專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全115 年第 18 題單選題
以劑量率600 cGy/min的6 MV光子射束,給予空腔體積為0.6 cm3的法默式游離腔2 Gy的劑量,則此游離腔所收集的電荷量約為多少nC?(空氣的密度為0.001293 g/cm3,Wair=33.97 eV/ion pair)
A11.43
B22.85
C34.29
D45.67正確答案
D正確答案
本題考游離腔電荷量計算,核心公式 Q = D × m / W_air,需注意單位換算與空氣質量求法。
為什麼答案是 D
正確計算:m=0.6×0.001293=7.758×10⁻⁴ g;Q=(2 J/kg × 7.758×10⁻⁷ kg)/(33.97×1.602×10⁻¹⁹ J)×1.602×10⁻¹⁰ nC ≈ 45.67 nC。
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完整詳解
Pro · 無限重點 本題考游離腔電荷量計算,核心公式 Q = D × m / W_air,需注意單位換算與空氣質量求法。
先算空氣質量 (0.6×0.001293 g),再將 2 Gy 換為 J/kg,除以 W_air (J/ip) 得 ip 數,最後乘電子電荷轉 nC。
逐選項分析
A✕ 陷阱
此數值約為正確答案的 1/4,可能是計算時忘記將 Gy 轉換為 J/kg,或 W_air 單位未從 eV 轉為 J,導致數量級錯誤。
B✕ 陷阱
此數值約為正確答案的一半,常見陷阱是誤用 W_air = 33.97 J/ip 而非 eV/ip,或計算空氣質量時漏乘密度。
C✕
此數值約為正確答案的 3/4,可能是計算過程中小數點位數取捨過早,或誤將體積 0.6 cm³ 當作 0.8 cm³ 計算所致。
D✓ 正確
正確計算:m=0.6×0.001293=7.758×10⁻⁴ g;Q=(2 J/kg × 7.758×10⁻⁷ kg)/(33.97×1.602×10⁻¹⁹ J)×1.602×10⁻¹⁰ nC ≈ 45.67 nC。
游離腔電荷量計算關鍵參數
| 參數 | 符號 | 數值/單位 | 備註 |
|---|
| 吸收劑量 | D | 2 Gy = 2 J/kg | 題目給定 |
| 空腔體積 | V | 0.6 cm³ | 法默式游離腔 |
| 空氣密度 | ρ | 0.001293 g/cm³ | 標準條件 |
| 平均游離能 | W_air | 33.97 eV/ip | 每對離子所需能量 |
本題最大陷阱在 W_air 單位為 eV/ip 而非 J/ip,且劑量 Gy 需轉為 J/kg、質量需從 g 轉 kg。任一單位未正確轉換,答案將偏差數個數量級,選項 B 即為典型單位錯誤結果。