Microsoft Word - Ch4活度與衰變.doc

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煌侍裴
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1 醫學物理學陳拓榮著翻印必究第四章活度與衰變左圖資料來自 4- 衰變律 N N o e λt o e λt 原子數目 / /2 2.5 / /2 3 / / 衰變時間 ( 天 ) 衰變時間 ( 天 ) 經過 t 時間的衰減後, 剩下的個數 ( 或活度 ) 比例 : N N o o e λt 24

2 . ( ) 試計算 30 百萬貝克的鈉 -24 射源, 在 2.5 天之後的活度 ( 鈉 -24 的半化期為 5 小時 )()0.94 百萬貝克 (B).88 百萬貝克 (C)3.75 百萬貝克 (D)7.5 百萬貝克 2. ( )I-3 半衰期為 8.04 天, 若病患於週五 0:00 須接受 20 mci 的 I-3 治療, 則在當週週一 0:00 時, 須預訂活性強度為多少 mci 的 I-3 試劑? () 4 mci (B) 20 mci (C) 28 mci (D) 34 mci 3. ( ) 某放射性核種 mci, 衰變 00 天後, 剩下 μci, 求此核種的半衰期為 :() 5 天 (B) 0 天 (C) 5 天 (D) 20 天 4. ( ) 已知某種放射性同位素在一週內其放射活性減弱 30%, 試求其半衰期? () 8. 天 (B) 3.6 天 (C) 9.6 天 (D) 24.3 天 5. ( ) 若放射性核種每小時 (h) 衰變 %, 則該核種的半衰期 ( /2 ) 約為何?() 70 小時 (B) 50 小時 (C) 30 小時 (D) 0 小時 6. ( ) 假如放射性核種每小時衰減 %, 則該核種活度衰減至 /2 所須的時間為若干小時?()0 (B)50 (C)70 (D)90 7. ( ) 鈷六十治療機的輸出, 每個月約衰減掉多少百分比? () 5.26% (B).44% (C).32% (D).% 25

3 8. ( ) 假設一放射性元素的射源強度為 Ir-92 射源的三倍且經過 00 天衰變後其活性與 Ir-92 相同, 則其半衰期約為 Ir-92 的多少倍? Ir-92 的半衰期為 74.2 天 () 2.7 (B) 0.46 (C) 0.33 (D) 平均壽命 (mean life) 定義 : 以 o 的速率 decay, 經過 mean life( m ) 的時間, 將全部衰變即 o m N o, 因為 o λ N o, 所以 m λ 9. ( ) 有一核種其平均壽命 (Mean life) 為 000 天, 則其衰變常數 (λ) 大約為多少? () (B) (C) 0-4 (D) 天 0.( ) 放射性核種之半衰期 ( /2 ) 平均壽命( a ) 及衰變常數 (λ), 三者間之關係, 下列何者為非? () a /λ (B) / /λ (C) / a (D) /2 a λ.( ) 222 Rn 原子的平均壽命 5.5 天, 請問 N 個 222 Rn 原子, 經過 7.6 天後剩下幾個原子? ()0.36N (B)0.25N (C)0.38N (D)0.50N 222 Rn 2.( ) 放射性核種的平均壽命 (mean life) 是指該核種衰變到最初活度的多少百分比所須的時間?() /2 (B) e - (C) /3 (D) /4 4-3 比活度 Specific activity S 比活度比活度的單位 : 各同位素在單位體積或單位質量, 所呈現的活度大多以 g 的 226 Ra 活度 Ci ( 實際為 Ci/g for 226 Ra) 算法 : λn 26 Ci 表示 g

4 g 226 Ra 的活度是活度,λ 是衰變常數,N 是同位素的原子個數質量的大小是可以對應 ( 利用莫耳算出 ) 到其原子的個數, g 的 226 Ra 所擁有原子數目 d s 620y y d 0 0 Ci Bq 0 s Bq Ci Z X ( 半衰期 /2 ( 年 ) ) 的比活度? 算法同 226 Ra 的活度計算一樣, 或由比較的方式計算 λ N 克 Z X 的活度 ( 單位記得用 Ci ) / d y s d Ci 0 0 Bq Ci 克 226 Ra 620y d y s d Ci 0 0 Bq 比較以上二式之活度與計算式 : Ci /2 620 y /2 : y ( ) 0. mci 的 u-98(/22.69 天 ), 則其 u-98 原子總個數? () (B).24 0 (C)8.6 0 (D) ( ) c-99m 之 specific activity 為多少 mci/mg?() (B) (C) (D)

5 5.( ) mci 99m c 的質量約為幾克 ( 已知其衰變常數為 /sec)? () (B) (C) (D) ( ) 60 Co t /2 5.3 年 37 Cs t /2 30 年 92 Ir t / 天及 226 Ra t /2 600 年四個核種的比活度何者最大?() 60 Co (B) 37 Cs (C) 92 Ir (D) 226 Ra 7.( ) lg 的純 60 Co 有 43 Ci, 所以 60 Co 的比活度為 43 Ci/g, 但是實際上應為多少 cgy?() ~50 (B) ~00 (C) ~200 (D) ~500 容積莫耳濃度 ( 或体積莫耳濃度 ): 升溶液中溶有莫耳溶質時, 此溶質的容積莫耳濃度為 M, 在對比劑的包裝說明會有此濃度標示溶質 mole數容積莫耳濃度溶液体積 ( 公升 ) 8.( ) 0.5 克粉末狀的 4 C 溶入 500cc 的水中, 請問這杯溶劑中 4 C 的容積莫耳濃度?()0.07 M (B)0.083 M (C)0.4 M (D)0.7 M 9.( ) 2 ml 溶液中含有 mci 的 4 C- 標誌某胺基酸, 若其比活度 (S..) 為 50 mci/mmole, 則該胺基酸的濃度為多少 mm?()7.50 (B)5.50 (C)3.30 (D)

6 4-4 生物半衰期物質進入人體後, 會經由屎尿汗等排出, 平均排出一半的時間, 稱為生物半衰期 ( 生物 ) 當攝入具放射性的核種, 因其本身即隨時間在 decay( 此稱為物理半衰期 ), 再加上身體的生物半衰期, 將更快地 ( 即更短的時間 ) 將放射性同位素的活度, 減成一半有效物理 + 生物物理物理半衰期 /2 有效有效半衰期實際核種活度在身體內減成一半的時間 λ /2 同理, λ 有效有效請證明 ( 不能用背的 ) λ 有效 λ 物理 + λ 生物 λ 有效 : 又稱為有效淨除常數或有效排出常數 3 20.( ) 用 I 做甲狀腺檢查時, 發現甲狀腺的有效半衰期為 5 天, 則生物半衰期約為幾天? () 3 (B) 5 (C) 3 (D) 2.( ) 某核子事故經過一段時間後, 發現工作人員體內殘餘之核種活度只剩 μci, 事故當時該人員攝入該核種 28μCi, 試問該事故發生多久了?( 核種之物理半衰期為 90 天, 生物半衰期為 0 天 )()80 天 (B)63 天 (C) 50 天 (D) 2 天 22.( ) 已知一放射核種被一動物體攝取, 實驗後發現該核種之生物半衰期及有效半衰期分別為 8 小時及 4 小時, 試問該核種之衰變常數 (decay constant)λ 為若干 hr -?()0.056 (B)0.086 (C)0.076 (D)

7 23.( ) 當核種的物理半衰期 ( P ) 很長且其在生物體內之生物半衰期 ( B ) 很短時, 下列有關該核種之有效半衰期 ( E ), 何者正確?() E >> B (B) E ~ P (C) E ~ B (D) E >> P 24.( ) 3 I 的半衷期為 8 天, 生物半衰期為 38 天, 則它在甲狀腺的有效淨除常數 (effective clearance constant) 為多少?()0.03/ 天 (B)0.06/ 天 (C)0.09/ 天 (D)0.3/ 天 25.( ) R 代表核種的放射性半衰期,B 代表此核種的生物半衰期, 請問有效排出常數 (effective elimination constant) 等於 :() + (B) + R B R B (C) R R + B B R (D) + R B B 4-5 發射輻射 (emitted radiation) 發射輻射 : 在考慮的時段中, 共有多少個原子衰變發射輻射 No-N ( 以下考試時, 再導出即可, 不能用背的!) No-No e -λt No(-e -λt o λt ) ( e ) λ 永遠插植是指將射源置入體內, 不再取出此相當是欲讓射源 decay 完, 即經過一段時間後 N0( 所以常使用短半衰期的射源 ), 發射輻射 No-N No 26.( ) 放射治療時將活度為 o, 蛻變常數為 λ 的某射源置於病人體內, 經過 t 時間後取出, 求其發射輻射為何?()( o + o e -λt )/λ (B)( o - o e -λt )/λ (C)( o - o e - λt ) λ (D)( o + o e -λt ) λ 30

8 27.( ) 將 4.0 mci 的 u-98 射源 ( 半衰期為 2.68 天 ) 永遠插植在病人體內, 則其 emitted radiation 為多少?() (B) (C) (D) ( ) 20 克的器官組織含有 l mci 的放射性核種, 其有效半衰期為 6 小時, 則在此器官內此核種的累積活性強度 (cumulated activity) 為何?()300 Ci-h (B)430 Ci-h (C) 6000 Ci-h (D) 8640 Ci-h 4-6 平衡平衡 : 是指活度相等, 即母核活度子核活度 29.( ) 半衰期為 0 6 年的母核與半衰期為 0. 年的子核達到放射線平衡時, 請問母核與子核的原子數之比為何?() 0 3 (B) 0 5 (C) 0 6 (D) ( ) 90 Sr 的半衰期為年, Y 的半衰期為 64. 小時, 當 20 mg 的 Sr 與 Y 平衡 90 時, 有多少克的 Y 產生?()7.38 mg (B)5.08 mg (C)7.38μg (D)5.08μg ( ) 5 mci 的 I(/ 天 ) 與 2 mci 的 P(/2 4.3 天 ) 需經過多少天, 兩者的活度才會相等?()4.33 (B)24.34 (C) (D)

9 4-7 哞! 擠牛奶 ( 99 Mo! 擠 99m c) technetium-99m generator, or colloquially( 通俗語地 ) a technetium cow or moly ( 靈草 ) cow 99 66h 99m 6h 99 Mo c c 99m 99 c 是由 Mo 衰變而來 99m c 被取出做核醫藥物檢查 99 Mo 是母核, 99m c 是子核 99 Mo 的半衰期 66 小時 99 Mo o e ( Mo) 0( Mo) t 66h t 是 99 Mo 原始活度到擠牛奶的時間 99m 而我們關心的 c 活度量? 99m λ2 ( λ 2 c 活度 ( e 2 λ ) t Mo ) λ λ 2 t2 是擠完牛奶時, 到第二次再擠牛奶之時間但有些執照考題目並不依此理論出題而是以比例對應計算找出答案天後可擠出天後母量第 2天可擠出 00 子量母量 mci 78 mci 79 mci 00 mci e 母量 78 mci 6.5 mci 32.( ) 一 Mo-99-c-99m 產生器 (generator) 之 Mo-99 活度在星期五中午校正測量為 00mCi, 同週的星期一中午 Mo-99 活度約為 :(Mo-99 半衰期為 66 小時,c-99m 半衰期為 6 小時 )()37 mci (B)50 mci (C)272 mci (D)370 mci 32

10 99 33.( ) 醫院星期一早上 0 點接到一部活度為 00 mci 的 Mo( 半衰期為 66.7 小時 ) 產 99m 生器, 星期二早上 0 點擠出 79 mci 的 c( 半衰期為 6.03 小時 ), 則星期三 99m 早上 0 點可再擠出多少 mci 的 c? ()65 (B)62 (C)58 (D) ( ) 核醫部在星期一早上 0 點接到一部活度 00 mci 的 Mo 產生器, 星期三早上 0 99m 99m 點擠出 c 並用完, 求下午 4 點可以再擠出多少 c?()7. mci (B)28.7 mci (C)35.8 mci (D)40. mci 4-8 中子活化將中子置入穩定的原子核中, 使其轉變成放射性的原子核中子活化 : 原意是以中子撞擊穩定之原子核, 讓其轉變成有活度的原子核, 稱為中子活化 ; 但也有轉變的原子核仍為穩定之原子核 59 例如 : 0 n+ 27Co Co 中子不帶電, 所以較電子與質子等之荷電粒子更容易進入原子核 ; 且又是原子核內基本粒子, 當其進入原子核後很容易就擾亂了核內核子間的平衡與穩定 ( 至少 n/p 改變了 ) 原子爐的中子多, 中子照射的多寡常以中子通量率 φ 表示被照射物的原子個數以 n 表示 ; 中子與某同位素原子核的作用機率 ( 或稱作用截面,cross section), 以 σ 表示 σ 單位常以 barn( 邦 ) 來表示, 邦 b (barn)0-24 cm 2 一些核種被熱中子活化的截面比較穩定同位素截面 ( 邦 / 原子 ) 活化後的元素半衰期 30 P P 4.3 天 59 Co Co 5.26 年 33

11 97 u u 2.7 天 0 B Li 穩定 3 Cd Cd 穩定中子與原子核的作用截面與速度 (v) 成反比, 即 σ /v, 有時稱為 /v law, 當 v<<c( 光速 ) 的條件下, 中子的動能 (KE,kinetic energy) mv 2 2 KE v 2 KE v Θ σ v Θ σ v KE 活化的數量( N) 與中子的通量率穩定原子核的數量中子與穩定原子核的碰撞機率照射時間的長短成正比即 N φ & σ N t 但受中子照射, 所產生之同位素活度 () decay N φ & σ N t, 因為同位素也會經時間之中子照射, 則活化的活度 λ λ φσn( e ) 飽和活度 (- e ) 將活化之同位素, 從原子爐取出後, 則此同位素隨時間 t 逐漸 decay λt λ λt λ 即 e φσn( e ) e 飽和活度 (- e ) e λt 35.( ) 生產 Co 是用那一種粒子撞擊 Co 而成的?() 中子 (B) 質子 (C) 電子 (D) 氘 36.( ) 下列核種中, 何者被熱中子活化的截面最大?() 0 B (B) 97 u (C) 59 Co (D) 3 Cd 34

12 37.( ) 一般利用中子照射產生的同位素, 會以何種型態衰變?()α (B)β + (C)β - (D) 電子捕獲能量為 38.( ) 硼 -0 對熱中子的吸收截面為 3900 邦, 則對 25 kev 之中子, 截面積為何? () b (B)3.9 b (C) b (D) b 39.( ) 2.5 ev 之中子對核反應的截面積, 是熱中子的幾倍? ()0.0 (B)0.032 (C)32 (D)00 40.( ) ev 的中子, 速度約為多少 m s -?( 中子的質量為 kg, ev J) () (B) (C) (D) ( ) 中子被物質吸收後產生活化反應的敘述何者為誤?() 中子被吸收的截面積與中子的速度成反比 (B) 中子被吸收後物質通常具放射性 (C) 中子被吸收後容易放出加馬射線 (D) 活化反應對能量高的中子比較重要 42.( ) 中子活化分析實驗中的飽合活度 (Saturation activity) 與下列何者有關? () 活化時間 (B) 活化截面積 (C) 活化核種能量 (D) 活化樣種半衰期 43.( ) 某金屬經中子活化照射兩個半衰期後, 再經一個半衰期衰減, 試問其活度為飽和活度的幾分之幾?()/8 (B)3/4 (C)/4 (D)3/8 44.( ) 若將鈷原子放入核反應器中活化一年, 冷卻半年後其活度為飽和活度的幾分之 35

13 幾 ( 60 Co 半化期為 5.26y)? () 93.6% (B).7% (C) 87.5% (D) 22.6% ( ) 將一克 Co 樣品置於通率為 0 3 中子 /cm 2 s 之原子爐內年, 可產生放射性原子 Co 之活度為 2.3 Ci, 請計算一個中子與一個 Co 原子的作用截面? () m 2 (B) 37 barn (C) m 2 (D)673 barn 4-9 中子中子依能量被區分成 : 熱中子 (0.5eV 以下 ) 中速中子(0.5~00keV) 快中子 (00keV) 中速中子仍可依能量再細分成 intermediate neutron resonance neutron slow neutron [ 這裡同學因中文翻譯的問題, 常將熱中子與慢中子的能量記錯 ] 熱中子的熱是指與周圍氣體分子處與熱平衡狀態, 中子本身漫遊或靜懸於分子間, 若被運動中的分子撞擊, 則中子就具備一些的動能在室溫的條件下, 一群熱中子的平均能量約 0.025eV 熱中子的熱是 thermal, 不是 hot 就鋼性物體的碰撞, 質量越相近者則互相傳遞越多的動能, 所以要將快中子阻擋下來, 以質量和中子相近者 ( 即中子質子氫原子 ) 最佳但生活的環境中無天然的中子和質子, 但有大量天然的氫原子它 ( 氫原子,H) 存在於水 (H 2 O) 中最多 ICRP 26( 舊法規 ) 對中子採保守的射質因數 0, 而熱中子為 2.3 而 ICRP 60( 新法規通過 ), 則將中子依能量分成四段 :()<0keV,W R 5,(2)0keV~00keV, W R 0,(3)00keV~2 MeV,W R 20,(4)2MeV~20MeV,W R 0,(5)20MeV<,W R 5 36

14 中子不帶電, 所以它與原子核作用的機率甚大於質子與電子中子若跑進原子核內, 將直接讓 n/p 值改變, 極容易發生核蛻變或核分裂中子與物質的作用有 :() 純粹的動能交換, 未鑽入原子核內,(2) 也有鑽入原子核引起核內革命 ( 誘發核內不穩定 ), 例如 :(n,α) (n,p) (n γ) (n,f) n+ Li H He, 有一種 LD 是 LiF n+ B Li He,() 有一種偵檢器 ( 比例計數器 )BF 3 ;(2) 有一種治療方式 BNC, 硼 (B) 中子 (N) 捕獲 (C) 治療 () n+ N H C, 身體組織有 N, 釋出的質子能量為 0.588MeV n+ 27Co γ+ 27 Co 46.( ) 熱中子的能量約為多少?()0.25 ev (B)0.25 MeV (C)0.025 ev (D) MeV 47.( ) 以下何者能量最低? ()fast neutron (B)thermal neutron (C)intermediate neutron (D)slow neutron 48.( ) 中子與下列何種粒子發生彈性碰撞後, 中子可能減少的能量最大?() 碳原子 (B) 氮原子 (C) 氫原子 (D) 氧原子 49.( ) 以下何材料能最有效地將快中子減速?() 水 (B) 鋁 (C) 銅 (D) 鉛 50.( ) 下列何者不是阻擋快中子屏蔽材質的主要考量?() 有效降低快中子速度 (B) 有效降低制動輻射產率 (C) 對熱中子之捕獲截面大 (D) 可有效阻擋加馬射線 5.( ) 反應 6 Li(n,α) X 用來測熱中子,X 為 :() He-3 (B)H-3 (C)H-2 (D)H- 52.( ) 適合用於熱中子劑量偵測的熱發光劑量計材料為 : () 7 LiF (B) 6 LiF (C) 40 CaSO 4 (D) 40 CaF ( ) 含 B 或 6 Li 材質的偵檢器主要是用於度量 : () 貝他粒子 (B) 加馬射線 (C) 中子 (D) 光子 37

15 54.( ) BF 3 計數器, 係用來度量那一種輻射?()α (B)β (C)γ (D) 中子 55.( ) 充氣式偵檢器中, 適合用來偵測低能量 X 射線能譜以及用來偵測中子的是那一種?() 比例計數器 (B) 游離腔 (C) 蓋革計數器 (D) 以上皆對 56.( ) 熱中子與人體軟組織中的那一元素作用, 會產生 (n, p) 反應?() 氫 (B) 氧 (C) 氮 (D) 碳 57.( ) 235 U 對以下何種中子之作用截面最大?() 熱中子 (B) 快中子 (C) 慢中子 (D) 冷中子 58.( ) 在加速器中常用到鎘作為屏蔽的一部分, 其目的是要屏蔽下列何種輻射? () 制動輻射 (B) 中子 (C) 電子 (D) 伽傌射線 59.( ) 由人工方式產生中子的方法, 下列何者為非?() 分裂 (fission) (B) 融合 (fusion) (C) 光蛻變 (photo disintegration) (D) 中子撞擊 (neutron bombardment) 60.( ) 依據游離輻射防護安全標準附表二, 那一種能量之中子其平均射質因數最大? ()0.025eV (2)00keV (3)0.5MeV (4)00MeV 輻射類別輻射加權因數 X 與 γ 射線電子射線 (β+ 與 β-) 與 µ 介子質子 ( 不含回跳質子與能量高於 2 MeV 之質子 ) 5 中子 ( 含熱中子 ), 能量 <0 kev 5 中子,0 kev 至 00 kev 0 中子,00 kev 至 2 MeV 20 中子,2 MeV 至 0 MeV 0 中子, 能量 >20 MeV 5 α 粒子核分裂碎片及重荷電粒子 20 BNC, 硼中子捕獲,Boron Neutron Capture herapy 0 * 7 0 n+ 5B 5B 3Li+ 4 2 He 0 4 改寫 5 B+ 0n 2He+ 7 3 Li 0 7 改寫 B( n, ) Li, 或 5 0 α 0 B(n, α ) 7 3 Li 38

16 6.( ) BNC 反應的 B 是指?() 0 B (B) 0 Be (C) B (D) Be 62.( ) 下列何者為硼中子捕獲放射治療 (BNC) 的反應?() 0 B(n,α) 7 Li (B) B(n,γ) 7 Li (C) B(n,α) 6 Li (D) 0 B(n,γ) 6 Li 63.( ) 0 B 吸收熱中子最易發生的反應為何?()(n,γ) (B)(n,α) (C)(n,n) (D)(n,p) 64.( ) 試選阻擋熱中子的材料 :() 鋼 (B) 硼 (C) 鉛 (D) 銅 65.( ) 有關硼中子捕獲治療的敘述, 何者錯誤?() 須採用快速中子 (B) 硼 -0 具有很大的中子捕獲截面 (C) 反應應生成氦 -4 與鋰 -7 兩個破片 (D) 反應放出 2.48 MeV 的能量 39

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