一、选择题（每题4分，共16分）

1. 关于X射线和γ射线的性质，下列说法正确的是：

A. X射线的波长比γ射线更短

B. γ射线由原子核能级跃迁产生，X射线由高速电子轰击金属靶产生

C. γ射线穿透力弱于X射线，适合医学浅层组织成像

D. X射线的能量范围高于γ射线

答案：B

解析：γ射线源于原子核能级跃迁，X射线由电子减速（轫致辐射）或内层电子跃迁产生，B正确。γ射线波长更短、能量更高（124keV以上），穿透力强于X射线。

2. 下列医学应用中，主要利用γ射线的是：

A. 胸部X光片拍摄

B. PET（正电子发射断层扫描）

C. 甲状腺癌的放射性核素治疗

D. 骨折诊断

答案：C

解析：甲状腺癌治疗常用放射性核素（如¹³¹I）释放的β和γ射线，γ射线提供局部杀伤作用。PET利用β⁺衰变产生的γ射线成像，但核心是正电子湮灭，选项B存在争议，但结合高考题设，C更典型。

3. 工业探伤中，γ射线相比X射线的优势是：

A. 设备需要持续电源支持

B. 可检测更厚的金属材料（如200mm钢材）

C. 成像分辨率更高

D. 适用于检测微小电子元件

答案：B

解析：γ射线穿透力强，无需电源，适合野外作业和厚材料检测（如铸件、焊件）；X射线常用于高精度检测（如集成电路）。

4. 关于辐射防护，错误的说法是：

A. γ射线需用铅板屏蔽

B. 医用X射线检查需严格控制剂量

C. 工业探伤时需划定控制区和监督区

D. γ射线探伤机停机后无辐射泄漏风险

答案：D

解析：γ射线探伤机的放射源无论是否工作都会持续释放射线，需严格防护；X射线机停机后无辐射。

二、填空题（每空2分，共14分）

1. 在医学成像中，X射线通过不同组织对射线的______差异形成影像，骨骼因含______元素吸收更多射线而显白色。

答案：吸收；钙（或高原子序数）

解析：X射线成像基于密度和原子序数差异，骨骼含钙等元素吸收强。

2. 工业γ射线探伤常用放射源为______和______，其原理是缺陷部位射线穿透量______（填“增多”或“减少”）。

答案：铱-192（¹⁹²Ir）；钴-60（⁶⁰Co）；增多

解析：γ射线探伤利用物质缺陷处吸收减少，穿透射线增多。

3. 核医学中，¹⁸F-FDG（氟代脱氧葡萄糖）用于PET成像，其原理是肿瘤细胞______代谢旺盛，¹⁸F发生______衰变释放正电子。

答案：葡萄糖；β⁺（或正电子）

解析：肿瘤细胞摄取葡萄糖类似物¹⁸F-FDG，β⁺衰变产生正电子。

三、应用题（20分）

材料：某工厂需检测大型铸件内部缺陷，工程师提出两种方案：

  • 方案一：使用X射线探伤机，需连接高压电源，检测精度高。
  • 方案二：使用γ射线探伤仪，无需电源，可检测厚度200mm的钢材，但需严格屏蔽防护。

    • 问题：

    1. 从原理角度分析两种射线的产生方式。（4分）

    答案：

  • X射线：高速电子轰击金属靶（如钨），电子减速产生轫致辐射，或内层电子跃迁释放特征X射线。
  • γ射线：放射性核素（如¹⁹²Ir）衰变时原子核能级跃迁释放的高能光子。

    • 2. 结合工业需求，说明选择γ射线探伤的优势。（6分）

    答案：

  • 穿透力强：可检测厚达200mm的铸件，适合大型工件。
  • 便携性：无需电源，适合野外或复杂环境作业。
  • 异形适应：放射源可置于狭窄位置，检测环形或球形部件。

    • 3. 若工厂选用γ射线探伤，需采取哪些安全措施？（4分）

    答案：

  • 划定控制区和监督区，设置警示标识。
  • 使用铅屏蔽容器存放放射源，作业人员穿戴铅防护服。
  • 定期检测辐射剂量，确保操作合规。

    • 4. 若检测集成电路芯片的微小缺陷，应选择哪种射线？说明理由。（6分）

    答案：

  • 选择X射线：
  • 微焦点X射线源（如90kV）可提供纳米级分辨率，适合检测微小结构。
  • γ射线波长较长，分辨率不足，且高能量可能损伤精密元件。

    • 四、材料分析题（10分）

    材料：医院计划引进PET-CT设备，医生解释其结合了PET的功能成像和CT的解剖成像，可精确定位肿瘤。

    问题：简述PET和CT的成像原理差异，并说明联用的优势。

    答案：

  • PET原理：注射含β⁺衰变核素（如¹⁸F）的示踪剂，正电子湮灭产生γ射线对，通过探测器捕捉定位代谢活跃区域（如肿瘤）。
  • CT原理：X射线穿透人体，不同组织吸收差异形成断层解剖图像。
  • 联用优势：
  • 精准定位：PET显示代谢异常区域，CT提供解剖结构，联合实现“功能+结构”双重诊断。
  • 减少辐射：PET-MRI联用可降低电离辐射剂量（CT占比60%-80%）。

    • 参考答案与评分标准

  • 选择题：每选对1题得4分，错选、多选不得分。
  • 填空题：每空2分，关键词准确即得分。
  • 应用题：按要点给分，原理、优势、安全措施各2-3分，逻辑清晰加分。
  • 材料分析题：原理差异4分，联用优势6分，结合实例酌情加分。

    • 参考资料：

    X射线和γ射线在医学及工业中的高考综合题设计