專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全106 年第 62 題單選題
若同時要屏蔽中子與γ射線,則下列那一物質是最佳選擇?
A正確答案
混凝土同時含氫(屏蔽中子)與重元素(屏蔽γ),是兼顧兩者的最佳選擇。
為什麼答案是 A
混凝土含水分(氫原子)可有效慢化並吸收中子,又含矽、鈣等較重元素及具相當密度,可衰減γ射線,且成本低、可大量灌注,是核反應器與加速器設施常用屏蔽材。
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完整詳解
Pro · 無限重點 混凝土同時含氫(屏蔽中子)與重元素(屏蔽γ),是兼顧兩者的最佳選擇。
看到「同時屏蔽中子+γ」直接選混凝土!中子怕氫、γ射線怕高密度,混凝土兩者兼具。
逐選項分析
A✓ 正確
混凝土含水分(氫原子)可有效慢化並吸收中子,又含矽、鈣等較重元素及具相當密度,可衰減γ射線,且成本低、可大量灌注,是核反應器與加速器設施常用屏蔽材。
B✕ 陷阱
鉛(Z=82)對γ射線屏蔽極佳,但對中子幾乎沒有慢化能力(無氫元素),反而可能因(n,γ)反應產生二次γ射線。單獨使用無法有效屏蔽中子。
C✕
壓克力(PMMA)富含氫,可慢化中子,但密度低、原子序小,對γ射線屏蔽效果差,無法兼顧兩者。
D✕
玻璃主成分為SiO₂,雖有一定密度但對γ射線屏蔽效率不如鉛,對中子也缺乏足夠氫含量,兩者皆非最佳。
輻射屏蔽材選擇對照
| 輻射種類 | 屏蔽原理 | 最佳材料 | 原因 |
|---|
| α 粒子 | 短射程 | 一張紙 | 穿透力極弱 |
| β 粒子 | 低Z材料 | 壓克力、塑膠 | 避免產生制動輻射 |
| γ / X 射線 | 高Z高密度 | 鉛、鎢 | 光電/康普頓效應強 |
| 中子 | 含氫材料慢化+吸收 | 水、石蠟、聚乙烯 | 氫原子有效慢化 |
| 中子+γ 同時 | 兼具氫與重元素 | 混凝土 | 經濟且雙重屏蔽 |
考生看到「屏蔽」直覺想到鉛,但鉛只擋γ不擋中子!中子需要氫原子慢化,而γ需要高密度物質衰減,兩者性質相反。混凝土因同時含氫(水)與重元素,才是雙重屏蔽的最佳解。