高考申論題
108年
[輻射安全] 放射物理學
第 一 題
📖 題組:
已知銫-137 原子 K 層、L 層、M 層的電子束縛能(binding energy)分別是 36.0、5.4、1.1 keV。銫-137 的核衰變圖(decay scheme)如下圖。今有一點射源 137Cs 活度 1.0 μCi,則:(一) 1 秒鐘共釋出幾個 662 keV 的光子?(二) 1 秒鐘共釋出幾個 K 層內轉換(internal conversion)電子?(三) K 層內轉換電子的初始動能為何?(四) KLM 奧杰電子(Auger electron)的動能為何?(20 分)
已知銫-137 原子 K 層、L 層、M 層的電子束縛能(binding energy)分別是 36.0、5.4、1.1 keV。銫-137 的核衰變圖(decay scheme)如下圖。今有一點射源 137Cs 活度 1.0 μCi,則:(一) 1 秒鐘共釋出幾個 662 keV 的光子?(二) 1 秒鐘共釋出幾個 K 層內轉換(internal conversion)電子?(三) K 層內轉換電子的初始動能為何?(四) KLM 奧杰電子(Auger electron)的動能為何?(20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
1 秒鐘共釋出幾個 662 keV 的光子?
思路引導 VIP
- 先將射源活度從 μCi 轉換成絕對活度單位 Bq(次/秒),確保時間基準一致。
- 觀察核衰變圖,找出 662 keV 加馬射線發射的分支比(85%),將其與每秒總衰變數相乘即可求得光子釋放率。
小題 (二)
1 秒鐘共釋出幾個 K 層內轉換(internal conversion)電子?
思路引導 VIP
觀察衰變圖可直接讀取 K 層內轉換電子(internal conversion electron)的產生機率。將射源活度單位從 μCi 轉換為每秒衰變次數(Bq)後,乘上該機率即可得出每秒釋出的電子總數。
小題 (三)
K 層內轉換電子的初始動能為何?
思路引導 VIP
看到「內轉換電子動能」,首要聯想內轉換是原子核激發態退激時,將能量直接轉移給軌道電子使其游離的物理過程。利用能量守恆定律,代入公式:內轉換電子動能 = 原子核躍遷能量 (即原本應釋放的加馬射線能量) - 該層電子的束縛能。從衰變圖找出躍遷能量,再扣除題幹給定的束縛能即可求解。
小題 (四)
KLM 奧杰電子(Auger electron)的動能為何?
思路引導 VIP
看到奧杰電子(Auger electron)的命名(如KLM),應聯想其微觀物理機制:初始空位在K層,L層電子降階填補空位釋放能量,並將該能量轉移給M層電子使其游離。依據能量守恆定律,動能公式為 E_K - E_L - E_M,直接代入題目給定的束縛能即可求得。