Летучки и кр по физике
.pdf251
7. В ядерном реакторе облучается 10г таллия-203. Плотность потока нейтронов 10 14 с -1 ∙ см -2. Определить наведенную активность, которая образуется за
2суток облучения? Напишите уравнение ядерной реакции.
Вариант 18
1. Какой процесс называется «ядерной реакцией»?
Дайте определение и приведите пример. От чего зависит число актов ядерной реакции?
2.Какой процент атомов натрия-24 распадется за 2 часа?
3.Нарисуйте кривые радиоактивного распада (качественно, как зависимость активности от времени распада) для изотопов Cs 134 и Co 60 (на одном графике). Чем они отличаются, если у этих изотопов была одинаковая первоначальная активность 40 мкКu? Чему равны постоянные распада у этих изотопов? Напишите уравнения распада (в интегральной форме) для каждого из этих изотопов. (Воспользуйтесь таблицей № 5 из практикума).
4.Чему равна масса чистого изотопа Sr90 , если его активность составляет 25000 Бк?
5.Активность препарата Mg27 измерялась дважды. Первое измерение дало результат 20 мкКu, второе – 2 ∙ 10 4 Бк. Сколько времени прошло между измерениями?
6.Допишите уравнение ядерной реакции:
1532Р р ... п
7. Какая получится удельная активность изотопа Au198 в ядерном реакторе при плотности потока нейтронов 1012 с‾1∙см-2, если время облучения стабильного изотопа 4 суток. Напишите уравнение ядерной реакции.
Практическое заниятие №22. Свойства ионизирующих излучений
Вариант 1
1.Природа рентгеновских лучей. Виды рентгеновского излучения.
2.Нарисуйте примерный вид спектров рентгеновского излучения, возникающего при двух напряжениях U1 и U2 на рентгеновской трубке,
причем U1 U2.
3. Вычислить толщину слоя половинного ослабления Х1/2 параллельного пучка гамма-излучения для воды, если линейный коэффициент ослабления= 0,047 см -1.
4. Какая доля гамма-излучения пройдет через железную пластинку толщиной 1 см, если толщина слоя половинного ослабления для этого излучения равна 0,7 см?
252
5.Дан график ослабления двух гамма-излучений в одном и том же веществе. Энергия какого излучения больше?
6.Позитрон и электрон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию каждого из возникших фотонов, если считать, что кинетическая энергия электрона и позитрона до их столкновения была ничтожно мала.
7.При прохождении некоторой частицы через воду на пути 10 мкм образуется около 25000 пар ионов. Что это за частица? (Привести расчет).
Вариант 2
1.Чем отличается тормозное рентгеновское излучение от характеристического?
2.Меняется ли спектральный состав рентгеновского излучения при изменении силы тока накала рентгеновской трубки?
3.Найти линейный и массовый коэффициенты поглощения воды для рентгеновских лучей, энергия которых равна 1 МэВ, если толщина слоя половинного ослабления этих лучей равна Х1/2 = 10,2 см. Указать, для какой
длины волны рентгеновских лучей получены эти данные.
4.Гамма-излучение изотопа Со60 надо ослабить в 1000 раз. Какая толщина железа потребуется для этого?
5.Нарисуйте примерный вид спектров рентгеновского излучения, возникающего в рентгеновской трубке при двух значениях силы тока I1 и I2
(при одном и том же напряжении), причем I1 I2.
6.Во сколько раз длина волны рентгеновского излучения с энергией квантов
50кэВ меньше, чем видимого фиолетового света с длиной волны 400 нм?
7.Частица, проходя через мягкие ткани, на пути 5 мкм создает 300 пар ионов.
Определить тип частицы. Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность ткани
1000 кг/м3.
Вариант 3
1.Как оценивается ионизирующая способность различных видов излучения?
2.Что такое линейный коэффициент ослабления (поглощения)?
3.Найти массовый коэффициент поглощения алюминия для рентгеновских лучей, энергия которых равна 1 МэВ, если толщина слоя
половинного ослабления этих лучей равна Х1/2 = 4,5 см. Указать, для какой длины волны рентгеновских лучей получены эти данные.
4.Пластинка из железа ослабляет гамма-излучение в 100 раз при толщине 2,6 см. На сколько надо увеличить толщину пластинки, чтобы ослабить излучение еще в 10 раз?
5.Нейтрон и антинейтрон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию каждого из возникших фотонов, считая, что начальная кинетическая энергия аннигилировавших частиц ничтожно мала.
253
6.Гамма-излучение изотопа Ra226 надо ослабить в 100 раз. Какая толщина свинца потребуется для этого?
7.Сколько (грубо приблизительно) пар ионов создает альфа-частица в мягких тканях человека на пути 5 мкм? Привести расчет.
26.Вариант 4
1.Перечислите основные виды взаимодействия рентгеновского излучения с атомами.
2.Что такое массовый коэффициент ослабления (поглощения)?
3. Найти линейный коэффициент поглощения железа для рентгеновских лучей, энергия которых равна 1 МэВ, если толщина слоя половинного ослабления этих лучей равна Х1/2 = 1,56 см. Указать, для какой длины волны рентгеновских лучей получены эти данные.
4.Гамма-излучение изотопа Fe59 надо ослабить в 1000 раз. Какая толщина свинца потребуется для этого?
5.Рентгеновская трубка работает под напряжением U = 1 МВ. Определить
наименьшую длину волны min рентгеновского излучения.
6.Электрон-позитронная пара образовалась из фотона с энергией 2,62 МэВ. Чему была равна в момент возникновения полная кинетическая энергия позитрона и электрона?
7.При прохождении некоторой частицы через мягкие ткани человека на пути
10мкм образуется примерно 700 пар ионов. Что это за частица? (Привести расчет).
Вариант 5
1.Перечислите основные виды взаимодействия гамма-излучения с атомами.
2.Что такое слой половинного ослабления (поглощения)?
3.Найти линейный и массовый коэффициенты поглощения свинца для рентгеновских лучей, энергия которых равна 1 МэВ, если толщина слоя
половинного ослабления этих лучей равна Х1/2 = 0,87 см. Указать, для какой длины волны рентгеновских лучей получены эти данные.
4.Свинцовая пластинка пропускает 37% падающего на нее гаммаизлучения. Линейный коэффициент поглощения 2 см-1. Найти толщину пластинки.
5.Величину слоя половинного ослабления рентгеновских лучей в некотором материале определяли в двух опытах и получили значения 1,2 мм и 3,1 мм. В каком случае рентгеновский аппарат работал при более высоком напряжении на трубке? Ответ обосновать.
6.Позитрон и электрон соединяются, образуя два фотона. Найти длину волны возникших фотонов, если считать, что кинетическая энергия электрона и позитрона до их столкновения была ничтожно мала.
7.Сколько пар ионов бета-частица создает в тканях человека на пути 20 мкм? Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность ткани 1000 кг/м3.
254
Вариант 6
1.Чем принципиально отличается взаимодействие нейтронов с веществом от всех других видов излучений?
2.От каких параметров режима работы рентгеновской трубки зависит граничная длина волны излучения трубки?
3.Защита состоит из слоя свинца толщиной 2 см и слоя железа. При энергии гамма-квантов 0,5 МэВ такая комбинированная защита ослабляет поток излучения на 99%. Найти толщину слоя железа. Величину слоя половинного
ослабления определить по графику на рис.25 стр.129 Практикума по биол. и мед физике.
4.Какая доля падающего гамма-излучения пройдет через свинцовую пластинку толщиной в три слоя половинного ослабления ?
5.Чему равна энергия кванта рентгеновского излучения, если соответствующая ему длина волны равна 0,005 нм?
6.Возможно ли рождение электрон-позитронной пары при взаимодействии с веществом гамма-кванта с энергией 1,0 МэВ? Ответ обосновать.
7.Частица, проходя через воду, на пути 1 мкм создает 2500пар ионов.
Определить тип частицы. Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность воды 1000 кг/м3.
Вариант 7
1.Как классифицируются нейтроны по их энергиям?
2.Что такое характеристическое рентгеновское излучение?
3.Определить число N слоев половинного ослабления, уменьшающих
интенсивность I узкого пучка гамма излучения в k = 100 раз.
4.Через железную пластинку толщиной 2 см проходит 13,5% падающего на нее гамма-излучения. Найти линейный коэффициент ослабления.
5.Нарисуйте примерный вид спектра тормозного рентгеновского излучения при напряжениях на трубке 60 кВ и 120 кВ (при одинаковой силе тока накала катода). Соблюсти масштаб по оси длин волн.
6.Чему равна кинетическая энергия электрона и позитрона, образовавшихся из гамма-кванта с энергией 1,022 МэВ?
7.Частица, проходя через мягкие ткани, на пути 10 мкм создает 600 пар ионов. Определить тип частицы. Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность ткани 1000 кг/м3.
Вариант 8
1.Что такое линейная плотность ионизации?
2.Выведите формулу для вычисления граничной длины волны сплошного спектра рентгеновского излучения.
3.Свинцовая пластинка толщиной 6,0 мм задерживает 70% падающего на нее гамма-излучения. Найти слой половинного ослабления.
4.Найти линейный и массовый коэффициенты ослабления алюминия для гамма-лучей, испускаемых изотопом 134Cs.
255
5.Электроны ускорены разностью потенциалов 100 кВ. Чему равна кинетическая энергия электронов и минимальная длина волны рентгеновских квантов, возникающих при торможении этих электронов?
6.Гамма-излучение изотопа Cs134 надо ослабить в 2000 раз. Какая толщина бетона потребуется для этого?
7.Сколько (грубо приблизительно) пар ионов создает альфа-частица в мягких тканях человека на пути 5 мкм? Привести расчет.
256
Вариант 9
1.Какой тип взаимодействия гамма-лучей с веществом преобладает при высоких энергиях квантов?
2.Каким образом характеристический спектр рентгеновского излучения атома зависит от его химического состояния, т.е. от того, свободен атом или входит в состав молекулы?
3.Свинцовая пластинка толщиной 6,2 мм пропускает 20% падающего на нее гамма-излучения. Найти массовый коэффициент ослабления.
4.Гамма-излучение изотопа Ir192 надо ослабить в 100 раз. Какая толщина свинца потребуется для этого?
5.Чему равна энергия кванта рентгеновского излучения, если соответствующая ему длина волны равна 0,005 нм?
6.Протон и антипротон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию каждого из возникших фотонов, считая, что начальная энергия аннигилировавших частиц ничтожно мала.
7.Сколько пар ионов создает бета-частица в воде на пути 20 мкм?
Вариант 10
1.Какие величины используются для количественной характеристики взаимодействия ионизирующего излучения с веществом?
2.Что является источником гамма-излучения?
3.Найти для алюминия толщину слоя половинного ослабления для
рентгеновских лучей некоторой длины волны, если известно, что массовый коэффициент поглощения алюминия для этой длины волны равен 5,3 м2/ кг.
4.Во сколько раз уменьшится интенсивность узкого пучка гамма-излучения после прохождения через железную пластинку толщиной в два слоя половинного ослабления?
5.Нарисуйте примерный вид спектра тормозного рентгеновского излучения при напряжениях на трубке 50 кВ и 100 кВ (при одинаковой силе тока накала катода). Соблюсти масштаб по оси длин волн.
6.Чему равна кинетическая энергия электрона и позитрона, образовавшихся из гамма-кванта с энергией 1,0 МэВ?
7.При прохождении некоторой частицы через воду на пути 10 мкм образуется около 25000 пар ионов. Что это за частица? (Привести расчет).
257
Вариант 11
1.Перечислите и охарактеризуйте различные виды ионизирующего излучения.
2.Меняется ли спектральный состав рентгеновского излучения при изменении силы тока накала рентгеновской трубки?
3.Определить число N слоев половинного ослабления, уменьшающих интенсивность I узкого пучка гамма излучения в k = 10 раз.
4.Свинцовая пластинка толщиной 0,7 см задерживает 63% падающего на нее гамма-излучения. Найти массовый коэффициент поглощения.
5.Электроны в луче телевизионной трубки тормозятся веществом экрана. Напряжение, подаваемое на трубку, равно 20 кВ. Чему равна граничная
длина волны min спектра рентгеновского излучения, возникающего при торможении электронов?
6. Нейтрон и антинейтрон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию каждого из возникших фотонов, считая, что начальная энергия аннигилировавших частиц ничтожно мала.
7. Частица, проходя через мягкие ткани, на пути 5 мкм создает 300 пар ионов. Определить тип частицы. Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность ткани
1000 кг/м3.
Вариант 12
1.Чем отличается гамма-излучение различных радиоактивных изотопов?
2.Перечислите виды взаимодействия рентгеновского излучения с веществом.
3.Во сколько раз уменьшится интенсивность рентгеновских лучей с длиной
волны 20 пм после прохождения слоя железа толщиной 0,15 мм? Массовый коэффициент поглощения железа 1,1 м2/ кг.
4.Имеются два пучка гамма-лучей: один с энергией квантов 5 МэВ, другой
25МэВ. В каком случае величина слоя половинного ослабления (в одном и том же веществе) будет больше? Почему?
5.Какая доля падающего гамма-излучения пройдет через свинцовую пластинку толщиной в три слоя половинного ослабления?
6.Электрон-позитронная пара образовалась из фотона с энергией 2,62 МэВ. Чему была равна в момент возникновения полная кинетическая энергия позитрона и электрона?
7.Одна альфа-частица создает в воздухе около 150 тысяч пар ионов. Найдите ионизационный ток, создаваемый препаратом, который испускает
100альфа-частиц в 1 секунду.
258
Вариант 13
1.Перечислите процессы, происходящие при взаимодействии альфа частиц с веществом?
2.Какие изотопы: альфаили бета-радиоактивные представляют большую опасность для здоровья при попадании внутрь организма? Почему?
3.Массовый коэффициент поглощения железа для рентгеновских лучей с длиной волны 20 пм равен 1,1 м2 /кг. Найти слой половинного ослабления.
4.Свинцовая пластинка толщиной 0,5 см задерживает 63% падающего на нее гамма-излучения. Найти линейный и массовый коэффициенты поглощения.
5.Нарисуйте примерный вид спектра тормозного рентгеновского излучения при напряжениях на трубке 80 кВ и 160 кВ (при одинаковой силе тока накала катода). Соблюсти масштаб по оси длин волн.
6.Чему равна кинетическая энергия электрона и позитрона, образовавшихся из гамма-кванта с энергией 1,022 МэВ?
7.Сколько пар ионов бета-частица создает в тканях человека на пути 10 мкм? Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность ткани 1000 кг/м3.
Вариант 14
1.Каким образом зависит спектр излучения рентгеновской трубки от того, из какого металла сделан анод?
2.Что такое линейный коэффициент ослабления (поглощения)?
3.Свинцовая пластинка толщиной в 1 см пропускает 37% падающего на нее гамма-излучения. Найти линейный и массовый коэффициенты поглощения.
4.Гамма-излучение изотопа Cs137 надо ослабить в 1000 раз. Какая толщина железа потребуется для этого?
5.Во сколько раз изменится скорость электронов в рентгеновской трубке при увеличении напряжения от 80 кВ до 120 кВ?
6.Возможно ли рождение электрон-позитронной пары при взаимодействии с веществом гамма-кванта с энергией 1,0 МэВ? Ответ обосновать.
7. Сколько (грубо приблизительно) пар ионов создает альфа-частица в мягких тканях человека на пути 5 мкм? Привести расчет.
259
27.Вариант 15
1.Какое излучение называется тормозным?
2.Что такое резонансный захват нейтронов?
3.Найти толщину защиты из свинца, необходимой для ослабления в 1000
раз гамма-излучения, испускаемого радиоактивным изотопом кобальта
60Со.
4.Найти массовый коэффициент ослабления алюминия для гамма-лучей, испускаемых изотопом 134Cs.
5.Слой воды толщиной 15 см поглощает 80% падающего гамма-излучения. Найти толщину слоя половинного ослабления этого излучения в воде.
6.Учитывая, что при воздействии рентгеновских лучей на атомы кальция имеет место фотоэффект, найдите скорость, с которой вылетают электроны из атомов кальция, входящего в состав костной ткани. Энергия квантов рентгеновского излучения равна 10 кэВ, а энергия ионизации атома кальция равна 6,1 эВ ( 1эВ = 1,6 10-19 Дж).
7.Частица, проходя через мягкие ткани, на пути 10 мкм создает 600 пар ионов. Определить тип частицы. Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность ткани 1000 кг/м3
28.Вариант 16
1.Какое излучение называется характеристическим?
2.Каким образом замедляют быстрые нейтроны?
3.Медная пластинка толщиной 2 см поглощает 86,5% падающего на нее гамма-излучения. Найти толщину слоя половинного ослабления.
4.Найти линейный и массовый коэффициенты ослабления алюминия для гамма-лучей, испускаемых изотопом 134Cs.
5.Имеются два пучка гамма-лучей: один с энергией квантов 15 МэВ, другой
– 5 МэВ. В каком случае величина слоя половинного ослабления (в одном и том же веществе) будет больше? Почему?
6. Электроны ускорены разностью потенциалов 100 кВ. Чему равна кинетическая энергия электронов и минимальная длина волны рентгеновских квантов, возникающих при торможении этих электронов?
7. При прохождении некоторой частицы через воду на пути 5 мкм образуется около 12500 пар ионов. Что это за частица? (Привести расчет).
260
29.Вариант 17
1.Что такое слой половинного ослабления (поглощения)?
2.Какие процессы наиболее характерны для взаимодействия медленных нейтронов с ядрами?
3.Защитное стекло размером 30х40 см2 имеет массу 1,5 кг. Оно ослабляет
гамма-излучение в 100 раз. Найти линейный и массовый коэффициенты ослабления. Плотность стекла 5 г/см3.
4.Какая доля падающего гамма-излучения пройдет через медную пластинку толщиной в четыре слоя половинного ослабления?
5.Напряжение на рентгеновской трубке равно 250 кВ. Найдите энергию квантов, соответствующих граничной длине волны спектра тормозного рентгеновского излучения.
6.Чему равна кинетическая энергия электрона и позитрона, образовавшихся из гамма-кванта с энергией 1,0 МэВ?
7.Сколько пар ионов бета-частица создает в тканях человека на пути 20 мкм? Плотность воздуха 1,29 кг/м3, плотность ткани 1000 кг/м3?
Практическое заниятие №23. Основы дозиметрии ионизирующих излучений
Вариант 1
1.Дайте определение дозы излучения. Единицы ее измерения, их связь.
2.При облучении медленными нейтронами человек массой 70 кг получил дозу 500 бэр. Какую энергию поглотил человек?
3.В животное массой 10 кг ввели 1 мКи 210Ро. Какую эквивалентную дозу получит животное за сутки?
4.Какую эквивалентную дозу создаст препарат 60Со активностью 1 Ки на расстоянии 10 м за 5 часов?
5.Рассчитать предельно допустимую мощность дозы, если человек работает
3дня в неделю по 5 часов в день.
6.На рабочем месте γ-излучение создает мощность дозы 10-7 Р·с-1, медленные нейтроны – 0,5·10-7 рад·с-1, быстрые нейтроны – 5·10-8 рад·с-1. Найти дозу смешанного излучения за рабочий день (6 часов).
7.На рабочем месте быстрые и медленные нейтроны создают равные дозы излучения. Какое излучение и во сколько раз создаст большую биологическую опасность?
8.Сколько часов в день (при 5-дневной рабочей неделе) можно работать на
расстоянии 2 м от контейнера с толщиной стенок из свинца 5 см? В контейнере находится 137Сs активностью 5·1010 Бк.
9.Какие виды взаимодействия излучения с веществом используют для его регистрации?
10.Препарат 24Nа при измерении на сцинцилляционном счетчике дает 105 имп/с. Эффективность счетчика 25%. Какую мощность дозы создаст этот препарат на расстоянии 0,5 м?