放射物理學　申論題歷屆試題與參考架構

若一電子的速度為2.4×108 m/s，則此電子的：（每小題4分，共12分）

（一） 質量約為靜止質量的幾倍？

（二） 總能量為多少MeV？

（三） 動能為多少MeV？

（12 分）

有關鈾 及釷 ℎ衰變系列，請回答下列問題：

（一） 此二衰變系列中產生的氣體子核及最終產物分別為何？（8分）

（二） 試問一個 ℎ原子衰變至氣體子核的過程，會發射出多少個阿伐粒子和貝他（-）粒子？（5分）

（三） 試問一個 原子衰變至最終穏定原子核的過程，會發射出多少個阿伐粒子和貝他（-）粒子？（5分）

（18 分）

有關中子輻射，請回答下列問題：

（一） 欲使快中子減速，選擇什麼樣的材料為佳？原因為何？（3分）

（二） 請寫出熱中子與人體組織元素作用的兩種最重要反應式。 （4分）

（三） 10B（n,α）7Li反應中，硼對0.025 eV中子的捕獲截面為753邦，則其對10 eV中子的捕獲截面為多少邦？（3分）

（10 分）

核子醫學部門在星期一上午8：00收到一活度為100 GBq的99Mo產生器，用來生產99mTc藥物（初始活度為0），試問：

（一） 在74小時後的星期四上午10：00將所有 99mTc提取使用，有多少GBq 99m Tc可供使用？（7分）

（二） 若隔天（星期五）上午10：00再次全部提取，將有多少GBq 99mTc可供使用？（8分）99 / . ℎ 99m / . ℎ 99 Mo ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Tc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Tc

（15 分）

試述X光管焦斑的尺寸大小會受到那些因素的影響？（10分）

（10 分）

一1 MeV光子發生康普頓效應，散射光子以60o角度散射出去，試估計：（每小題5分，共15分）

（一） 該散射光子的能量

（二） 康普頓偏移（Compton shift）

（三） 電子的回跳能量已知：電子靜質量 = 9.11×10-31 kg，普朗克常數 h  6.63  10 34 J∙s

（15 分）

Co-60治療機之機頭輸出幾何如下圖所示，若射源至病人皮膚表面距離SSD = 100 cm，射源至準直儀下緣距離SDD = 35 cm，治療深度d = 5 cm，射源長度s = 1.2 cm：（每小題5分，共10分）

（一） 試估計在治療深度d處之幾何半影Pd寬度。

（二） 如欲將（一）所計算之半影減少一半，在其他條件不變下，僅SDD改變，則SDD之距離應調整為多少公分？

（10 分）

請解釋何謂氧增強比（Oxygen Enhancement Ratio, OER），並繪圖說明其與不同直線能量轉移（LET）輻射之關係。 （10分）

（10 分）

請繪圖並試述反射式與穿透式 X 光球管，其 X 光能譜的特性；且這些特性對影像品質或輻射劑量有那些影響？（15 分）

（15 分）

具 10 MeV 能量之光子束入射一碳塊，此光子束通量為 1020/m2，請計算在碳塊內所造成之克馬（KERMA） 。（假設此光子束之 = 0.00196 m2/kg；en = 0.00191 m2/kg；Etr = 7.30 MeV，Eab = 2.70 MeV）（10 分）

（10 分）

請詳述放射性核種進行β+衰變時，其所需的 Q 值必須大於兩個電子靜質量的能量（m0）；若 Q 值小於兩個電子靜質量的能量，將行何種衰變模式？（10 分）

（10 分）

請繪圖並試述在光子指數衰減（Exponential Attenuation）中，其窄射束幾何條件（narrow-beam geometry）、窄射束衰減（narrow-beam attenuation）及寬射束幾何條件（broad-beam geometry）之主射束、二次輻射、散射輻射與幾何條件之關係。（15 分）

（15 分）

假射 α 粒子、質子和氘核，都具有相同的速度，請計算：（每小題 5 分，共 10 分）

（一）若氘核在某材料中的質量碰撞阻擋本領（mass collision stopping power）為 60 MeV cm2/g，那麼其他粒子的相應值是多少？

（二）若 α 粒子在該材料中的射程為 0.6 g/cm2，那麼其他粒子的射程是多少？

（10 分）

請繪圖詳述成對發生（pair production）與三項發生（triplet production），並說明這兩個作用的閾值能量（threshold energy）為何？（10 分）

（10 分）

請詳述如何藉由 TG-43 號報告，定義近接治療距其輻射源某點之劑量率（dose rate, at point (r,θ)）。（15 分）

（15 分）

在介質中 50 cm 深度處，其吸收劑量為 5 Gy；其中僅由初始輻射所產生的吸收劑量為 4.2 Gy。在介質的前表面處，初始輻射的劑量為 8 Gy。假設初始輻射為單能平面射束，且存在電子平衡，請計算：

（一）劑量增建因子（buildup factor） 。（7 分）

（二）線性衰減係數（linear attenuation coefficient）。（8 分）

（15 分）

有一顆帶有 5 MeV 動能的電子入射至體積 V、質量 m 的介質，離開介質時帶走 1 MeV 的動能。電子在行經介質時產生出 2 MeV 的制動 x 射線，該 x 射線從介質中逃逸出去。已知克馬（kerma）= ，碰撞克馬（collision kerma）= ，吸收劑量（absorbed dose）= ，試求下述物理量：（15 分）

（一）ϵ

（二）ϵ

（三）ϵ

（15 分）

有一道 6 MeV 的窄射束含有 1010 個光子，垂直入射在厚度為 20 mm 的鉛板上，鉛原子序（Z）=82、鉛質量數（A）=207、鉛板密度（ρ）＝11.3×103 kg/cm3。已知光電效應、康普頓散射、成對發生與合調散射的每原子作用 截 面 分 別 為 aτ=3.36×10-25 cm2/atom 、 aσ=6.02×10-24 cm2/atom 、aκ=8.5809×10 cm2/atom、aσR=2×10-26 cm2/atom，試計算光子發生四種作-24用的次數各為何？（20 分）

（20 分）

假設 20 MeV 的某種帶電粒子與介質發生硬碰撞（hard collision），轉移給電子的最大能量為何？試討論當該帶電粒子是（a）電子， （b）正子，（c）質子，（d）粒子。（20 分）

（20 分）

假設有一個半徑為 4 cm 的水球，內盛均勻分布的 Na，每克每秒發生106 次衰變。已知 Na發生 K 層電子捕獲機率為 90%，K 層電子束縛能(E ) = 1.07 keV，K 層螢光產率(Y ) ≅ 0； Na發生 L 層電子捕獲機率為 10%，L 層電子束縛能(E ) = 0.06 keV，L 層螢光產率(Y ) ≅ 0。請計算經由正子衰變與電子捕獲，在該球體中心處歷時一周所沉積的吸收劑量各為何？（10 分）11 Na 2.843 MeV 0.511 MeV EC(9.5%) 0.511 MeV 0 ENERGY+E b β (90.5%) Emax=0.546 MeV + =1.568 MeV Eavg=0.216 MeV 22 1.275 MeV 10 Ne* 1.275 MeV γ RAY 0 MeV 10 Ne

（10 分）

有一個 100 mg 的 Ra射源，與其所有子核種處於平衡，試求下述物理量：（15 分）

（一） 226 88 Ra 的衰變常數

（二） 226 88 Ra 平均壽命

（三）在長期平衡下， 222 86 Rn 的活度α, γ α, γ 88 Ra （已知 226  222 86 Rn  84 Po ，1 g的 88 Ra 具有218 226 τ1/2 =1602 y τ1/2 =3.824 d 0.988 Ci）

（15 分）

依照 ICRP 的生物動力學模型，無機汞進入體內後經由血液運輸會有 8%被腎臟吸收，92%均勻分布於全身。體內 95%的汞含量具有生物半衰期40 天，剩餘 5%的汞含量具有生物半衰期 10000 天。如在一次意外曝露吸入 Hg（物理半衰期 47 天）標誌的水銀蒸氣，導致腎臟積存了 1 MBq的 Hg。請計算（一）腎臟的累積活度（cumulated activity），以及（二）積存於腎臟內的 Hg對腎臟產生的劑量負擔（dose commitment） 。已知當射源器官（rS）為腎臟，目標器官（rT）為腎臟， Hg的單位累積活度之吸收劑量S(r ← r ) = 8.1 × 10 。（10 分）×

（10 分）

已知 Cs粒子具 0.5 μm 活性中數空氣動力直徑（AMAD） ，肺吸收類別屬 F 類，劑量係數（dose coefficient）為6.7 × 10 Sv/Bq。如該 Cs粒子吸入體內後會分布於全身，請依據游離輻射防護安全標準之定義，計算（一）年攝入限度（ALI）以及（二）推定空氣濃度（DAC）。（10 分）

（10 分）

已知母核（parent nuclide）13N進行純   蛻變（pure   decay），13N的半化期為9.96 m，母核的原子質量為13.0057388 u，子核（daughter nuclide）的原子質量為13.0033551 u。試繪出13N的   蛻變圖。 （10分）[電子的質量為0.0005485799 u，質子的質量為1.007276470 u，中子的質量為1.008664904 u，其中u為原子質量單位（atomic mass unit）。]

（10 分）

有一法馬型游離腔（Farmer-type ion chamber）放在水假體（water phantom）內，接受直線加速器輸出6 MV的X光射束照射，測得25 nC之電量，試計算量測點位置水的吸收劑量為何？（15分）[平均限制碰撞阻擋本領比（the ratio of average restricted collision stopping L L water power） ( ) graphiteair  1.002 ， ( ) air  1.127 ，平均質能吸收係數比（the ratio    of mean mass energy-absorption coefficient ） ( en ) graphite air  0.997 ，  W ( en ) water  1.111 ，空氣的 ( ) air  33.97 eV/i.p. ]  air e

（15 分）

使用電腦斷層攝影（CT）32 cm PMMA假體，測量CT的X光射束品質，掃描條件：管電壓123 kVp，以長10 cm之游離腔，測量上、下、左、右四邊緣孔洞之劑量值分別是38.3、30.5、36.7、37.3 mGy；中央孔洞劑量值是21.9 mGy。若今臨床掃描條件均相同，僅將螺距（pitch）改為1.2，掃描腹部長度20 cm，則劑量長度乘積（DLP）為何？（15分）[CTDI = computed tomography dose index，w = weighted，vol = volume，DLP = dose-length product，螺距為螺旋式CT每轉一圈的床台移動距離與每圈取像厚度之比。] cal

（15 分）

若腫瘤組織的比熱（specific heat）為1 ，試計算10 g的腫瘤接受分次g℃劑量（fraction dose）為2 Gy的10 MV高能X光的放射治療，可以使該腫瘤組織的溫度上升幾℃？（10分）

（10 分）

已知均勻分布體內的24Na，放射半化期 t r =15.0 h ，生物半化期 t b  11.0 d 。Na的蛻變形式為   ，其最大   能量 E  ,max  1.391 MeV ，平均   能量E  ,mean  0.555 MeV。24Na在進行   蛻變時，其發射  射線的能量與伴隨發射  射線的機率，分別為  1  1.369 MeV(100%) 、  2  2.754 MeV(100%) 。若某人的體重70 kg，體內有10  Ci 的 24Na均勻分布，   的吸收比率為100%，  1 的吸收比率為31%，  2 的吸收比率為27%，   的轉換係數kg Gy（ conversion coefficient ） 為 88.6  10 15 ， 1 的 轉 換 係 數 為Bq s kg Gy kg Gy 218.9  10 15 ，  2 的轉換係數為 440.1 10 15 。試計算此人的Bq s Bq s總吸收劑量為何？（15分）

（15 分）

快中子與質子的單次彈性碰撞中可能損失的最大能量分數為何？（10分）[質子的質量為1.007276470 u，中子的質量為1.008664904 u。]

（10 分）

對簡單的靶模型（simple target model）而言，D 0 是指細胞殘存率（survival rate，即存活率）以指數方式減少至原始值的37%所需的劑量，D 10 指細胞存活率減少至原始值的10%所需的劑量。若減少細胞殘存率為原來37%所需的劑量為3 Gy，則殘存率1%的劑量 D 1 與殘存率10%的劑量 D 10 之比值D1為何？（10分）D 10

（10 分）

已知6 MeV入射X光與腫瘤發生康普吞效應，回跳電子最多可獲得的能量為 E max,6MeV ，對10 MeV入射X光與腫瘤發生康普吞效應，回跳電子最多可E獲得的能量為 E max,10MeV 。試計算： max,6MeV  ？（15分）E max,10MeV

（15 分）

已知 50 keV 的光子入射手臂，此手臂之入射端是 2 公分厚的肌肉，接續1 公分的骨骼，再接續為肌肉，如圖示。已知入射表面 A 點處的克馬（Kerma）為 100 mGy，參考下表，請問在肌肉和骨骼界面上的 B、C、D、E 之克馬各為何？（20 分）密度() 質量衰減係數(/) 質量轉移係數(tr/) 50 keV gcm-3 cm2g-1 cm2g-1 Muscle 1.04 0.2240 0.0409 Bone 1.65 0.3471 0.1590

（20 分）

證明 N  No  et已知原子核衰變的數量（N）正比於原子核的個數（N）和經歷過的時間差（t） ，可寫成N = -Nt，其中負號表示數量減少，表示衰變常數。將之寫成微分形式為 dN = -Ndt，請由此式積分導出 N  No  et ，其中 N 表示經歷過一段時間（t）剩下的原子核個數，No 表示初始原子核的個數。 （注意須正確寫出積分的區間值，或所謂的上下界值） （15 分）

（15 分）

已知質子的靜止質量為 1.0073 amu，光速為 3.0×108 m/s。若應用於治療的質子動能為 200 MeV，則此時質子的速率（m/s）為何？（15 分）

（15 分）

已知 Wair=34 eV/ion pair，1.25 MeV 光子對空氣的質量衰減係數（/）為 0.0569 cm2g-1，質量吸收係數（ab/）為 0.0267 cm2g-1。鈷-60 的核衰變圖（decay scheme）如下圖，今有一點射源 60Co 活度 1 Ci，在距離此射源1.0 公尺處 （不考慮光子在空氣中的衰減） ，則： 能通量率為何 （J m-2 s-1）？-1空氣劑量率 （air dose rate）為何（Gy s ） ？ 累積 1 小時的曝露 （exposure）為何（R）？（15 分）

（15 分）

使用 125I 核種粒永久植入（permanent implant）攝護腺治療，已知 125I 的半衰期為 59.4 天，植入時攝護腺的初始劑量率為 6.810-2 Gyh-1，請問：整個療程，攝護腺的吸收劑量為何？ 第一個月（以 30 天計算）內的吸收劑量占整個療程劑量的百分比？（15 分）

（15 分）

已知銫-137 原子 K 層、L 層、M 層的電子束縛能（binding energy）分別是 36.0、5.4、1.1 keV。銫-137 的核衰變圖（decay scheme）如下圖。今有一點射源 137Cs 活度 1.0 Ci，則： 1 秒鐘共釋出幾個 662 keV 的光子？ 1 秒鐘共釋出幾個 K 層內轉換（internal conversion）電子？ K層內轉換電子的初始動能為何？ KLM 奧杰電子（Auger electron）的動能為何？（20 分）

（20 分）

一個成年病人，他接受核子醫學肝臟掃描使用了 3mCi 的(111 MBq)99mTc-膠體硫化物（99mTc-sulfur colloid），假設肝臟攝取這種藥物 85% 而它並沒有排泄出來。請問肝臟的吸收劑量為何？（8 分）（已知成年人肝臟質量為 1700g 且由醫學體內輻射劑量報告（MIRD）得知 99mTc 的吸收分率（ Δ i ）與劑量平衡常數（φi ）的乘積總和（ Σi Δ i φi ）等於 0.0806）

（8 分）

（一）若醫用放射性核種每年（y）衰變 1%，則該放射核種的半衰期（T1/2）約為何？（4 分）

（二）請問經過若干的半衰期會讓放射性物質活性剩下約 1%的活性？（4 分）

（三）放射性核種的平均壽命（mean life）是指該核種衰變到最初活度的多少百分比所需的時間？（4 分）

（四）核子醫學使用的放射性核種 99mTc（半衰期 6.0 小時）衰變至其原來活性的 37%時，需經過多少時間？（4 分）

（16 分）

（一）若使用診斷用X光機所產生之x射線的波長為100 pm，則此光子所攜帶的能量為多少keV？（5分）（蒲克郞常數h = 6.63×10-34Js）

（二）國內某醫學中心購買一台放射治療使用的一部 6000 居里（Ci）的鈷-60 治療機，請問離此機器射源 100 公分（cm）處的暴露率為多少侖琴/小時（R/hr）？（5 分）（已知鈷-60 的暴露率常數值 Γ 為 1.29 Rm2 hr-1 Ci-1）

（10 分）

（一）假若某一次核爆事件發現137Cs放射核種，已知137Cs經由 β − 衰變轉變成137mBa，實驗一開始計測有5.00×106 Bq的純137Cs。請計算50分鐘衰變期間後137mBa的活性。 （5分）137 137m［已知 Cs 半衰期（half life）為 30.1 年； Ba 半衰期為 2.552 分鐘］

（二）請問此次核爆產生的 137Cs 放射核種衰變掉原來活性的 8/9，須經過多少時間？（5 分）

（10 分）

請試述下列名詞之意涵：

（一）克馬（KERMA）（3 分）

（二）質量阻擋本領（mass stopping power）（3 分）

（三）熱發光劑量計（thermoluminescence detectors, TLD）（3 分）

（四）約定等價劑量（committed equivalent dose）（3 分）

（五）非機率性效應（nonstochastic effects）（3 分）

（六）合理抑低（as low as reasonable achieveable, ALARA）（3 分）

（七）電子捕獲（Electron capture, EC）（3 分）

（八）有效半衰期（Effective half-life; Te）（3 分）

（九）背景輻射（background radiation）（2 分）全一張（背面）

（26 分）

（一）中子在撞擊碳後的平均能量約為原有值的 85%。若欲使中子的能量由 20MeV 降至0.2MeV，則應和碳發生多少次碰撞？（5 分）

（二）在一個典型的電子加速器裡，電子每繞一圈約獲得 100 eV 的能量。軌道半徑約為20 厘米。若電子欲獲得 25MeV 的能量，則它應繞行多少距離（以公里為單位）？假設在整個加速期間，電子以光束行走。 （5 分）

（10 分）

一個 252Cf 照射設施的中子射束的強度為 1.57×104 neutrons/s。設施需有一扇門在入口處且將減少中子射束強度為 0.100 neutrons/s。這扇門將需要多少厚度的鎘金屬？（10 分）（已知鎘金屬密度為 8.60 g/cm3，總吸收截面為 2.40×103 b）

（10 分）

若核子反應爐中有 4g 的 235U，且熱中子通量為 2×1014／(cm2-sec)，則欲得 600 mCi (22.2 GBq)的 99Mo 需多久的照射時間？（10 分）（已知 99Mo 半衰期 66hr 且核種反應截面為 20 mbarns）

（10 分）

請試述下列各名詞之意涵：（每小題 5 分，共 20 分）

（一）契倫科夫輻射（Cherenkov radiation）

（二）拓展布拉格尖峰（Spread out Bragg peak, SOBP）

（三）量子斑駁（Quantum mottle）

（四）符合電路（Coincidence Circuit）

（20 分）

（一）已知一 X 光管之管電壓為 100 kV，請問其產生 x-ray 之最大能量為何？又該 x-ray的最大頻率及最小波長各為何？（Planck constant = 6.626×10-34 J．s, 1eV = 1.6×10-19 J）（10 分）

（二）另一 X 光管之操作條件為 74 kVp, 100 mAs，試問所產生之 x-ray 有多少個電子與陽極靶產生作用？（5 分）

（15 分）

已知鉛原子之 K、L 及 M 層的電子束縛能（binding energy）各為 9132 eV、683 eV及 74 eV，試問所產生之特性 X 射線 Kα 及 Kβ 的能量各為何？（6 分）又已知氟原子的 K、L 及 M 層電子束縛能各為 583 eV、31.4 eV 與 6.9 eV，試問其鄂惹電子（Auger electron）所攜帶的能量各為何？（9 分）

（15 分）

一光子射束能量為 6 MeV 與鉛（原子量為 207.2 g/mole）原子發生作用，已知光電效應、康普吞效應、成對發生的作用截面分別為 0.08, 0.24, 0.12 barn（1 barn = 10-28 m2）。另鉛的密度為 11.34 g/cm3，康普吞散射光子的平均能量為 4.8 MeV，所有二次電子產生制動輻射的分率為 5%。請問 μab 等於多少 cm-1？（15 分）

（15 分）

天然放射錳（Mn）元素存在人體內的含量約為每公斤 0.017 克，試問一人體重 80 公斤，其體內含 Mn-53 的活度約為多少 Bq？（已知 Mn-53 半衰期為 3.7 × 106 年，Mn-53占天然錳元素的豐度為 0.00632%）（15 分）

（15 分）

今一含有 C-14 活度為 2 mCi 之葡萄糖均勻分布於 100 g 人體軟組織中，試問該組織之吸收劑量率為何？（C-14 β ray Emax = 0.156 MeV）（10 分）

（10 分）

有一金箔圓片，其直徑 1.5 cm，厚度 0.02 cm，接受中子活化照射。在距射源 1 m 處連續照射 7 日後，發現有 Au-198 活化產物 150 Bq，試問該熱中子射源之通率（cm-2s-1）為何？（Au 原子量 = 197 g/mole，密度 = 19.32 g/cm3，熱中子活化截面 = 101.3 邦，Au-198 半衰期 = 2.7 天）（10 分）

（10 分）

光子與物質作用的主要機制之一為康普頓散射，假設光子原具有能量 hν0，物質中靜止靶電子不具有能量或動量。

（一）請說明作用後有何種產物及其能量。（5 分）

（二）由於光子原具有能量 hν0 將會分配到康普頓作用產物上，請討論在那種情況下作用生成之產物具有最大能量，並說明最大能量為何？（5 分）

（10 分）

一般游離腔使用時要做溫度與壓力的修正，（一）請敘述如何修正？（5 分）（二）假設一Farmer 型劑量計置入水假體中 4 cm 深處，在室溫為 26℃，氣壓為 98 kPa 時，2 分鐘內讀得 90 monitor units。若劑量計對 Co-60 的校正因子 Nx（t = 22℃，P = 101.3 kPa）為 1.05，而此高能光子的 Cλ = 0.91 Gy/R，試計算此時水中劑量率。（10 分）

（15 分）

（一）請說明電腦斷層影像強度 CT number 之定義。（5 分）Nhv

（二）傳統 X 光成像時，影像強度 I 即為光通量率ψ = ，請討論 CT number 與 I 之關AΔt係。（10 分）

（15 分）

已知射源的活度為 2 Ci，其發射光子能量為 hν（MeV） ，空氣質量吸收係數為（μab/ρ）air（ m 2 /kg）， 1 R = 0.00873 J/kg-air。 試 求 ：

（一） 距 離 射 源 1 米 處 每 小 時 光 子 通 量 （光子數/m2hr）？（10 分）

（二）此處之暴露率（R/hr）？（10 分）

（三）此處的 Γ 值（Rm2/hrCi）？（10 分）

（30 分）

有一重 3.5 mg 的金箔以熱中子射束照射，中子之通量密度為 1013 n cm-2s-1，198Au 的半衰期為 2.7 天，作用截面為 96 × 10-24 cm2/atom，（一）請問要照射多久才可以達到 90%的平衡活度（或稱飽和活度）？（10 分）（二）並請以 Bq 與 Ci 表示當時的活度？（10 分）（已知水的密度 = 1 g/cm3， 空氣密度 = 1.205 × 10-2 g/cm3，1 C/kg = 3876 R， Wair/e = 33.97 J/C， NA = 6.022 × 1023 mole-1，( μen ) water ( μen ) air = 0.0295 cm -1 ， = 3.205 × 10-5 cm-1 ）( μen )1.25 MeV ( μen )1.25 MeV

（20 分）

（一）請說明吸收劑量（DT,R）、等價劑量（HT）、有效劑量（E）之間的關係。（5 分）

（二）如果我們從一台電腦斷層機器中獲得 volume CT dose index（CTDIvol），請說明CTDIvol 與有效劑量（E）之間的關係。（5 分）

（10 分）

請試述下列名詞之意義：（每小題 3 分，共 15 分）

（一）原子質量單位（atomic mass unit）

（二）螢光產率（fluorescent yield）

（三）平均壽命（average life）

（四）β+衰變（β+ decay）

（五）電腦斷層劑量指標（computed tomography dose index）

（15 分）

下圖是 X 光能譜圖：（每小題 2 分，共 10 分）

（一）請問這是 X 光管電壓操作在多少時所形成的 X 光能譜？

（二）請問曲線(1)是什麼輻射？如何形成的？

（三）為何曲線會在低能量處，由(1)變為(3)？

（四）由能譜可以知道這是使用什麼材料的陽極靶？

（五）請根據下表計算(4)的 Kα1、Kα2、Kβ1 突起處的能量為何？α1 (1) (4) α2 INTENSITY β1 β2 (3) (2) 0 50 100 150 200 keV全一張（背面）dσ 0 r02

（10 分）

關於光子與物質作用時產生古典散射（scattering）的作用截面以dθ = ( ) 1 + cos 2 θ ⋅ 2π sin θ表示。而康普敦散射（Compton scattering）、非同調散射（incoherent scattering）與同調散射（coherent scattering）則是分別針對古典散射進行修正之。請針對古典散射、康普敦散射、非同調散射、同調散射，分別敘述其所考慮的光子與物質作用的能量傳遞狀態與被作用電子的狀態。（10 分）

（10 分）

診斷用 X 光的射束品質（beam quality）通常用半值層（half value layer）表示之。（每小題 5 分，共 10 分）

（一）請敘述診斷用 X 光之半值層的測量方法。

（二）若所使用的游離腔分別是充填一般空氣與氙氣（Xenon），請問二者所評估出的半值層是否會有差別？為什麼？

（10 分）

碳-14 可用於放射性碳定年法，它的半衰期為 5730 年。請問它的衰變常數與比活度各為多少？（5 分）

（5 分）

一攝護腺癌病人置入 Pd（T1/2 = 17 days）做永久性插種治療，若初始劑量率為 0.38 Gy/h，則置入病人體內三週後病人接受多少劑量？置入一年後，病人接受多少劑量？（5 分）

（5 分）

關於母子核種的連續衰變，若初始時，母核與子核的個數分別為 N10 與 0，時間 t 時，母核與子核的個數分別為 N1 與 N2，活度分別為 A1 與 A2，衰變常數分別為 λ1, λ2：（每小題 5 分，共 10 分）

（一）請問時間 t 時，母核的活度與子核的活度各為多少？

（二）請根據（一）推導何時子核有最大活度。

（10 分）

請敘述下列三種斷層掃描之成像原理，並比較其異同之處：X 光電腦斷層掃描（CT）、單光子發射斷層掃描（SPECT）、正子電腦斷層掃描（PET）。（10 分）

（10 分）

關於輻射醫療曝露品質保證相關法規：（每小題 5 分，共 10 分）

（一）「輻射醫療曝露品質保證標準」源自於那一個母法中的第幾條？並敘述其條文。

（二）請問目前已列於「輻射醫療曝露品質保證標準」中的醫療設備有那些？

（10 分）

近來臺灣已開始發展質子放射治療。（每小題 5 分，共 15 分）

（一）請敘述質子放射治療的原理。

（二）請比較以質子、電子與光子進行放射治療時的深度劑量分布。

（三）使用一 Farmer 游離腔來測量劑量，該游離腔校正時的環境條件為 760 mmHg 與22℃。當在使用此游離腔在質子射束下量測時，電量計收集到 30 nC 之電荷，⎛W ⎞已知 ⎜ ⎟ = 33.97 eV/i.p.，測量時的溫度與壓力為 750 mmHg 與 30℃，請問游⎝ e ⎠ air離腔內測得的吸收劑量是多少？

（15 分）

請試述下列名詞之意涵：（每小題 3 分，共 15 分）射質因素（quality factor；QF）內轉換（internal conversion）致死劑量（lethal dose；LD50/60）制動輻射（bremsstrahlung）軀體效應（somatic effect）

（15 分）

若有一 10MeV 的光子產生成對發生（pair production）作用，若此作用所產生的電子具有 1.0MeV 之能量，試計算正電子的能量。（8 分）

（8 分）

當操作 X 光管電壓在 195kV 時，請問射出之 X 射線之最低波長極限值為何（單位為 pm）？（已知 h=6.626×10-34Joule．sec）（6 分）試計算常用於核子醫學放射免疫分析的放射性核種碘-125（純碘-125）的比活性（specific activity）（已知碘-125 半生期為 60 天；比活性單位為 Ci/g）。（6 分）

（12 分）

加 馬 射 線 （ gamma-ray） 與 物 質 作 用 的 機 制 包 括 三 種 主 要 機 制 ： 光 電 吸 收（ photoelectric absorption ） 、 康 普 吞 散 射 （ Compton scattering） 與 成 對 發生 （ pair production） 。 指 出 下 列 情 況 那 一 種 作 用 機 制 占 優 勢 ？ （ 5 分）1 MeV 加馬射線作用在鋁金屬上100 keV 加馬射線作用在氫元素上100 keV 加馬射線作用在鐵金屬上10 MeV 加馬射線作用在碳元素上10 MeV 加馬射線作用在鉛金屬上

（5 分）

請計算一個 1.0MeV 加馬射線（gamma-ray）光子經過 90 度的康普吞散射（Compton scattering）後之光子能量大小（單位為 MeV）。（6 分）請計算需有多少個 5.0MeV 的阿爾法（alpha）粒子才能積存能量為 1 焦耳的總能量。（6 分）一射束能量為 1.0MeV 的電子撞擊一個厚靶。若此射束電流為 100 微安培（μA），請計算消耗於此厚靶上的功率（單位為 W）。（6 分）

（18 分）

請問 20μCi 的 131I 放射藥物其中 131I 的質量為若干公克？（已知 131I 半生期T1/2=8.04 d）（6 分）請問 20mCi 的 99mTc 放射藥物其中 99mTc 的質量約為幾公克？（已知 99mTc 衰變常數為 3.2 × 10-5/sec）（6 分）（背面）

（12 分）

有一樣品為 10 公克的鈉-23 放在通量密度為 5 × 1012 cm-2s-1 的原子爐裡照射 30 小時（已知鈉-23 之核反應發生截面積 σ=0.93×10-24 cm2/atom），試估計所產生的產物之放射活性為多少 GBq？（7 分）

（7 分）

在一塊碳裡面有一個 1cm3 之空氣空腔，此碳塊空氣空腔暴露在 8MV 直線加速器所產生的加馬射線中，並在空腔裡產生且收集到 3×10-8 庫侖（C）的電荷。請計算碳塊所吸收的劑量。（假設空氣空腔是在標準狀況（STP）下；8MV 直線加速器所產生的加馬射線，碳對空氣的平均阻擋本領比值（S*）為 0.993。）（7 分）

（7 分）

某醫學中心購買一台 6000 居里（Ci）鈷-60 治療機，請問離此機器射源 50 公分（cm）處的暴露率為多少 R/hr？（已知鈷-60 的 Γ 為 1.29Rm2hr-1Ci-1）（8 分）

（8 分）

一個成年病人，接受 6660Bq 的 35S 核子醫學睪丸放射核種治療，假若睪丸攝取率為99%且活性均勻分佈在睪丸，已知睪丸的質量為 18 公克，35S 為純 β 射源，β 粒子的平均能量為 0.0488MeV，請問該病患的日輻射劑量？（8 分）

（8 分）