2025年大學《核物理》專業(yè)題庫——核技術(shù)在人口健康監(jiān)測中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在用放射性同位素進行生物示蹤時，選擇示蹤劑的主要依據(jù)之一是其衰變方式應(yīng)產(chǎn)生哪種類型的射線，以便于探測？A.α射線B.β-射線C.γ射線D.中子2.核磁共振成像（MRI）雖然也用于健康監(jiān)測，但其基本原理與核技術(shù)中的哪一項無關(guān)？A.原子核的自旋特性B.核輻射的穿透性C.放射性衰變D.核磁共振現(xiàn)象3.在核醫(yī)學實踐中，使用放射性藥物進行顯像時，放射性核素的半衰期應(yīng)適中。過長或過短都會帶來什么主要問題？A.過長：輻射劑量過大，病人不適B.過短：無法在病灶處積累足夠的時間進行成像C.過長：探測效率過低D.過短：衰變類型過于單一4.當γ射線穿過生物組織時，主要會發(fā)生哪種相互作用而衰減？A.光電效應(yīng)B.康普頓散射C.電子對生成D.以上都是，但程度不同5.在進行PET掃描時，最常用的放射性示蹤劑是氟-18氟代脫氧葡萄糖（FDG）。其應(yīng)用主要基于以下哪個生理過程？A.細胞的呼吸作用B.神經(jīng)遞質(zhì)的釋放C.淋巴液的循環(huán)D.血液的流動6.標識放射源活度（A）的單位是貝克勒爾（Bq），其物理意義是每秒發(fā)生多少次衰變？A.1次B.10次C.100次D.1000次7.對于需要長期儲存的放射源，從核物理角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇半衰期如何的放射性核素？A.越短越好B.越長越好C.與應(yīng)用需求相關(guān)，無所謂長短D.半衰期適中即可8.在核設(shè)施或使用放射源的場所進行人員外照射防護時，通常優(yōu)先采用哪種屏蔽材料？A.重金屬（如鉛、鉛橡膠）B.水或混凝土C.空氣D.木材9.評估放射性核素對人體的內(nèi)照射風險時，需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)除了攝入量（或吸入量）外，還有？A.核素的生物半排期B.核素的物理半衰期C.核素的原子量D.核素的熔點10.放射性核素治療（如碘-131治療甲亢）利用了放射性核素衰變時釋放的哪種射線的生物效應(yīng)？A.α射線B.β-射線C.γ射線D.中子二、填空題（請將答案填寫在橫線上）1.核醫(yī)學成像技術(shù)主要利用放射性核素發(fā)出的__________或__________進行探測。2.根據(jù)朗伯-比爾定律，當γ射線穿過均勻物質(zhì)時，其強度隨吸收層厚度的增加而__________，與吸收物質(zhì)的線性吸收系數(shù)成正比。3.在輻射防護中，“時間防護”原則是指通過縮短__________來減少受照劑量。4.單位質(zhì)量的某種放射性核素所具有的活度稱為該核素的__________。5.在PET成像中，正電子是β+衰變產(chǎn)生的，它在物質(zhì)中運行一段距離后，與電子相遇發(fā)生__________，產(chǎn)生一對方向相反的γ光子，這兩個γ光子被探測器接收，從而確定放射性示蹤劑在體內(nèi)的分布。6.γ射線的衰減規(guī)律可以用指數(shù)函數(shù)描述，若初始強度為I?，吸收物質(zhì)的厚度為x，線性吸收系數(shù)為μ，則透射強度I為__________。7.某放射性核素的半衰期為T?，則經(jīng)過時間t后，其剩余活度與初始活度的比值約為__________。8.為了減少探測器對γ射線的吸收，通常在探測器前加裝_____________，以減少輻射與材料相互作用產(chǎn)生的散射線。9.放射性核素示蹤技術(shù)的基本原理是利用放射性核素作為“示蹤原子”，通過探測其__________的變化，來追蹤被研究物質(zhì)在生物體內(nèi)或環(huán)境中的運行、分布和代謝過程。10.輻射防護的三個基本原則是：__________、_____________和_____________。三、簡答題1.簡述γ射線與物質(zhì)相互作用的主要方式，并說明在核醫(yī)學成像中，哪種相互作用是有益的，哪種是不利的，為什么？2.與X射線相比，γ射線在核醫(yī)學成像中具有哪些優(yōu)勢？請至少列舉三點。3.什么是放射性核素的半衰期？它主要由什么決定？為什么在核醫(yī)學中選擇半衰期合適的放射性核素至關(guān)重要？4.簡述內(nèi)照射和外照射的主要區(qū)別，并分別說明針對這兩種照射情況，應(yīng)采取哪些基本的防護措施？四、計算題1.某放射性藥物含有1.0×101?Bq的碘-131（半衰期約為8天）。求：a.該藥物的初始活度是多少居里（Ci）？（換算關(guān)系：1Ci=3.7×101?Bq）b.經(jīng)過20天后，該藥物的活度還剩下多少？（結(jié)果以Bq和Ci表示）2.假設(shè)一束能量為1.0MeV的γ射線垂直穿過厚度為5cm的水層。已知水的線性吸收系數(shù)（μ）在1.0MeV能量附近約為0.07cm?1。求：a.穿過水層后，γ射線的強度是多少？（結(jié)果以相對強度表示）b.如果改用厚度為2cm的鋁板（假設(shè)鋁在該能量的線性吸收系數(shù)約為0.15cm?1）進行屏蔽，穿過鋁板后的γ射線強度是多少？五、論述題1.論述在利用核技術(shù)進行人口健康監(jiān)測時，需要綜合考慮哪些因素？并舉例說明如何平衡技術(shù)應(yīng)用的有效性與安全性。2.結(jié)合核物理的基本原理，論述為什么不同能量范圍的γ射線在穿透物質(zhì)時表現(xiàn)出不同的衰減特性，以及這一特性在核醫(yī)學診斷和治療中的實際應(yīng)用意義。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.B5.A6.A7.B8.B9.A10.B二、填空題1.γ射線,β射線2.指數(shù)衰減3.接觸輻射時間4.比活度5.正電子湮滅6.I?*e^(-μx)7.(1/2)^(t/T?)8.減射屏（或鉛準）9.位置和數(shù)量（或放射性）10.源遠用少,時間防護,距離防護三、簡答題1.解析思路：列舉γ射線與物質(zhì)的主要相互作用：光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對生成。分析在醫(yī)學成像中，散射（康普頓散射）是有益的，因為它使γ光子在患者體內(nèi)更均勻地分布，增加探測信號；吸收（光電效應(yīng)、電子對生成）是不利的，因為它導致射線能量沉積在較淺的層面，削弱了深層病灶的信號，并可能損壞探測器。2.解析思路：比較γ射線與X射線的特性。優(yōu)勢可從：穿透力更強（可探測更深組織）、無電離輻射損傷（對設(shè)備要求低、操作更安全）、可使用較簡單探測器、特定核素可提供功能性信息（如用FDG反映代謝）等方面闡述。3.解析思路：解釋半衰期的定義：放射性核素減少到原始數(shù)量一半所需的時間。說明其由原子核內(nèi)部性質(zhì)決定（核穩(wěn)定性）。強調(diào)選擇合適半衰期的重要性：過長導致藥物在病灶停留時間不足，信號弱；過短則藥物過早衰變，無法完成診斷或治療過程。4.解析思路：區(qū)分內(nèi)照射（放射性物質(zhì)進入體內(nèi)）和外照射（來自體外放射源）。防護措施：內(nèi)照射側(cè)重防止攝入/吸入（密封操作、通風、個人防護），減少吸收（使用穩(wěn)定劑）；外照射側(cè)重距離防護（增加距離）、時間防護（減少暴露時間）、屏蔽防護（使用鉛、混凝土等吸收材料）。5.解析思路：闡述輻射防護三原則：源遠用少（減少放射性源的使用量、縮短使用時間）是根本；時間防護（盡量縮短與輻射源接觸的時間）和距離防護（增大與輻射源的距離，利用平方反比定律減少劑量）是重要補充措施。四、計算題1.解析思路：a.活度單位換算：1Ci=3.7×101?Bq。初始活度=1.0×101?Bq/3.7×101?Bq/Ci≈2.70×10?Ci。b.計算經(jīng)過20天后的活度。首先計算經(jīng)過的半衰期數(shù)：20天/8天/半衰期=2.5個半衰期。然后使用半衰期公式計算剩余活度：I=I?*(1/2)^(n*T?/T)=1.0×101?Bq*(1/2)^(2.5)≈1.56×101?Bq。剩余活度Ci=1.56×101?Bq/3.7×101?Bq/Ci≈4.22×10?Ci。2.解析思路：a.使用指數(shù)衰減公式I=I?*e^(-μx)。相對強度=e^(-0.07cm?1*5cm)=e^(-0.35)≈0.704。b.同理，相對強度=e^(-0.15cm?1*2cm)=e^(-0.30)≈0.741。五、論述題1.解析思路：論述需涵蓋多個方面。因素包括：監(jiān)測目的（診斷、篩查、療效評估）、技術(shù)選擇（PET、SPECT、核素示蹤等）及其適用性、輻射劑量限值與防護、成本效益分析、倫理與法規(guī)遵從、數(shù)據(jù)安全與隱私保護、公眾接受度等。舉例說明平衡：例如，選擇放射性核素時，需在探測靈敏度（半衰期適中）、生物利用度、靶器官選擇性、以及輻射劑量之間取得平衡，優(yōu)先選用低毒、半衰期合適、能有效到達病灶的核素，以實現(xiàn)最佳診療效果并確保安全。2.解析思路：闡述γ射線衰減與能量、物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。能量