高考申論題
114年
[輻射安全] 輻射度量
第 四 題
四、列舉兩種氣體，可作為慢中子量測的比例計數器，並說明其工作原理。（10 分）
📝 此題為申論題
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看到「慢中子」的氣體偵測，應立刻聯想到中子不帶電且能量極低，無法直接造成游離，需藉由核反應（產生帶電粒子）來間接偵測。最經典的兩種氣體為三氟化硼（BF3）與氦-3（3He），答題時務必寫出精確的核反應式（包含 Q 值與產物），並說明比例計數器的氣體倍增機制與排除加馬干擾的優勢。
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【破題】 慢中子不帶電且能量極低，無法直接使氣體游離，故必須藉由氣體中特定核種與慢中子發生核反應以產生二次帶電粒子，再利用比例計數器量測這些帶電粒子的游離訊號。 【論述】
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慢中子比例計數器
💡 透過核反應將中子轉為帶電粒子，利用比例區倍增訊號並鑑別能譜。
| 比較維度 | 三氟化硼 (BF3) | VS | 氦-3 (3He) |
|---|---|---|---|
| 核反應類型 | (n, α) 反應 | — | (n, p) 反應 |
| 熱中子吸收截面 | 約 3840 barn | — | 約 5330 barn |
| 反應總能 (Q值) | 2.31 / 2.79 MeV | — | 0.764 MeV |
| 偵測效率特點 | 較低，經濟普及 | — | 極佳，常用於高效率量測 |
💬3He 具備更高的吸收截面故效率較佳，但 BF3 產生的訊號能量較高。兩者皆能有效區分中子與加馬射線。
