Иванов В.И (1)

КОНТРОЛЬНЫЕ *ЗАДАНИЯ

Ниже приведены три контрольных задания, выполнение которых способст­ вует закреплению знаний по курсу дозиметрии. Каждое задание состоит из за­ дач, решение которых, как правило, не связано с вычислительной работой, но требует ясного понимания физических процессов и закономерностей по соответ­ ствующему разделу. Для правильных ответов на поставленные в задачах вопро­ сы достаточно знаний в виде условного числа (условные числа указаны в скоб­ ках). Для проверки результата сложите условные числа всех Ваших ответов и полученную сумму сравните с контрольным числом, которое указано в начале каждого задания. Совпадение чисел означает, что все задачи решены правильно. Если полученная Вами сумма не совпадает с контрольным числом, то следует искать ошибки в ответах; полезно при этом еще раз внимательно изучить соот­ ветствующий раздел учебника.

Задание N2 1 ،контрольное число 224)

№ 1. Имеется два источника, испускающих моноэнергетическое фотонное излучение. Энергия фотона от каждого источника различна, в двух экспериментах измеряли в некоторой точке пространства плотность потока энергии от первого источника, плотность потока энергии от второго источника и суммарную мощность экспозиционной дозы, в первом эксперименте плотность потока энерГИИ от каждого источника была соответственно /1 и /2. Во втором эксперименте плотность потока энергии от первого источника оказалась равной 2ا, а от ВТОрого —/1.

Вопросы. 1) Была ли одинакова мощность экспоцизионной дозы в 1-м и 2-м экспериментах?

Ответ: да (17); нет (8).

2) Тот же вопрос при условии, что энергия фотонов от обоих источников одинакова.

Ответ: да (23); нет (29).

№ 2. В некоторой точке пространства в поле фотонного излучения были измерены плотность потока фотонов, плотность потока энергии и мощность экспозиционной дозы. Затем эти измерения были повторены при измененных уело- ВИЯХ-эксперимента.

Вопросы. Могут ли иметь место следующие результаты:

1) Мощность экспозиционной дозы и плотность потока энергии в двух измерениях оказались разными, а плотность потока фотонов в обоих случаях, одинакова.

* При разработке данных контрольных заданий использованы идеи и мето­ дические приемы, изложенные в книге: Регельсон Л. М. Высшая школа и про граммированное обучение. М.: Изд-во МГУ, 1966.

381

Ответ: да (21)؛ нет (10).

2) Плотность потока энергии и плотность потока фотонов в обоих случаях одинаковы, а мощность экспозиционной дозы разная.

Ответ: да (7); нет (28).

3) Мощность экспозиционной дозы и плотность потока энергии не измени« лись, а плотность потока фотонов изменилась.

Ответ: да (20); нет (6).

4) Мощность экспозиционной дозы и плотность фотонов в двух измерениях одинаковы, а плотность потока энергии различна.

Ответ: да (15); нет (11).

№ 3. В двух различных экспериментах измеряли поглощенную энергию фо« тонного излучения в 1 г алюминия, и оказалось, что в обоих случаях поглощен« ная энергия одна и та же. Энергия фотонов в 1-м эксперименте такова, что основной процесс взаимодействия — фотоэффект, а во 2"М эксперименте основа ной процесс взаимодействия-комптон-эффект.

Вопросы. 1) Если вместо алюминия поместить воду, то поглощенная в I г воды энергия будет больше или меньше, чем для алюминия, в каждом экспери« менте?

Ответ: 1-й эксперимент —больше (4); меньше (30); равна (12).

2-й эксперимент —больше (1); меньше (7); равна (27).

2) В каком эксперименте интенсивность излучения выше?

Ответ: в 1-м эксперименте (11); во 2-м эксперименте (2).

№ 4. Сложное вещество дважды облучается фотонами, в 1-м случае энерГИЯ фотонов такова, что одновременно имеют место фотоэффект и КОМПТОН« эффект, во 2-М случае — комптон-эффект и образование пар.

Вопрос. В каком из двух случаев вычисленный эффективный атомный номер

№6. Малый замкнутый объем воздуха при нормальных условиях находится

вполе фотонного излучения в том месте, где мощность экспозиционной дозы

382

равна 1,5 р/с. Специальные измерения показали, что в 1 см3 этого объема образуется в 1 с 4,5٠10ج пар ионов.

Вопрос. Имеет ли место электронное равновесие? Ответ: да (25) ٠, нет (26).

№ 7. Сферическая поверхность равномерно покрыта тонким непоглощающим слоем радиоактивного нуклида, испускающего во все стороны у-излучение. Со всей поверхности сферы в единицу времени испускается энергия Е. Положим, что поглощения излучения в окружающем пространстве нет. Мысленно окружим эту сферу концентрически другой сферой радиусом я. Так как поглощение отсутствует, то вся энергия, выходящая с поверхности основной сферы, пройдет через поверхность сферы, площадь которой 4л/?2

Вопрос. Будет ли плотность потока энергии на расстоянии я от центра

сферы равна величине £/(4лЯ2)?

Ответ, да (24); нет (16).

№ 8. Узкий параллельный пучок моноэнергетического фотон'ного излучения проходит через плоский поглотитель. Измеряют мощность экспозиционной дозы и плотность потока энергии перед поглотителем и за поглотителем. По результатам измерений вычисляют коэффициенты ослабления плотности потока энергии ؤلر и мощности экспозиционной дозы إعو в предположении экспоненциального закона ослабления.

Вопрос. Что будет больше, لدا или اإددد? Ответ: 3) ?إدلحلد);

(14);

إه;<إعم )18(.

№9. Одной и той же ионизационной камерой дважды проводили измерения

вполе у-излучения неизменного спектрального состава. Мощность ЭКСПОЗИЦИОН" НОЙ дозы во 2-м случае была в 6,25 раза больше, чем в 1-м, а напряжение на электродах камеры во 2-м случае было в 1,6 раза выше.

Вопрос. Оставалась ли постоянной эффективность собирания ионов? Ответ: да (18);

в 1-м случае больше (10); во 2-м случае больше (5).

№ 10. В ионизационной камере уменьшили расстояние между электродами.

Вопрос. Как изменилась эффективность собирания ионов в одном и том же поле излучения, если напряженность электрического ПОЛЯ в камере осталась одной и той же?

Ответ: не изменилась (25); увеличилась (3);

уменьшилась (11).

№11. Одной и той же ионизационной камерой измеряли дозу непрерывного

иимпульсного излучений. Среднее значение дозы излучения за одно и то же время в обоих случаях было одинаковым.

383

Вопрос. В каком случае эффективность собирания ионов в камере была больше?

Ответ: в обоих случаях была одинакова (14); для непрерывного излучения (19); для импульсного излучения (22).

№ 12. Мгновенный ионизационный импульс создал в пределах объема иони­ зационной камеры концентрацию ионов, равную 3,12• 1012 пар ионов в 1 см3٠ Через 0,2 мкс концентрация ионов уменьшалась в 2 раза. Коэффициент реком­ бинации ионов в воздухе равен 1,6 ٠ 10_6 см3/с.

Вопрос. Было ли приложено к электродам камеры электрическое напря­ жение?

Ответ: да (17); нет (6).

Задание № 2 (контрольное число 294)

№ 1. Наперстковая ионизационная камера с воздухоэквивалентными стенка­ ми объемом 3 см3 помещена в поле излучения с мощностью экспозиционной дозы 0,15 Р/с. При температуре воздуха 20 ٥С и давлении 750 мм рт. ст. ионизацион­ ный ток оказался равным 5٠10-11 А.

Вопрос. Был ли обеспечен в камере режим насыщения?

Ответ: да (4); нет (23).

№ 2. В поле неизменного спектрального состава дважды измеряли иониза­ ционный ток в камере, работающей в режиме начального (омического) участка вольт-амперной характеристики. Во втором случае ионизационный ток оказался в 3 раза больше, чем в первом.

Вопрос. Во сколько раз мощность дозы излучения во втором случае была выше, чем в первом?

Ответ: в 9 раз (13);

в6 раз (2);

в1,73 раза (7).

№3. Эксперименты показали, что дозовая чувствительность ионизационной

меньше или равен эффективному атомному номеру воздуха?

Ответ: больше (1);

меньше (20); равен (24).

№ 4. В двух случаях измеряли плотность потока энергии фотонного излуче­ ния различными газоразрядными счетчиками. Плотность потока энергии в обоих случаях была одинакова. Одинаковой оказалась в обоих случаях и скорость счета. Эффективность регистрации в 1-м случае была выше, чем во 2-м.

384

Вопрос. В каком случае средняя энергия фотонов была больше?

Ответ: в 1-м (12);

во 2-м (16)؛ одинакова (25).

№ 5. Одна и та же мощность дозы при непрерывном облучении измеряется двумя плоскопараллельными ионизационными камерами. Для каждой камеры в данных условиях измерения точно известна эффективность собирания ионов. Относительная погрешность измерения ионизационного тока одинакова для обеих камер.

Вопросы. Для какой камеры будет меньше относительная погрешности определения мощности дозы при следующих ситуациях:

а) Камеры тождественны, но электрическое напряжение, приложенное к электродам 1-й камеры, выше напряжения, приложенного к электродам 2-й камеры.

Ответ: погрешность определения мощности дозы одинакова для обеих камер (26); погрешность меньше для 1-й камеры (13);

погрешность меньше для 2-й камеры (1).

б) Электрическое напряжение, приложенное к электродам камеры, в обоих случаях одинаково, но расстояние между электродами в 1-й камере больше, чем во 2-й.

Ответ: погрешность определения мощности дозы одинакова (27); погрешность меньше для 1-й камеры (1); погрешность меньше для 2-й камеры (28).

в) Электрическое напряжение, приложенное к электродам, и расстояние между электродами в 1-й камере в 2 раза меньше, чем во 2-й.

Ответ: 1) погрешность определения мощности дозы одинакова (3);

2)погрешность меньше для 1-й камеры (14);

3)погрешность меньше для 2-й камеры (5).

№6. Одной и той же ионизационной камерой производят измерения при

двух различных мощностях дозы. Погрешность измерения ионизационного тока- в обоих случаях одинакова; эффективность собирания ионов для каждого случая точно известна.

Вопрос. В каком случае будет меньше погрешность определения мощности

го излучения, время уноса ионов электрическим полем и -Время рекомбинации ионов (время уменьшения концентрации ионов в 2 раза вследствие рекомбинации) равны между собой.

Вопрос. Чему равна погрешность определения дозы за один импульс, если погрешность определения заряда, собранного на электроды камеры, равна 0,5 %?

385

Ответ: 1,4% (11); 1’9% (8); '0,8% (30);

0,5% (4).

№ 8. С помощью калориметра, работающего в изотермическом режиме, измеряли мощность дозы в тканеэквивалентном материале шаровой формы, в начальный момент измерения температура шарика за 10 с изменилась на 2,4٠ю_з٥с. Через достаточно большой промежуток времени при установившемся режиме температура оказалась равной 10 ٥с. Удельная теплоемкость поглоти- ,,теля 4,2 Дж/(град٠г); коэффициент теплопередачи 3,33٠10-5 Дж/(см2.с٠град). Плотность материала поглотителя 1 г/см3.

Вопросы. 1) Чему равна мощность дозы в испытуемом образце? 2) Чему равен радиус шарика?

№9. Двумя ферросульфатными дозиметрами произвели измерения в одном

итом же поле излучения. 1"й дозиметр имел толщину ячейки 2 см, 2-й дозиметр —4 см. Оптическая плотность раствора после облучения 1-го дозиметра

оказалась раной 0,480, а оптическая плотность после облучения 2-го дозиметра 0,540.

Вопрос. Какой из двух дозиметров дольше облучался? Ответ: оба одинаково (10);

1-й дольше (11);

2-й дольше (18).

№ 10. Ферросульфатный раствор после облучения имел оптическую плотность 0,364, измеренную при 305 нм в ячейке толщиной, 1 см. Коэффициент МОлярной экстинкции равен 2166 л/(моль٠см)٠

Вопрос. Доза излучения в растворе больше или меньше 100 Гр? Ответ: больше (2);

меньше (3); 100 Гр (4).

№ 11. Один и тот же термолюминесцентный дозиметр использовали дважды в 'гождественных случаях облучения для измерения дозы по величине максимального пика кривой высвечивания, в процессе измерения люминесценции скорость нагрева оставалась неизменной, но была различной для каждой процедуры измерения.

Вопрос. В каком случае температура нагрева, соответствующая максимальному пику, больше?

Ответ: при большей скорости нагрева (11); при меньшей скорости нагрева (40); не зависит от скорости нагрева (2).

№ 12. Термолюминесцентный дозиметр используется для измерения небольших доз излучения, и можно считать, что из общего числа электронных ловушек

386

в кристалле с определенной глубиной лишь незначительная часть заполняется электронами в процессе облучения.

Вопросы. I) Как зависит дозовая чувствительность дозиметра от времени облучения?

Ответ: не зависит (4);

растет с увеличением времени (3); падает с увеличением времени (33).

2) Как зависит дозовая чувствительность от мощности дозы при фиксиро­ ванном времени облучения?

Ответ: не зависит (32); растет с ростом мощности дозы (34);

падает с ростом мощности дозы (35).

Задание № 3 (контрольное число 137)

№ 1. Бесконечно толстый протяженный блок однородного вещества частич­ но заполнен равномерно распределенной 0-активностью так, что можно выде­

чем пробег самых быстрых 0-частиц, в глубине радиоактивной части блока рав­ на Рр. Измеренное значение мощности дозы на некотором расстоянии х от гра­ ницы раздела равно Рх=(2/3)Рр.

Вопрос. В пределах какой части блока была измерена мощность дозы Рх?

Ответ: на границе раздела (1);

впределах радиоактивной части (5);

впределах нерадиоактивной части (8).

№2. В условиях задачи № 1 нерадиоактивная часть блока заменена ва­ куумом и мощность дозы на границе раздела равна Ро.

Вопрос. Чему равна мощность дозы Р٥ по сравнению с мощностью дозы Рр?

Ответ: Р0=(1/2)Рр (37);

Р0>(1./2)Рр (47); Р٥<(1/2)Рр (17).

№ 3. В смешанном потоке ١’-нейтронного излучения соотношение между ней­ тронной и гамма-составляющими изменилось таким образом, что эквивалентная доза смешанного излучения осталась той же самой, а поглощенная доза уве­ личилась. Показание дозиметра при этом увеличилось в к раз, где к — коэффи­ циент качества нейтронной составляющей излучения.

Вопрос. Показания дозиметра пропорциональны или нет поглощенной дозе смешанного излучения?

Ответ: да (9); нет (3).

387

№ 4. Сцинтилляционный дозиметр с органическим сцинтиллятором используется в счетном режиме. Скорость счета измеряется в 1-м случае в потоке МОноэнергетических нейтронов с энергией 1 МэВ, во 2-м случае - в поле моноэнергетического у-излучения с энергией 0,5 МэВ. Доза излучения в обоих случаях одинакова.

Вопрос. Каково соотношение между скоростями счета? Ответ: скорости счета одинаковы (7):

в 1-м случае больше (11) ل во 2-м случае больше (2).

№ 5. Сцинтилляционный дозиметр с органическим однородным сцинтиллятором в токовом режиме помешали в одном случае в поле нейтронного излучеНИЯ, в другой-в поле у-излучения. Известно, что доза нейтронов равна дозе у-излучения, а средняя энергия у-квантов равна средней энергии нейтронов.

Вопрос. Как соотносятся измеряемые токи в первом и во втором случаях?

Ответ: токи одинаковы (9):

в первом случае больше (15); во втором случае больше (8).

№ 6. В поло одного и того же потока тепловых нейтронов помешены два активационных детектора. Первый из них облучали в течение малого времени, так что М=3٠10-3; второй облучали столь длительное время, что установилось равновесное состояние. Активность второго детектора оказалась в 2٠102 раз больше активности первого.

Вопрос. Тождественны ли детекторы между собой по составу?

Ответ: да (17); нет (11).

№ 7. Плотность распределения по лпэ числа частиц в потоке излучения подчиняется закону 1/[.

Вопрос. Как зависит плотность распределения дозы по лпэ от величины غ?

Ответ: не зависит от 21) غ); пропорциональна ь (3); пропорциональна 1 /17) ك).

№ 8. Сферический пропорциональный счетчик находится в поле однородного излучения, частицы которого входят в чувствительный объем счетчика с фиксированным значением лпэ. Определяется вероятность возникновения импуль٠ сов с заданным значением амплитуды.

Вопросы: 1) Как изменится упомянутая вероятность, если амплитуда возрастет?

Ответ: не изменится (40); уменьшится (5); увеличится (13).

2) Как изменится упомянутая вероятность, если частицы будут иметь более высокое значение лпэ?

Ответ: не изменится (2); уменьшится (18); увеличится (7).

388