民國115年 高考三級 輻射安全 放射物理學與輻射劑量學
第2題
使用兩支石墨壁通氣式空氣游離腔，在水中相同位置量測一光子射束， 已知： ․甲游離腔的石墨壁質量厚度為0.180 g/cm2，收集電荷為2.76 nC。 ․乙游離…
題目
使用兩支石墨壁通氣式空氣游離腔，在水中相同位置量測一光子射束， 已知： ․甲游離腔的石墨壁質量厚度為0.180 g/cm2，收集電荷為2.76 nC。 ․乙游離腔的石墨壁質量厚度為0.480 g/cm2，收集電荷為2.62 nC。 ․兩支游離腔的空腔體積均為0.600 cm3。 ․石墨中次級電子的最大射程為0.420 g/cm2。 ․空氣在22.0°C、760 mmHg 下的密度為1.196×10-3 g/cm3。 ․量測時的溫度為30.0°C，氣壓為740 mmHg。 ․離子再結合修正因子為1.012，極性效應修正因子為0.997。 ․兩支游離腔均可視為小空腔。 ․可忽略其他擾動修正，以及石墨壁對量測位置光子能譜及能量通量的 擾動。 ․石墨對空氣之平均非限制碰撞質量阻止本領比：1.115。 ․石墨對空氣之平均限制碰撞質量阻止本領比：1.098。 ․水對石墨之平均質量能量吸收係數比：1.036。 ․水對石墨之平均質量衰減係數比：1.120。 請依據Spencer-Attix 空腔理論，選擇適當的游離腔讀值及相關輻射作用 係數，並詳細敘明選擇依據，再計算量測時空腔內的空氣質量、修正後 電荷及水吸收劑量。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、使用石墨壁通氣式游離腔時，為使空腔內電子主要來自石墨壁並建立帶電粒子平衡（charged particle equilibrium, CPE），壁厚應至少涵蓋次級電子最大射程。乙腔壁厚0.480 g/cm2大於石墨電子最大射程0.420 g/cm2，符合；甲腔0.180 g/cm2不足，水電子可能進入空腔，讀值不宜採用。故選乙腔，Q=2.62 nC。
- 二、量測條件下空氣密度ρ=1.196×10^-3×(740/760)×(295.15/303.15)=1.134×10^-3 g/cm3；空腔空氣質量m=ρV=1.134×10^-3×0.600=6.80×10^-4 g（0.680 mg）。
- 三、電荷修正以再結合與極性因子相乘：Qcorr=2.62×1.012×0.997=2.64 nC。溫度、氣壓對空氣密度的影響已由質量項處理，不可再對Q重複乘T/P；若改用22°C、760 mmHg之參考密度質量7.18×10^-4 g，則Q須乘(760/P)(T/295.15)而得2.79 nC，兩法等效。
- 四、Dair=Qcorr(W/e)/m=2.64×10^-9×33.97/(6.80×10^-7)=0.132 Gy。石墨壁劑量Dg=Dair×(S/ρ)g,air,restricted=0.132×1.098=0.145 Gy；再以水對石墨質量能量吸收係數比轉換：Dw=0.145×1.036=0.150 Gy（約150 mGy）。
- 五、Spencer-Attix應採限制碰撞質量阻止本領比1.098，而非非限制值1.115；由石墨轉水應採質量能量吸收係數比1.036，而非質量衰減係數比1.120。此結果建立在忽略壁擾動、小空腔與帶電粒子平衡之假設上。
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。