高考申論題
114年
[輻射安全] 放射物理學與輻射劑量學
第 一 題
📖 題組：
某實驗室使用 NaI（Tl）閃爍體偵檢器進行 γ 射線強度測量，設置於距離一 Cs-137 放射源 1 公尺處。已知偵檢器的效率對 662 keV γ 射線為 25%，探測到的計數率為 2000 cps。 請問：
某實驗室使用 NaI（Tl）閃爍體偵檢器進行 γ 射線強度測量，設置於距離一 Cs-137 放射源 1 公尺處。已知偵檢器的效率對 662 keV γ 射線為 25%，探測到的計數率為 2000 cps。 請問：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
該放射源在 1 公尺處的 γ 光子通量為多少？（2 分）
思路引導 VIP
看到此題，首先應聯想到「計數率」與「偵檢器效率」的關係，利用計數率除以效率即可求得進入偵檢器的總光子通量（光子數率）。同時需具備物理嚴謹性，注意到中文題目的「通量 (Flux)」若指「通量率 (Fluence rate, 單位面積之光子率)」，則還需偵檢器有效截面積，作答時應適度點出此觀念以確保邏輯完整。
小題 (二)
若空氣的質量能量吸收係數 μen/ρ = 0.030 cm²/g，請估算此位置空氣中的吸收劑量率（μGy/h）。（4 分）
思路引導 VIP
本題測驗『光子通量率』轉換為『吸收劑量率』的計算。解題關鍵在於先利用計數率與偵檢效率求得入射光子通量率，接著乘上光子能量得到能量通量率，最後代入空氣的質量能量吸收係數並嚴謹執行單位換算（將 MeV/g 轉換為 Gy）。
小題 (三)
請說明 NaI（Tl）偵檢器在 γ 劑量率監測上可能出現的兩項誤差來源，並說明改進方法。（4 分）
思路引導 VIP
看到NaI(Tl)測量「劑量率」的誤差，首先聯想其晶體特性（高Z值）與系統電子學限制。核心思考方向：1. 晶體對低能光子的光電效應機率極高，導致嚴重的「能量依賴性」；2. 閃爍體螢光衰減與PMT處理需要時間，在高計數率下會產生「死時間與脈衝堆疊」問題。
輻射偵測與劑量估算
💡 利用探測效率推算光子通量，進而轉換為空氣吸收劑量率。
🔗 輻射劑量估算流程鏈
- 1 計數獲取 — 記錄偵檢器每秒計數 (cps)
- 2 通量推算 — 考慮效率與面積，還原空間光子通量
- 3 能量轉換 — 將光子能量與吸收係數相乘
- 4 劑量產出 — 計算單位質量之吸收能量（Gy/h）
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🔄 延伸學習：延伸學習：不同能量下 NaI(Tl) 的能量響應曲線修正
