高考申論題
107年
[核子工程] 輻射度量
第 一 題
📖 題組：
使用 60Co 射源作為碘化鈉晶體測量光子能譜之校正時，已知 60Co 的兩個光子全能峰分別落於 2350 及 2668 兩個頻道。注意本系統之線性十分完美，但是其第零頻道有點偏移（offset）。 (一)請問整體測量系統須包含那些元件？（10 分） (二)請問若此系統用於量測 137Cs（能量為 0.662 MeV）則其全能峰應落於那一個頻道？（10 分） (三)當用此系統度量為 2 MeV 之 γ 射線時，請問能譜上可能會出現的單逃逸峰（single escape peak）、雙逃逸峰（double escape peak）及康普吞邊緣（Compton edge）會分別落在那些頻道？（15 分）
使用 60Co 射源作為碘化鈉晶體測量光子能譜之校正時，已知 60Co 的兩個光子全能峰分別落於 2350 及 2668 兩個頻道。注意本系統之線性十分完美，但是其第零頻道有點偏移（offset）。 (一)請問整體測量系統須包含那些元件？（10 分） (二)請問若此系統用於量測 137Cs（能量為 0.662 MeV）則其全能峰應落於那一個頻道？（10 分） (三)當用此系統度量為 2 MeV 之 γ 射線時，請問能譜上可能會出現的單逃逸峰（single escape peak）、雙逃逸峰（double escape peak）及康普吞邊緣（Compton edge）會分別落在那些頻道？（15 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請問整體測量系統須包含那些元件？（10 分）
思路引導 VIP
遇到碘化鈉(NaI)能譜測量系統的題目，應立即聯想「閃爍偵測系統」的完整訊號鏈。解題時可依照訊號傳遞的先後順序，從輻射入射產生可見光（晶體）、光電轉換與電子倍增（PMT）、電訊號處理（前置與線性放大器），到最終的能譜建立（多頻道分析儀），有系統地逐一列出元件並說明其物理功能。
小題 (二)
請問若此系統用於量測 137Cs（能量為 0.662 MeV）則其全能峰應落於那一個頻道？（10 分）
思路引導 VIP
本題測驗核種基本常識與儀器能量校正。看到此題，首先必須回憶起 60Co 釋放的兩根標準伽瑪射線能量為 1.173 MeV 與 1.332 MeV。接著利用線性方程式 $CH = a \cdot E + b$ 解出斜率與截距（即零頻道偏移），最後代入 137Cs 的能量即可得解。
小題 (三)
當用此系統度量為 2 MeV 之 γ 射線時，請問能譜上可能會出現的單逃逸峰（single escape peak）、雙逃逸峰（double escape peak）及康普吞邊緣（Compton edge）會分別落在那些頻道？（15 分）
思路引導 VIP
先利用題幹 60Co 兩個全能峰（1.173 MeV 與 1.332 MeV）的頻道位置，推導出系統的能量-頻道線性校正方程式。接著根據光子作用機制，分別扣除互毀輻射能量來求得單、雙逃逸峰能量，並代入康普吞最大能量轉移公式求出康普吞邊緣能量。最後將算出的特徵能量代回校正方程式，即可得出它們在能譜上對應的頻道位置。