專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全111 年第 5 題單選題
關於瞬時平衡(transient equilibrium),下列敘述何者正確?
A母核衰變常數遠比子核衰變常數大
B子核半衰期稍大於母核半衰期
C母核半衰期稍大於子核半衰期正確答案
D經過一個子核半衰期,就能達到瞬時平衡
C正確答案
瞬時平衡的條件是母核半衰期「稍長於」子核半衰期(T_母 > T_子 但差距不大),對應答案C。
為什麼答案是 C
正確。瞬時平衡(transient equilibrium)條件為母核半衰期稍大於子核半衰期(T_母略大於T_子)。經數個子核半衰期後,母子活度比趨於定值,子核活度略高於母核並隨母核衰變一同下降。
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完整詳解
Pro · 無限重點 瞬時平衡的條件是母核半衰期「稍長於」子核半衰期(T_母 > T_子 但差距不大),對應答案C。
口訣:瞬時平衡=母核稍長、子核稍短。若母核「極長」就變永久平衡(secular)。
逐選項分析
A✕ 陷阱
衰變常數λ與半衰期成反比。瞬時平衡要求母核半衰期「稍大於」子核,即母核衰變常數「稍小於」子核,不是「遠比子核大」。此敘述方向完全顛倒。
B✕
方向錯誤。瞬時平衡是母核半衰期稍大於子核半衰期,而非子核半衰期大於母核。若子核半衰期較長,根本無法建立平衡關係。
C✓ 正確
正確。瞬時平衡(transient equilibrium)條件為母核半衰期稍大於子核半衰期(T_母略大於T_子)。經數個子核半衰期後,母子活度比趨於定值,子核活度略高於母核並隨母核衰變一同下降。
D✕ 陷阱
達到瞬時平衡需經過「數個」子核半衰期(通常約5-7個),而非「一個」子核半衰期。一個半衰期僅完成約50%衰變,遠不足以建立穩定的活度比關係。
放射性平衡三類型比較
| 類型 | 半衰期關係 | 活度關係 | 範例 |
|---|
| 瞬時平衡 | T母稍大於T子 | 子核活度略高且隨母核同衰減 | Mo-99 → Tc-99m |
| 永久平衡 | T母遠大於T子 | 母子活度幾乎相等且恆定 | Ra-226 → Rn-222 |
| 無平衡 | T母小於T子 | 母核先衰變完,無平衡 | — |
本題陷阱在於「母子半衰期誰大」的方向判斷。瞬時平衡是母核半衰期『稍大』於子核(C),A把衰變常數方向寫反,B把半衰期關係寫反,D則混淆「達平衡所需時間」需數個半衰期而非一個。