【站僕】摩檸Morning>試卷(2019/04/24)

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108 年 - 108年關務三等 可發生游離輻射設備#75762 

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【非選題】
1.
一、請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 10 分)

【題組】 ⑴布拉格峰(Bragg peak)


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huei (2019/05/02):

高速帶正電荷離子在物體中行進時,於即將停止時才將大部分能量釋放出來的現象

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【非選題】
2.【題組】 ⑵莫斯利定律(Moseley’s law)

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huei (2019/05/02):

莫斯利定律(Moseley's law)是一個描述從原子發射出來的 X-射線性質的經驗定律。這一定律的結論是原子的電子層受激發(例如用高能貝他射線轟擊該元素做的靶板)產生的X射線的頻率的平方根與元素的原子序數成線性比。

參考維積百科

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【非選題】
3.二、何謂波長分散方式 X 射線螢光分析儀(Wavelength dispersive X-ray fluorescence spectroscopy;WDS-XRF)與能量分散方式 X 射線螢光分析 儀(Energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy;EDS-XRF)?請比 較這兩種分析儀的特點,並就市販的儀器討論其輻射防護。(15 分)

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huei (2019/05/02):

XRF分析原理

  • X光管產生X射線照射在樣品上,將原子內層電子軌域上的電子擊飛,造成內層電子軌域空洞
  • 為了元素組成穩定,外層電子會向內層遞補,把空洞填補起來。在過程中因為內外層
  • 由於不同元素的電子軌域都不同,所以產生出來的螢光也都不一樣,可以用來定性分析,在依據得到的螢光能
  • 依據螢光的特性可以將XRF分為兩種分析方法:一種是依據螢光的能量高低不同進行元素分析,稱為能量分散式X射線螢光分析法(Energy Dispersive X-ray Fluorescence, EDXRF)。另一種是依據螢光的波長長度不同進行元素分析,稱為波長色散式X射線螢光分析法(Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence, WDXRF)。

波長分散方式(WDS-XRF)與能量分散方式(EDS-XRF)之比較
 
       種類/說明
波長分散方式
(WDS)
能量分散方式
(EDS)
說 明
分析元素
Be~U
Na(C)~U
波長分散式用於玻璃及礦物研究
能量分散式用於一般塑料/土壤/金屬/檢測及品管
多元素同時測定
單個元素
多元素
WDS的設定,可同時測定最大28個元素,一般用逐次方式測定(每個元素需要一定的時間)。
EDS可全元素分析
測定濃度範圍
1 ppm~100%
1.7 ppm~100%
EDS的檢出下限常因目的元素和基質而異,而WDS則根據裝備的分光晶體而有所不同。
能量解析度
約0.2%~
約2.5%~
EDS的解析度較差,但用波峰分離軟體可實現接近波峰的分離和定量。
樣品前處理
需要
不需要
WDS雖然解析度高但樣品不規則,及不同厚度及基值亦會影響數據, 受樣品表面的精細度和顆粒度的影響,欲測得精確的定量必須對樣品進行塊狀加工、表面研磨等前處理。
EDS可分析不規則樣品, SII的EDS甚至已考量樣品厚度, 種類, 精準量測。
測定時間
數分~數十分鐘
數十秒
EDS可用短時間進行多種元素的同時測定。
對測定元素的影?
有(無)
無關
EDS因立體角度大,最大必v為50w左右,WDS則必須利用分光晶體,所以必v一般為數kw左右。因此,樣品為輕元素(纖維、塑膠、半導體等)時,照射時間會變長,並受熱量的損壞。
操作性
複雜
簡單
WDS測定條件設定複雜, 。
EDS操作條件設定簡單。
儀器尺寸與重量
大型(落地型)
小型(台式)
EDS只須添加所需量的液態氮,不需特別設備,而WDS則因必v大,需迴圈冷卻水裝置與樣品的前處理。
儀器價格
價格高
價格低
 
適合何種測定
開發研究
常規測定
開發研究完全未知的樣品時,適用WDS;若能預測一定程度的成分時,且考慮操作性時,則適用EDS。
試用產業
(1) 學校研究
(2) 元素研究
 (3) 礦物、金屬成份研究
(1) 產業界品管
(2) 塑料重金屬
(3) 金屬薄膜厚度
(4) 金屬成份研究
 



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【非選題】
4.三、請說明充氣式輻射線偵檢器中工作電壓與信號的關係,並請問可用於輻射 線偵檢的為那一區域?其應用領域為何?(15 分)

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huei (2019/05/02):

工作原理:

當輻射通過充氣式偵檢器時,與內部氣體分子或

偵檢器的 壁材發生游離作用,生成電子與帶正電

荷的離子,此電子 和正電荷離子稱為離子對

(ion pair)。由於偵檢器內有外加電場高壓,

因此電子朝中央陽極絲移動,正電荷離子朝周圍

的陰極壁移動,因而產生可測得的電子脈衝信

號。

信號的強弱與發生的頻度代表輻射的能量和輻射

的強度。

使氣體分子產生一離子對所需能量稱為平均游離

能(W 值),此值依氣體種類而異。空氣的W值約

為34eV。若 有340keV的貝他射線,會使空氣產生

約10k個離子對。

一次游離

入射輻射與管內氣體或是管壁起作用,所產生的游離稱為一

次游離。

二次游離

如果所加的電壓夠高,一次游離所產生的電子獲得足夠的能

量再產生更多的游離,此種游離稱為二次游離。

可應用區:

蓋革區

當外加電壓再升高,氣體游離的增值作用繼續加,

直到產 生足夠的正離子,使得電場降低直至氣體增

值作用終止。此 區域為蓋革區,為蓋革計數器的工

作區域。

比例區

當外加電壓繼續升高,一次游離的電子開

始被加速,當 其具有足夠的動能時會使其

他未游離的氣體亦因碰撞而 產生二次游

離,此現象稱為氣體增殖。此時離子對的

數 目會急劇增加,脈衝信號亦隨著升高。

在此區域內,脈 衝高度正比於一次游離離

子對的數目。此區域稱為比例 區,為比例

計數器的工作區域。

飽合區

當外加電壓逐漸升高,電子和正離子再結合

的機率減少, 電壓增至適當值後,所產生的

離子對全部被收集而呈現 飽和的脈衝信號,

此脈衝高度與游離的離子對數目有關, 而與

外加電壓大小無關,此區域稱為飽和區,為

游離腔 的工作區域。

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【非選題】
5.四、醫院 X 光室設計時,其屏蔽結構應考慮那些因素?X 光機的主屏蔽計算 公式為何?請說明各參數的單位與意義。(15 分)

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X 光機結構屏蔽考量散射輻射與滲漏輻射

x 光機的主屏蔽計算公式為K=Pd2/(WUT)
a)最大管電壓、最大管電流、工作負荷、使用時間、佔用時間’、最大許可曝露

(b)K: 距離x 光機靶1 公尺處每單位照射量(mA-min)的輻射劑量率。

單位為m2R‧mA1min1

P : 最大許可曝露率,管制區P = 0.1 R/W。非管制區P=每週0.002侖琴(0.002 R wk-1)

單位為侖琴/週

W: 工作負載(workload),一周使用x 射線的總量。

單位為 mA‧min‧w-1

U: 使用因素(use factor),x 光機之有用射束朝向所研究方向的工作負載分數。無單位。

T: 佔用因數(occupancy factor),人員可能停留在屏蔽牆外區域的時間分數。無單位。

d: x 光機管靶到研究點的距離,單位為m。
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【非選題】
6.五、若人體手部(組織密度 = 1g/cm3)被電子加速器所射出的 5 MeV 電子束 照射,評估其照射部位的平均吸收劑量為 1.629 Gy。請問其照射時間為 何?[電子射束的半徑 = 2.5 mm;電子射束的通率 109 電子/秒;電子在手 中能量的損失為 2 MeV.cm2/g;1 MeV = 1.6 × 10-13J]。(15 分)

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【非選題】
7.六、某 X 光管的操作以 100 kV 電壓加速電子,請問其產生 X 射線的最大能量 為多少 keV?最大頻率為何?最小波長為多少 nm?[1 eV = 1.602 × 10-19J; h = 6.625 × 10-34Js ] (15 分)

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天竺鼠最高 高三下 (2020/05/21)
最大能量為100keV最大頻率為100*1.6*10-16...


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【非選題】
8.七、X 光管電壓顛峰值為 150 kVp 時,半層值為 0.30 mm Pb,2.24 cm 水泥, 請問⑴若要將 X 光衰減至 1/1000,需多厚的 Pb?⑵ 1.5 mm Pb 加上 11.2 cm 的水泥可以衰減多少的 X 光?(15 分)

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天竺鼠最高 高三下 (2020/05/21)
(一)1/1000=(0/5)x/0.3-3=-0.301☆/0.3☆=2...


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懸賞詳解

國三自然上第二次

重新載圖29.如下圖所示,長 20 公尺、5000 公斤重的橋(質地均勻,重 心位於橋中央處),其上有一輛 1500 公斤重的車行駛至橋 中央,若另一輛 2000 公斤重...

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