110年:醫物幅安(2)

100 keV的 X光射束通過 1 mm 厚的鋁板後,再通過一銅板,最後通過率為 50% 。鋁的衰減係數為 0.4601 cm-1,若銅對此能量光子的衰減係數為 4.095 cm-1,銅板厚度約為多少 cm?

A0.057
B0.616
C0.57
D0.158

詳細解析

本題觀念:

本題測驗的是輻射物理中的射束指數衰減定律(Exponential Attenuation Law)。當單一能量(Monoenergetic)的光子射束通過不同材質的吸收體時,其強度衰減會呈現指數關係。公式為 I=I0eμxI = I_0 \cdot e^{-\mu x}。當射束連續通過多種不同材質(例如本題的鋁板與銅板)時,其最終穿透率公式可改寫為 I=I0e(μ1x1+μ2x2+...)I = I_0 \cdot e^{-(\mu_1 x_1 + \mu_2 x_2 + ...)}。在計算時,需特別留意衰減係數(μ\mu)與厚度(xx)的單位必須一致。

選項分析

已知條件整理:

  • 初始光子能量:100 keV(本題為給定背景資訊,衰減係數已直接給定,能量不需帶入計算)
  • 最後穿透率:I/I0=50%=0.5I / I_0 = 50\% = 0.5
  • 鋁板厚度:xAl=1 mm=0.1 cmx_{Al} = 1 \text{ mm} = 0.1 \text{ cm}(必須先換算單位,以配合衰減係數的單位 cm1\text{cm}^{-1}
  • 鋁的衰減係數:μAl=0.4601 cm1\mu_{Al} = 0.4601 \text{ cm}^{-1}
  • 銅的衰減係數:μCu=4.095 cm1\mu_{Cu} = 4.095 \text{ cm}^{-1}
  • 銅板厚度:xCux_{Cu}(未知)

帶入衰減公式計算:

  1. $I/I_0 = e^{-(\mu_{Al}

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