． 简述前置放大器的作用、分类及主要特点。
6． 简述谱仪放大器中微分电路、积分电路、基线恢复器的主要作用。
7． 简述稳谱电路的工作原理。
8． 简述开关电源(DC/DC变换器)的工作原理及其特点。
四、 综合题（40分，每小题20分）
1． 以表格方式比较气体探测器、闪烁计数器、半导体探测器的主要特性、特点(着重比较探测器效率、能量分辨率、价格、用途及使
用中的注意事项等)。
2． 画出单道脉冲幅度分析器的工作原理图、工作波形，简述其工作过程及主要特点。
3． 画出一般的线性脉冲放大器的原理框图、指出各部分的主要作用、主要节点的波形变化。
4． 画出无源CDD基线恢复器的电路简图，简述其工作原理。
5． 画出一般线性放电法多道脉冲幅度分析器的原理框图、简述其工作过程、指出各主要节点的波形变化、给出变换时间的计算公式。
6． NaI闪烁伽玛探头的基本构成及其工作过程。
核技术 探测复习材料 一、简答题：（共 35 分）
1．带电粒子与物质发生相互作用有哪几种方式？（5分） 与原子核弹性碰撞；（核阻止）（1分）
与原子核的非弹性碰撞；（轫致辐射）（1分） 与核外电子弹性碰撞； （1分）
与核外电子的非弹性碰撞；（电离和激发）（1分） 正电子湮灭；（1分）
2．气体探测器两端收集到的离子对数和两端外加电压存在一定的关系。具体如下图所示。（5分） 填空: Ⅰ 复合区（1分）Ⅱ饱和区（电离室区）（1分）Ⅲ 正比（计数）区（1分）
Ⅳ 有限正比区 （1分）Ⅴ G-M区 （1分）
注：1）有限区的0.5分
3．通用闪烁体探头的组成部件有那些？为什么要进行避光处理？（5分）
答案要点1）闪烁体（1分）、光学收集系统（1分）（硅油和反射层）、光电倍增管（1分）、 2）光电倍增管的光阴极（1分）具有可见光光敏性（1分），保护光电倍增管。 4．PN结型半导体探测器为什么要接电荷灵敏前置放大器？（5分）
C?1/2分）V0而变化，因此当所加偏压不稳定d 答：由于输出电压脉冲幅度h与结电容Cd有关（1分），而结电容 随偏压（
时，将会使h发生附加的涨落，不利于能谱的测量；为解决该矛盾，PN结半导体探测器通常不用电压型或电流型前置放大器，而是采用电荷灵敏前置放大器。电荷灵敏放大器的输入电容极大，可以保证 C入 >> Cd ，（2分）而 C入是十分稳定的，从而大大减小了
Cd变化的影响。可以保证输出脉冲幅度不受偏压变化的影响。
注）1所有讲述半导体探测器原理得1分
5．衡量脉冲型核辐射探测器性能有两个很重要的指标，这两个指标是指什么？为什么半导体探测器其中一个指标要比脉冲型气体电离室探测器好，试用公式解释？（5分） 答案要点：
第1问： 能量分辨率（1.5分）和探测效率（1.5分） 注：1）答成计数率得1分
第2问： ??2.36Fw0E （1分）
w0半导体?w0气体电离室 （1分）
6．中子按能量可分为哪几类？常用的中子探测方法有哪些？（5分）
答案要点：第1问：快中子、热中子、超热中子、慢中子 答对3个以上得1分
第2问：核反冲法（1分）核反应法（1分）、活化法（1分）、核裂变法（1分）
7.试定性分析，分别配以塑料闪烁体及NaI(T1)闪烁晶体的两套闪烁谱仪所测得0.662MeV ?射线谱的形状有何不同？（5分） 答案：由于塑料闪烁体有效原子序数Z、密度?及发光效率（3点得1分） 均低于NaI(T1)闪烁晶体，对测得的0.662MeV ?射
线谱的形状，其总谱面积相应的计数（得1分）、峰总比（得1分）、全能峰的能量分辨率（得1分）均比NaI(T1)闪烁晶体差，甚至可能没有明显的全能峰（得1分）。 注：抓住要点给分，1个要点1分
二、证明题：（共 10 分）
1．试证明?光子的光电效应是光子与原子整体相互作用，而不是与自由电子发生相互作用。（5分）
证明：假设光电效应只与自由电子发生相互作用，那么应该满足动量和能量守恒定理。 假如何光子能量Eγ=hυ（得1分）,动量Pγ=hυ/c（得1分）；
根据相互作用满足能量守恒定理，则电子能量Eβ=hυ=mc2（得1分），电子动量Pβ=（hυ/c2）×v（得1分）；
由于电子速度小于光子速度，所以 Pβ＜Pγ（得1分），动量不守恒所以得证γ光子的光电效应是光子与原子整体相互作用。
222??y??y?2??y?22??x????x?????y????x?1??x?2??x2．（5分）利用误差传递公式 ?1??2??n?2??xn??若对某放射性样品重复测量K次，每次测量时间t相同，测得的计数为N1、N2，?Nk,试证明计数率平均值的统计误差为： 证明：
??N/t?n/KtN?N2??Nkn?1 (得1分)ktn?因为N1,N2?Nk具有统计误差性根据误差传递公式,??N2????2NK2,?n?(?N2121kt)[?22N12Nk] (得1分)?N1,?1kt1kt22N2?N2,??NK, (得1分)
?n?( ? (2)[N1?N2??Nk] )[Nk] (得1分)n/kt (得1分)2所以得证?n?
