106年:醫物幅安(2)

對熱中子而言,人體組織的二個主要吸收核反應為下列何者?

A¹⁴N(n,2n)¹³N,¹H(n,n')¹H
B¹⁴N(n, n')¹⁴N,¹H(n, γ)²H
C¹⁴N(n, p)¹⁴C,¹H(n, n')¹H
D¹⁴N(n, p)¹⁴C,¹H(n, γ)²H

詳細解析

本題觀念:

熱中子(thermal neutron)是指能量約在 0.025 eV 左右(室溫)的慢中子。熱中子進入人體組織時,主要與組織中含量最豐富的元素(氮-14 和氫-1)發生核反應。這兩個反應對熱中子的組織劑量貢獻最大。

選項分析

本題各選項列出不同的核反應符號,需逐一判斷其物理正確性:

核反應符號說明AX(入射粒子, 出射粒子)AY^A X(\text{入射粒子, 出射粒子})^{A'}Y

  • n:中子(neutron)
  • p:質子(proton)
  • γ:伽瑪光子
  • n':非彈性散射中子(散射後中子能量改變,核被激發)
  • 2n:兩個中子

(A) 14N(n,2n)13N^{14}\text{N(n,2n)}^{13}\text{N}1H(n,n’)1H^1\text{H(n,n')}^1\text{H}

  • 14N(n,2n)13N^{14}\text{N(n,2n)}^{13}\text{N}:此為 (n,2n) 反應,需高能中子(閾值能量約 10 MeV 以上),熱中子能量僅 0.025 eV,無法引發此反應。❌
  • 1H(n,n’)1H^1\text{H(n,n')}^1\text{H}:非彈性散射,氫核質量僅 1 amu,不存在激發態,此反應物理上不可能。❌

**(B) 14N(n,n’)14N^{14}\text{N(n,n')}^{14}\text{N},$^1\text{H(n,γ)}^2\text{H

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