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高考申論題 111年 [核子工程] 輻射度量

第 一 題

📖 題組:
三、氬氣的平均游離能為每 26.2 eV 產生一個離子對(ion pair)、范諾因數(Fano factor)為 0.17。(每小題 10 分,共 20 分) (一)請計算當氬氣吸收了 1 MeV 的輻射能量,平均產生離子對的數目與標準差。 (二)請詳細說明為何空氣不常使用於比例計數器中?
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

請計算當氬氣吸收了 1 MeV 的輻射能量,平均產生離子對的數目與標準差。

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看到計算離子對數目,首先使用總吸收能量除以平均游離能 (N = E/W)。接著,看到題目給了范諾因數 (Fano factor),必須意識到輻射游離事件並非純粹獨立的卜瓦松分佈,計算標準差時需套用修正公式 σ = √(F × N)。

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【解題關鍵】利用 N = E / W 計算平均離子對數,並以公式 σ = √(F × N) 求出引入范諾因數修正後的標準差。 【解答】 計算:

小題 (二)

請詳細說明為何空氣不常使用於比例計數器中?

思路引導 VIP

看到比例計數器不使用空氣的考題,核心思路應立刻連結到「氣體成分的電負性(Electronegativity)」。比例計數器依賴自由電子引發 Townsend 累崩(Avalanche),而空氣中含有21%的氧氣,氧是強電負性氣體,會捕捉電子形成負離子,破壞氣體增殖機制。

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【破題】 比例計數器的核心運作機制仰賴「氣體增殖(Gas Multiplication)」效應,而空氣中高濃度的氧氣具有強烈的電負性(Electronegativity),會捕捉自由電子並嚴重破壞增殖過程,故不適合作為填充氣體。 【論述】

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