高考申論題
110年
[輻射安全] 輻射安全
第 一 題
📖 題組：
光子的能量對於其在屏蔽材料的作用機率與穿透深度息息相關。舉例來說，Co-60 每次衰變會放出能量分別為 1.17 與 1.33 MeV 二個光子，鉛的直線衰減係數於 1.17 MeV 是 0.70 cm-1，於 1.33 MeV 是 0.62 cm-1，
光子的能量對於其在屏蔽材料的作用機率與穿透深度息息相關。舉例來說，Co-60 每次衰變會放出能量分別為 1.17 與 1.33 MeV 二個光子，鉛的直線衰減係數於 1.17 MeV 是 0.70 cm-1，於 1.33 MeV 是 0.62 cm-1，
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試計算這兩種能量的光子穿透 1、5、10、20 公分厚鉛的機率？（10 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應立即聯想到單一能量窄束輻射的「指數衰減公式」：$I/I_0 = e^{-\mu x}$。光子未與物質發生作用而直接穿透的機率即等於 $I/I_0$ 的比值，只要將題目給定的兩種直線衰減係數（$\mu$）與四種厚度（$x$）共八種組合分別代入公式計算，即可精確求解。
小題 (二)
比較討論前述結果，並嘗試思考此一假設「Co-60 每次衰變會放出兩個 1.25 MeV 光子」是否合理與可能誤差的情況？（10 分）
思路引導 VIP
考生應先比較不同能量光子對應的直線衰減係數，點出「能量越高、穿透力越強（μ越小）」的物理意義。接著利用指數衰減公式，分析以平均能量（1.25 MeV）取代雙能量計算屏蔽時，在薄屏蔽的合理性，以及厚屏蔽下因「射束硬化（Beam Hardening）」效應導致低估穿透輻射劑量的誤差現象。