粒子物理与核物理实验中的

《核物理实验方法》作业汇总(期末复习)

《核物理实验方法》作业汇总（期末复习） 2016.5.6汇总谢伟 第一次作业： 1、简述高压倍增器的优缺点及主要用途。 2、画出静电加速器的示意图并简述其工作原理。 第二次作业： 1、画出直线加速器的示意图并说明其工作原理（需查阅相关课外资料） 2、画出回旋加速器的示意图并证明旋转频率与速度无关。 第三次作业 1、带电粒子主要通过哪两种方式在物质中损失能量？ 2、什么是切伦科夫辐射和穿越辐射？ 3、光子通过哪三种方式在物质中损失能量？ 第四次作业 1.什么是气体探测器？气体探测器有哪几个工作模式？请说明每个工作模式的特点。 2.请画出电离室的电荷感应过程示意图。并结合示意图简要说明电离室的工作原理。

3.电离室的优缺点是什么，有哪些应用？ 第五次作业 1.正比计数器的工作原理是什么？正比计数器有哪些性能参数？ 2.正比计数器有哪些应用？请举例说明。 3.以有机管为例，说明G-M计数器的工作原理和猝灭机制。 第六次作业 1、请简述多丝正比室的测量原理 2、漂移室在高能物理上有什么应用？ 第七次作业 1、流光-放电模式是怎么形成的，请简单定性说明。 2、请简述电阻板室的结构和性能。 第八次作业 1、利用能带论解释绝缘体、导体、半导体的区别。 2、什么是P型半导体？什么是N型半导体？什么是PN结？ 3、简述半导体探测器的工作原理。 4、常见的径迹测量半导体有哪几种？

第九次作业 1、画出闪烁探测器的组成示意图并说明其工作原理。从粒子进入闪烁体内损失能量到转变为电信号，可以分成哪几个阶段？ 2、结合教材P235的表6.2.1回答，哪种无机晶体具有最大的光输出？哪种无机晶体具有最短的发光衰减时间？BGO 晶体的发射光谱主峰是多少？ 3、有机闪烁体可以分为哪三大类？每类各有什么优缺点？ 4、光电倍增管由哪几部分构成？并简单说明光电倍增管的工作原理。 第十次作业 1、解释什么是伽马射线的全能峰、康普顿连续谱、逃逸峰？ 2、结合教材P285图6.5.13回答： （1）图中的两个三角形表示什么电路？ （2）图中“符合1”和“符合2”的作用分别是什么？对应什么样的逻辑电路？ （3）简述该图是如何测量多丝正比室的探测效率的？ 3、请写出切伦科夫辐射角公式，并解释如何利用切伦科夫探测器分辨速度不同的粒子？

原子核物理实验方法课后习题(答案)

第一章习题 1. 设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。 解： 05 1525 (,)!5(0;5)0.0067 0!5 (0;5)0.0337 1!5(0;5)0.0842 2! N N r r r r N P N N e N P e P e P e ----=?=?==?==?= 在1秒内小于或等于2的概率为： (0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++= 2. 若某时间内的真计数值为100个计数，求得到计数为104个的概率，并求出计数值落在90-104范围内的概率。 解：高斯分布公式2 222)(2 2)(2121 )(σπσ πm n m m n e e m n P -- -- = = 1002==σm == =-- --2 2 22)104(2 2)(2121 )104(σπσ πm m m n e e m P 将数据化为标准正态分布变量 110 100 90)90(-=-= x 4.010100 104)104(=-=x 查表x=1，3413.0)(=Φx ，x=，1554.0)(=Φx 计数值落在90-104范围内的概率为

3. 本底计数率是500±20min -1，样品计数率是750±20min -1，求净计数率及误差。 解：t n = σ 本底测量的时间为：min 2520500 2 === b b b n t σ 样品测量时间为：min 35207002 === s s s n t σ 样品净计数率为：1min 200500700-=-=-= b b s s t n t n n 净计数率误差为：1min 640-== +=+= b s b b s s t n t n σσσ 此测量的净计数率为：1min 6200-± 4. 测样品8min 得平均计数率25min -1，测本底4min 得平均计数率18min -1，求样品净计数率及误差。 解：1min 71825-=-=-= b b s s t n t n n

原子核物理及辐射探测学 1-4章答案

第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 ()MeV ....c v c m m c E e 92400352151101222 2=??? ??-=-==； 动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=???? ??????--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+=≈-= α粒子的质量 g u m m 23220 10128.28186.1295.010026.41-?==-=-=βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 1228521065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M == ()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==

试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]M e V .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 RZZeEc024)1(53πε?= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m15105.1?×。试计算C13和N13核的库仑能之差。 答：查表带入公式得ΔΕ=2.935MeV 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +??? ??----=--12 312322, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B 对U 236，144,236,92===N A Z 代入结合能半经验公式，得到

核物理实验讲义

实验1 核衰变的统计规律 实验目的 1. 了解并验证原子核衰变及放射性计数的统计性。 2. 了解统计误差的意义，掌握计算统计误差的方法。 3. 学习检验测量数据的分布类型的方法。 内容 1. 在相同条件下，对某放射源进行重复测量，画出放射性计数的频率直方图，并与理论分布曲线作比较。 2. 在相同条件下，对本底进行重复测量，画出本底计数的频率分布图，并与理论分布图作比较。 3. 用2χ检验法检验放射性计数的统计分布类型。 原理 在重复的放射性测量中，即使保持完全相同的实验条件（例如放射源的半衰期足够长，在实验时间内可以认为其活度基本上没有变化，源与计数管的相对位置始终保持不变；每次测量时间不变，测量仪器足够精确，不会产生其它的附加误差等等)，每次的测量结果并不完全相同，而是围绕着其平均值上下涨落，有时甚至有很大的差别。这种现象就叫做放射性计数的统计性。放射性计数的这种统计性反映了放射性原子核衰变本身固有的特性，与使用的测量仪器及技术无关。 1. 核衰变的统计规律 放射性原子核衰变的统计分布可以根据数理统计分布的理论来推导。放射性原子核衰变的过程是一个相互独立彼此无关的过程，即每一个原子核的衰变是完全独立的，和别的原子核是否衰变没有关系，而且哪一个原子核先衰变，哪一个原子核后衰变也纯属偶然的，并无一定的次序，因此放射性原子核的衰变可以看成是一种伯努里试验问题。设在t=0时，放射性原子核的总数是0N ，在t 时间内将有一部分核发生了衰变。已知任何一个核在t 时间内衰变的概率为)1(t e p λ--=，不衰变的概率为q=1-p=e t λ-， λ是该放射性原子核的衰变常数。 利用二项式分布可以得到在t 时间内有n 个核发生衰变的概率P(n)为 n N t n t e e n n N N n p -----= 0)()1(! )!(!)(00λλ （1） 在t 时间内，衰变掉的粒子平均数为 )1(00t e N p N m λ--== （2） 其相应的均方根差为 2 10)()1(t me p m pq N λσ-=-== （3）

智慧树知到《原子核物理》章节测试答案

第一章 1、原子的质量单位叫做碳单位 对 错 答案: 对 2、质子和中子的轨道角动量的矢量和就是原子核的自旋对 错 答案: 对 3、原子中的电子磁矩比核的磁矩小 对 错 答案: 错 4、长椭球形原子核具有负的电四极矩 对 错 答案: 错 5、在经典物理中存在宇称概念 对 错 答案: 错 6、质子和中子不是点状结构

对 错 答案: 错 7、核子之间的主要作用是库仑力 对 错 答案: 错 8、原子核的磁矩包含 质子的磁矩 中子的磁矩 电子的磁矩 答案: 质子的磁矩,中子的磁矩 9、下列说法正确的是 原子核是球形的 核内电荷分布半径就是质子分布的半径 核的电荷分布半径比核力作用半径大 电子在核上散射的角分布是核内电荷分布的函数答案: 核内电荷分布半径就是质子分布的半径10、下列说法正确的是 原子核的形状是长椭球形的 电四极矩多数是负值 利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩

大多数原子核是球形的 答案: 利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩11、下列说法正确的是 宇称是微观物理领域中特有的概念 在一切微观过程中宇称是守恒的 原子核是由中子、质子、电子组成的微观体系 经典物理中存在宇称 答案: 宇称是微观物理领域中特有的概念 12、下列说法正确的是 质子和中子具有内部结构 自旋为整数的粒子叫费米子 自旋为半整数的粒子叫玻色子 电子、质子、中子的自旋为整数 答案: 质子和中子具有内部结构 13、为什么会产生超精细结构 核自旋与电子的总角动量相互作用 核自旋与电子自旋相互作用 质子的轨道角动量与电子的总角动量相互作用 质子的轨道角动量与电子自旋相互作用 答案: 核自旋与电子的总角动量相互作用 14、下来说法错误的是 对于两核子体系，总同位旋是两个核子同位旋的矢量和

原子核物理知识点归纳

原子核物理重点知识点 第一章 原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。 （P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。 （P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。 （P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命 长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。 （P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5） 核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径 单核子体积：A r R V 3033 434ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2 A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） 1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。 2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对于靶核 的势能为：r Ze r V 2 0241 )(πε=，在r =R 处， 势垒最高，称为库仑势垒高度。

粒子物理和核物理实验方法课程教学大纲

粒子物理与核物理实验方法课程教学大纲 课程基本信息（Course Information） 课程代码 （Course Code） PH067 *学时 （Credit Hours） 3 *学分 （Credits） 48 *课程名称 （Course Name） 粒子物理与核物理实验方法 Methods of Experimental Nuclear and Particle Physics 课程性质 (Course Type) 专业选修课 授课对象 （Audience） 物理学专业、物理学专业（国际班）大学三年级本科生 授课语言 (Language of Instruction) 英文 *开课院系 （School） 物理与天文学院 先修课程 （Prerequisite） 物理学引论，电动力学，量子力学1 授课教师 （Instructor） 课程网址 (Course Webpage) *课程简介（Description） 这是一个粒子与核物理实验的入门级课程，对原子核和粒子物理学中的各种实验方法做了概述。课程的目标是使物理方向的高年级本科生或低年级研究生，从没有专业基础开始进阶到可以开始从事粒子实验方向的研究工作。课程涵盖了原子核与粒子中的基本相互作用过程、粒子束和加速器原理、基本粒子和物质的相互作用、各类常用粒子探测器原理、粒子物理常用的统计方法和数据分析技术。课程的最后将有一系列诺奖级的粒子物理实验的实例，每一个都是标准模型建立过程中的关键实验。本课程将重点培养学生设计实验和估算实验观测量的能力，鼓励学生组成团队，选定一个前沿的研究课题，完成一项实验的概念设计，每一个小组在学期结束时进行答辩。 *课程简介（Description） This is an introductory course which gives an overview of various experimental methods in modern nuclear and particle physics. The goal is to equip senior undergraduate or starting graduate students who have no relevant background with basic knowledge to jump start on the experimental research projects. The course covers basic nuclear and particle interaction processes, particle accelerator, passage of particle in matter and detector technologies, basics of statistics and analysis, as well as example experiments which established the foundation of the standard model. The students are expected to work in groups and develop an experimental proposal at the conceptual stage on selected topics, perform estimates on basic observables, and make a 15‐minutes PPT defense at the end of the semester. 课程教学大纲（Course Syllabus）

核物理实验报告

闪烁γ能谱测量实验报告 张传奇2012012784 一、实验目的 1. 加深对γ射线和物质相互作用的理解。 2. 掌握NaI(Tl)γ谱仪的原理及使用方法。 3. 学会测量分析γ能谱。 4. 学会测定γ谱仪的刻度曲线。 二、实验仪器 FH1901NaI(Tl)闪烁谱仪、SR-28 双踪示波器、137Cs放射源、60Co放射源 三、实验原理 1、γ射线与物质相互作用 γ射线与物质相互作用主要有光电效应、康普顿散射及电子对效应。 在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗与光电子脱离原子束缚所需的能量，另一部分就作为光电子的能量，所以，释放出来的光电子能量就是入射光子的能量和该束缚电子所处的电子的壳层的结合能B γ之差，因此 E光电子=Eγ-Bi= Eγ 即光电子的动能近似等于γ射线的能量。值得注意的是，由于必须满足动量守恒定律，自耦电子不能吸收光子能量二成为光电子。光电效应的发生除入射光子和光电子之外，还需一个第三者参加，这个第三者就是发射光电子之后剩余下来的整个原子，它带走一些反冲能量，由于他的参加，动量和能量守恒才能满足。 康普顿散射是γ光子与原子外层电子相互作用的结果。这是γ光子与物质中“自由”电子（包括束缚甚弱的电子）非弹性散射的过程，根据散射过程中的动量守恒和能量守恒定律可求得散射电子（又称康普顿电子）的动能为： 式中m0c2为电子静止能量，?为γ光子的散射角，v为散射光子频率。 发生康普顿效应时，散射光子可以向各个方向散射。对于不同方向的散射光子，其对应的反冲电子的能量也不同。因而，即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量的确实随散射角连续变化的。 电子对效应时γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑力的作用下，γ光子转化为一个正电子和一个富电子的过程。根据能量守恒定律，只有当入射光子的能量hv大于m0c2，即大于1.02Mev时，才能发生电子对效应，与光电子效应相似，电子对效应除涉及入射光子和电子对意外，必须要有原子核参加。 2、能谱分析 γ射线与闪烁体发生光电效应时，γ射线产生的光电子动能为：

西南科技大学--最新-原子核物理及辐射探测学-1-10章答案

西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案 第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 92400352151101222 2=??? ??-=-==； 动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=???? ??????--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+=≈-= α粒子的质量 g u m m 23220 10128.28186.1295.010026.41-?==-=-=βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 12285 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M == ()() u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==

试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 RZZeEc024)1(53πε?= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m15105.1?×。试计算C13和N13核的库仑能之差。 答：查表带入公式得ΔΕ=2.935MeV 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +??? ??----=--12 312322, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B 对U 236，144,236,92===N A Z 代入结合能半经验公式，得到

原子与原子核物理学张国营习题答案

第一章 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭' C 放射的，其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.3 钋放射的一种α粒子的速度为71.59710?米/秒，正面垂直入射于厚度为7 10-米、密度 为4 1.93210?3 /公斤米的金箔。试求所有散射在90οθ>的α粒子占全部入射粒子数的百 分比。已知金的原子量为197。 解：散射角在d θθθ+之间的α粒子数dn 与入射到箔上的总粒子数n 的比是： dn Ntd n σ= 其中单位体积中的金原子数：0//Au Au N m N A ρρ== 而散射角大于0 90的粒子数为：2 ' dn dn nNt d ππσ =?=? 所以有： 2 ' dn Nt d n ππσ=? 2 221800 2 903 cos 122( )( )4sin 2 Au N Ze t d A Mu ο ο θ ρπθθπε= ??? 等式右边的积分：180 18090903 3 cos sin 2221 sin sin 2 2 d I d ο ο ο οθθ θθ θ =?=?= 故

'22202012()()4Au N dn Ze t n A Mu ρππε=?? 64 8.5108.510--≈?=? 即速度为7 1.59710/?米秒的α粒子在金箔上散射，散射角大于90ο 以上的粒子数大约是 4008.510-?。 1.4能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为2 2 /1005.1米公斤-?的银 箔上，α粒子与银箔表面成ο 60角。在离L=0.12米处放一窗口面积为2 5 100.6米-?的计数 器。测得散射进此窗口的α粒子是全部入射α粒子的百万分之29。若已知银的原子量为107.9。试求银的核电荷数Z 。 解：设靶厚度为' t 。非垂直入射时引起α 度' t ，而是ο 60sin /'t t =，如图1-1所示。 因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体 角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为： dn Ntd n σ= (1) 而σd 为： 2 sin )( )41( 42 2 2 20 θ πεσΩ=d Mv ze d （2把（2）式代入（1）式，得： 2 sin )()41(422220θπεΩ=d Mv ze Nt n dn ……（3） 式中立体角元0 '0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds d N 为原子密度。'Nt 为单位面上的原子数，1 0')/(/-==N A m Nt Ag Ag ηη，其中η是单位面积式上的质量；Ag m 是银原子的质量；Ag A 是银原子的原子量；0N 是阿佛加德罗常数。 将各量代入（3）式，得： 2 sin ) ()41(324 2222 0θπεηΩ=d Mv ze A N n dn Ag

MCNP程序在实验核物理中的应用

MCNP程序在实验核物理中的应用 2008年3月14日星期五 一、蒙特卡罗方法简述 1. 蒙特卡罗方法又称为随机抽样技巧或统计试验方法。半个多世纪以来，由于科学技术的发展和计算机的出现与发展，这种发展作为一种独立的方法被提出来，并首先在核武器的试验与研制中得到了应用。蒙特卡罗方法是一种计算方法，但与一般数值计算方法有很大区别。它是以概率统计理论为基础的一种方法。由于蒙特卡罗方法能够比较逼真地描述事物的特点及物理实验过程，解决一些数值方法难以解决的问题，因而该方法的应用领域日趋广泛。 2.蒙特卡罗方法在实验核物理中的应用是该方法最重要的应用领域之一。由于受物理条件地限制，为了得到所求结果，必须借助于理论计算。蒙特卡罗方法具有逼真地描述真实的物理过程的特点，在一定意义上讲，它可以部分代替物理实验，因而成为解决实验核物理中实际问题的非常有效的工具。 3.蒙特卡罗方法所特有的优点，使得它的应用范围越来越大。它的主要应用范围包括：粒子输运问题、统计物理、典型数学问题、真空技术、激光技术以及医学、生物、探矿等方面。蒙特卡罗方法在粒子输运问题中的应用范围主要包括：实验核物理、反应堆物理、高能物理等方面。 二、蒙特卡罗方法应用软件简介 建立完善的通用蒙特卡罗程序可以避免大量的重复性工作，并且可以在程序的基础上，开展对于蒙特卡罗方法技巧的研究以及对于计算结果的改进和修正的研究，而这些研究成果反过来又可以进一步完善蒙特卡罗程序。 1.通用蒙特卡罗程序通常具有以下特点： 具有灵活的几何处理能力 参数通用化，使用方便 元素和介质材料数据齐全 能量范围广，功能强，输出量灵活全面 含有简单可靠又能普遍适用的抽样技巧 具有较强的绘图功能 2.常用的通用蒙特卡罗程序简介 MORSE程序 较早开发的通用蒙特卡罗程序，可以解决中子、光子、中子－光子的联合输运问题。采用组合几何结构，使用群截面数据，程序中包括了几种重要抽样技巧，如俄国轮盘赌和分裂技巧，指数变换技巧，统计估计技巧和能量偏移抽样等。程序提供用户程序，用户可根据需要编写源分布以及记录程序。一般中子能量可从10-6甚至10-9Mev到20Mev。光子能量可在Kev到Gev数量级范围。电子能量也可在Kev到Gev数量级范围。 是美国橡树岭国家实验室从60年代开始研制的大型、多功能、多群中子-光子偶合输运程序。其全名是：Multigroup Oak Ridge Stochastic Experiment Code. EGS程序 EGS是Electron-Gamma Shower 的缩写，它是一个用蒙特卡罗方法模拟在任意几何中，能量从几个KeV到几个TeV的电子-光子簇射过程的通用程序包。由美国Stanford Linear Accelerator Center提供。EGS于1979年第一次公开发表，提供使用。EGS4是1986年发表的EGS程序的最新版本。

原子核物理第三章课后习题答案

3-3. 60Co 是重要的医用放射性同位素，半衰期为5.26年，试问1g 60Co 的放射性强度？100mCi 的钴源中有多少质量60Co ？ 解：放射性强度公式为： 000.693,==t t A dN m A N e N N N e N N dt T M λλλλλ--=- ===其中，，，T 为半衰期，0A 231330.6930.6931 6.022*******.2636524360059.93384.1977810/1.13510t dN m A N e N N dt T M Ci λλλ-∴=- ===?=?????≈?≈?次秒 其中103.710/i C =?次核衰变秒， 1039100 3.71010/i mC -=????10010=3.7次核衰变秒，利用公式 00.693t A dN m A N e N N dt T M λλλ-=- ===，可知2390.6930.693 6.022*********.2636524360059.9338 A m m A N T M ==??=???? 3.7 解可得，-58.8141088.14m g g μ=?= 3-5用氘轰击55Mn 可生成β-放射性核素56Mn ，56Mn 的产生率为8510/s ?， 已知56Mn 的半衰期2.579h,试计算轰击10小时后，所生成的56 Mn 的放射性强度。 解：利用放射性强度公式 /(1)(12),P t t T A N P e P λλ--==-=-其中为核素的产生率。 可知生成的56 Mn 的放射性强度为： /810/2.57988(12)510(12) 4.6610 4.6610t T A P Bq --=-=??-≈??次核衰变/秒=。 3-6已知镭的半衰期为1620a ,从沥青油矿和其他矿物中的放射性核素数目226()N Ra 与238()N U 的比值为73.5110-?，试求238U 的半衰期。

核物理实验讲义

实验名称: Si(Li) X射线谱仪 一、目的: 1.了解Si(Li)谱仪的工作原理和基本技能，初步掌握它的使用方法。 2.对谱仪进行能量刻度，计算谱仪的能量分辨率。 3.学会一种元素的分析方法—荧光分析法。 二、设备: 4.Si(Li)探测器 5.前放，主放，高压电源 6.238Pu激发源 7.Mn，Fe，Co，Cu，Zn等纯金属或氧化物片 8.待分析药品 三、步骤: 用238Pu作激发源 1.分别测(Fe，Co，Zn，Mn，Ni，Cu)特征谱，记下每种元素的Kα峰中心道的道数 和半宽度。要求峰中心道记数误差不大于4% 2.测待分析样品特征谱。记下Kα峰位的道址。 四、报告: 1. 由Mn，Fe，Co，Ni，Cu和Zn的k∞峰位道址与能量(由手册中查出)作能量刻度曲 线。 2. 计算各种元素的Kα峰的半宽度(以能量为单位)和能量分辨率，作出能量 E与能量分 辨率的曲线。 3. 根据待分析样品的Kα峰位和能量刻度曲线，确定该元素为何种元素。 实验名称: NaI(Tl) γ单晶闪烁谱仪 一、目的: 1. 了解NaI(Tl)γ单谱的基本结构和单能谱的形状。 2. 用一套标准源对谱仪进行能量刻度，验证分辨率和能量关系。 3. 用相对比较法测未知源的活度。 二、设备: 1.NIM插件箱供电装置。 2.FH~1034A高压，FH1001A线性放大器各一台。 3.FH1001A定标器一台。 4.FJ375 Na(Tl)γ探头一个 5.多道分析器一台 6.标准源一套，待测源一个。

三、步骤: 1选择好工作高压和放大器放大倍数，使137Cs的全能峰位于100道附近(多道分析器的道数选择为256道)。测137Cs的全谱，定时五分钟，并记录下来(参考数:工作高压:4*150伏，放大*4) 2 用137Cs，60Co源对谱仪进行能量刻度:分别记下它们的全能峰道道址和半宽度FWHM 所对应的道数。 3 测未知源的强度:测其能谱和它的一个全能峰的面积:选出与它相应的标准源，测出同 一全能峰的面积:去掉源测本底(注意:测量时要保持能量不变，测量时间，道宽，放大倍数一相同) 注:全能峰下总计数误差<1%。 四、报告: 1. 在半对数坐标纸上画出137Cs的能谱，求出FWHM和能量分辨率。 2. 用标准源做能量刻度曲线。并用最小二乘直线拟合，求出它的直线表达式，并求出 各峰的FWHM的能量值。 3. 鉴别未知源为何种源(说明原因)，标出源活度(注意标准源的生产日期，活度，半衰 期)。 实验名称:金硅面垒α谱仪 一、目的: 1.对谱仪进行能量刻度;计算能量分辨率; 2.确定未知源的α能量; 3.测量239Pu的α能量: 二、设备: 1. FH—445A α探头架 2 .FH—42 3 电荷灵敏前置放大器，主放大器 3. S—30 多道分析器 4. 真空机械泵 5. 241Am和239Pu α源 三、步骤: 1.将241Am α源放入真空室内，抽真空。 2.连好线路，调整谱仪参数。确定探测器的工作电压参考数，前置放大*5主放 大100*0.6

光电效应、量子理论、原子及原子核物理(专题考试)

光电效应、量子理论、原子及原子核物理(专题复习) 一、光地波动性（略） 二、光地粒子性 1、光电效应 （1）光电效应在光（包括不可见光）地照射下，从物体发射出电子地现象称为光电效应. （2）光电效应地实验规律： 装置： ①任何一种金属都有一个极限频率，入射光地频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率地光不能发生光电效应. ②光电子地最大初动能与入射光地强度无关，光随入射光频率地增大而增大. ③大于极限频率地光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出地光电子数地多 少），与入射光强度成正比. ④金属受到光照，光电子地发射一般不超过10－9秒. 2、波动说在光电效应上遇到地困难 波动说认为：光地能量即光地强度是由光波地振幅决定地与光地频率无关.所以波动 说对解释上述实验规律中地①②④条都遇到困难 3、光子说 （1）量子论：1900年德国物理学家普郎克提出：电磁波地发射和吸收是不连续地，而是一份一份地，每一份电磁波地能量E=hv （2）光子论：1905年受因斯坦提出：空间传播地光也是不连续地，而是一份一份地，每一份称为一个光子，光子具有地能量与光地频率成正比. 即：E=hv ，其中h为普郎克恒量h=6.63×10－34J·s 4、光子论对光电效应地解释 金属中地自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光地频率越大，光子能量越大，电子获得地能量才能越大，飞出时最大初功能也越大. 三、波粒二象性 1、光地干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应，说明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性. 2、个别粒子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低波动性越显著，频率越高粒子性越显著 3、光地波动性和粒子性与经典波和经典粒子地概念不同 （1）光波是几率波，明条纹是光子到达几率较大，暗条纹是光子达几率较小 这与经典波地振动叠加原理有所不同 （2）光地粒了性是指光地能量不连续性，能量是一份一份地光子，没有一定地形状，也不占有一定空间，这与经典粒子概念有所不同

原子及原子核物理(郭江编)_课后答案

第一章 原子的基本状况 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭' C 放射的，其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ ，试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1 910(1)7.6810 1.6010sin 75 ο--???=???+??? 143.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可 能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？ 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο 。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε= 192 9 13619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代

原子核物理第二版习题答案杨福家复旦大学出版社教材

第一章 1-3.试计算核素He和Li，并对比结合能之差别作讨论。 1-4.试计算Zr，Zr，Zr，三个核素的中子分离能；比较这三个分离能，可得出 什么重要结论？ 1-5.求出U的平均结合能；如果近似假定中等质量原子核的平均结合能为8.5MeV，试估计一个U核分裂成两个相同的中等原子核时，能放出多少能量？

1-6.试由质量半经验公式，试计算Ca和Co的质量，并与实验值进行比较。 1-7.利用质量半经验公式来推导稳定核素的电荷数Z与质量数A的关系式，并与β稳定线的经验公式作比较？ 1-8.试利用镜核（A相同，中子数N和质子数Z互换的一对核）N和C质量差以及质量半经验公式来近似估算原子核半径参量r。

1-11.在核磁共振法研究原子Mg的基态（Iπ=5/2+）的磁特性实验中，当恒定磁场的强度B0=5.4×103Gs以及高频磁场的频率为v=1.40MHz时，发现了能量的共振吸收，试求gI因子及核磁矩。 1-12.假定核电荷Ze均匀分布在两个主轴分别为a和c（c沿对称轴）的旋转椭 球内，试推导公式（1.6.6）。（Q=2 Z（c2-a2）） 5

第二章 2-1.核力有哪些主要性质？对每一种性质，要求举一个实验事实。 2-3.试计算从N 715O 816F 917 中取出一个质子所需的能量；并进行比较，从中可得出 什么结论？

2-4.由质量半经验公式估算O 17和F 17的基态质量差，并与实验值比较。（r0取1.4fm ） 2-5.根据壳层模型决定下列一些核的基态自旋和宇称：He 23，Li 37，Mg 1225，K 1941 ，Cu 2963，Kr 3683，Sb 51123，Pb 82209 .

原子核物理实验方法

第一章放射性测量中的统计学 放射性事件与核事件，例如核衰变、带电粒子在介质中损耗能量 产生电子—离子对、 射线或中子与物质相互作用产生带电粒子等，在一定时间间隔内事件发生的数目和某一事件发生的时刻都是随机的，即具有统计涨落性。因此在实验测量中，一定时间内测到的核事件数目或某种核事件发生的时刻也总是随机的。了解放射性事件随机性方面的知识，一方面可以检验探测器的工作状态是否正常，分析测量值出现的不确定性是出于统计性原因还是仪器本身有其他误差因素，另一方面可对所测得的计数值进行一些合理校正，给定正确的误差范围，这对以后分析掌握辐射探测器的性能，安排实验测量是很有必要的，本章着重讨论在放射性测量中常遇到的一些统计涨落问题。 第一节核衰变数和计数的统计分布 在放射性测量中，即使所有实验条件都是稳定的，如源的放射性活度、源的位置、源与探测器间的距离、探测器的工作电压等都保持不变，在相同时间内对同一对象进行多次测量，每次测到的计数并不完全相同而是围绕某个平均值上下涨落，这种现象称为放射性计数的统计涨落。这种涨落不是由观测者的主观因素（如观测不准确）造成的，也不是由测量条件变化引起的，而是微观粒子运动过程中的一种规律性现象，是放射性原子核衰变的随机性引起的。在放射性核衰变 中， N个原子核在某个时间间隔内衰变的数目n是不确定的，这就引0 起了放射性测量中计数的涨落，它服从统计分布规律。另一方面，原子核衰变发出的粒子能否被探测器所接收并引起计数，也有统计涨落

问题，即探测效率的随机性问题。下面我们根据数理统计的理论分别讨论其规律性。 一、核衰变的统计分布 假定在0t =时刻有0N 个不稳定的原子核，在某一时间t 内将有一部分核发生衰变。先考虑一个原子核的情形。假如在某一短时间间隔 t ?内放射性原子核衰变的概率t P ?与此原子核过去的历史和现在的环 境无关，则t P ?正比于t ?，因此 t P t λ?=? 比例常数λ是该种放射性核素的特征值，因为衰变与不衰变是两种互相排斥的事件，两者概率之和为1，所以该原子核经过t ?未发生衰变的概率是 11t t q P t λ??=-=-? 若将时间t 分为许多很短的时间间隔t ?，则/t t i ?=，那末该原子核经过2t ?未发生衰变的概率为： 2(1)(1)(1)t t t λλλ-?-?=-? 经过t 时间后未发生衰变的概率为： (1)(1)i i t t i λλ-?=- 令i →∞，则0t ?→，我们有： lim[1()]i t i t e i λλ-→∞+-= 所以一个放射性原子核经过t 时间后未发生衰变的概率为t e λ-，那末对于0t =时刻的0N 个原子核，在经过t 时间后未发生衰变的原子核数目为：