民國115年 高考三級 輻射安全 放射物理學與輻射劑量學
第1題
使用高純鍺偵檢器（high-purity germanium detector, HPGe）近距離量測 一密封鈷-60 射源，能譜中可見1.173 MeV 與1…
題目
使用高純鍺偵檢器（high-purity germanium detector, HPGe）近距離量測 一密封鈷-60 射源，能譜中可見1.173 MeV 與1.332 MeV 的全能峰，並 可辨識康普吞邊緣、回散射峰，以及約2.505 MeV 的加總峰。已知電子 靜止質量能量為0.511 MeV。請回答下列問題： 針對1.332 MeV 加馬光子，計算康普吞邊緣及回散射峰所對應的能量。 （6 分） 說明兩個全能峰與2.505 MeV 加總峰的形成機制。（5 分） 說明HPGe 偵檢器相較於NaI（Tl）閃爍偵檢器的主要優點，並列出 HPGe 偵檢器的一項實務限制。（4 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、令α=Eγ/mec2=1.332/0.511=2.607。180°康普吞散射光子能量E′=Eγ/(1+2α)=1.332/6.213=0.214 MeV；康普吞邊緣對應最大電子能量，Ece=Eγ−E′=1.332−0.214=1.118 MeV，即能譜約1.12 MeV處的陡降邊緣。
- 二、1.173與1.332 MeV全能峰代表光子在同一偵檢器內完全沉積能量，可為光電吸收，也可先多次康普吞散射再由光電吸收；1.332 MeV高於1.022 MeV，成對產生後兩個0.511 MeV湮滅光子均被吸收亦會貢獻。Co-60同時放出這兩道級聯加馬，故近距離下2.505 MeV峰為兩光子同時被吸收之真加總峰（true coincidence summing），2.505≈1.173+1.332。
- 三、HPGe為半導體偵檢器，產生一電子—電洞對僅約2.96 eV，統計變異小，能量解析度可達約1.8–2.2 keV（1.33 MeV處），遠優於NaI(Tl)的約6–7%（約80 keV）；故能分離鄰近能峰、辨識複雜核種並降低能譜剝析不確定度。
- 四、實務限制是HPGe須以液氮或機械冷卻維持低溫，以抑制漏電流與雜訊；此外晶體昂貴、相對效率通常較低、較易受輻射損傷，故常需較長計數時間或較大體積。近距離量測時亦須注意真加總效應對活度分析的影響。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。