110年:醫物幅安(2)
承上題【NaI偵檢器度量某核種發射之兩條加馬射線,其能量分別為 0.511 MeV 、 1.274 MeV 。此核種每秒發射出 0.511MeV之加馬射線為 3000 個,而度量 20 分鐘後,偵檢器取得總計數值為 25000 counts ,則其偵測效率為何?】,此 NaI偵檢器在相同偵測環境下, 1.274 MeV 比在 0.511 MeV 處所得之偵測效率值為何?
A1.274 MeV較高
B1.274 MeV較低
C兩者一樣
D無法比較
詳細解析
本題觀念:
本題考查的是 NaI(Tl) 閃爍偵檢器(Scintillation detector)之偵測效率(Detection efficiency)與入射加馬射線(Gamma ray)能量之間的物理關聯性。對於輻射偵檢器而言,偵測效率指的是偵檢器實際記錄到的計數與輻射源發射出的輻射粒子數之比值。當加馬射線進入 NaI(Tl) 晶體時,必須與晶體物質發生交互作用(如光電效應、康普頓游離或對生效應)將能量沉積,才能轉換為光子並被光電倍增管(PMT)收集與放大。
選項分析
- A. 1.274 MeV較高:錯誤。加馬射線的能量越高,穿透力越強,越容易直接穿透晶體而不發生交互作用,因此高能量的偵測效率不會比較高。
- B. 1.274 MeV較低:正確。在常見的核醫學及輻射防護能量範圍內(約數十 keV 至數 MeV),加馬射線與物質作用的主要機制為光電效應(Photoelectric effect)與康普頓游離(Compton scattering)。光電效應發生的機率與入射光子能量的立方成反比();康普頓游離的機率也會隨能量增加而遞減。因此,1.274 MeV 的高能加馬射線與 NaI(Tl) 晶體發生作用的機率大幅低於 0.511 MeV 的加馬射線,導致 1.274 MeV 的偵測效率較低。
- **C. 兩者一
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