專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)104 年第 47 題單選題
產生快中子治療射束的D-T generator是利用下列何種反應來達成?
A[選項A(核反應式,原卷含化學/核式符號)]
B[選項B(核反應式,原卷含化學/核式符號)]
C[選項C(核反應式,原卷含化學/核式符號)]正確答案
D[選項D(核反應式,原卷含化學/核式符號)]
C正確答案
D-T generator 利用氘(D)撞擊氚(T)產生快中子:²H + ³H → ⁴He + n(14.1 MeV)。
為什麼答案是 C
正解:²H + ³H → ⁴He + n + 17.6 MeV,其中中子帶走約 14.1 MeV 高能,屬快中子(fast neutron),符合 D-T generator 名稱與快中子治療要求。
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完整詳解
Pro · 無限重點 D-T generator 利用氘(D)撞擊氚(T)產生快中子:²H + ³H → ⁴He + n(14.1 MeV)。
D-T 名稱直接破解:D=Deuterium(²H)、T=Tritium(³H),產物為 α 粒子(⁴He) + 高能中子。
逐選項分析
A✕ 陷阱
若為 D-D 反應(²H + ²H → ³He + n),雖也能產生中子,但中子能量僅約 2.5 MeV,且非 D-T generator 之機制,名稱即不符。
B✕
若為 p-Be 或其他質子撥散反應,屬 cyclotron 加速質子撞擊靶材產生中子的方式,非 D-T generator 採用之融合反應。
C✓ 正確
正解:²H + ³H → ⁴He + n + 17.6 MeV,其中中子帶走約 14.1 MeV 高能,屬快中子(fast neutron),符合 D-T generator 名稱與快中子治療要求。
D✕
若為 (n,γ) 或 α 衰變等反應,非加速器型快中子產生機制,與 D-T generator 之核融合原理不符。
常見中子產生反應比較
| 反應 | 反應式 | 中子能量 | 用途 |
|---|
| D-T 融合 | ²H+³H→⁴He+n | 14.1 MeV | 快中子治療 generator |
| D-D 融合 | ²H+²H→³He+n | 約 2.5 MeV | 中子源實驗 |
| p-Be | p+⁹Be→⁹B+n | 依質子能量 | 迴旋加速器中子治療 |
| 反應器分裂 | ²³⁵U 分裂 | 平均約 2 MeV | BNCT 熱中子源 |
D-T 中子產生器是醫用快中子源的標準配備,利用氘核(²H)轟擊氚靶(³H)產生 14.1 MeV 高能中子。記憶法:設備名稱就是反應式——「D-T」= 氘撞氚,產物一定是氦-4(α 粒子)加中子。考生最常錯在把 D-D 反應(氘-氘融合)當答案,但 D-D 反應產生的中子能量只有 2.45 MeV,遠低於 D-T 的 14.1 MeV,且 D-D 反應速率慢得多,不適合做臨床中子源。判斷關鍵:看到「快中子治療」「14 MeV 等級」就鎖定 D-T 反應,這是唯一能穩定產生此能量的小型裝置。