核辐射探测实验Ⅰ
《核辐射探测实验Ⅰ》实验教学大纲
核技术教研室主编
|
适用专业 |
层次 |
理论课
学时 |
实践课学时 |
总学时 |
学分 |
课 程 性 质 |
|
核工程与核技术 |
本科 |
|
24 |
24 |
1.5 |
专业基础课 |
|
先修课程 |
原子物理与核物理、核物理实验方法 |
|||||
一、实验课程的地位和作用
1 地位和作用
该课程为核工程与核技术专业的专业基础实验课，是《核物理实验方法》的支撑课程。该实验课开设的实验是加深学生对《核物理实验方法》理论内容的理解，使学生通过实验对放射性射线特点及其测量方法有更加深刻的理解。
2．完成培养方案中哪项基本素质要求和业务培养要求
了解不同种类及能量的射线的探测方法；加深对放射性射线性质的了解；学会放射性测量仪器的刻度方法；了解核技术在现实生活中的应用。
二、实验课程的目的和任务
通过该课程的学习，使学生加深对《原子物理与核物理》、《核物理实验方法》、《核信息获取与核电子学》等基本理论的理解，理论和实践相结合，加强实验技能，学习和掌握核辐射测量的方法，熟悉核辐射测量仪器设备的使用操作，完成对专业技能的培养。
三、课程教学内容和教学基本要求
|
序号 |
项目名称 |
实验内容 |
教学基本要求 |
实验
方式 |
实验
类型 |
实验
学时 |
主要仪器设备及耗材 |
备注 |
|
1 |
放射性现象的统计特征 |
①正比计数器工作特性（坪曲线）的测定和工作状态的调整
②定标器下阈的调节和剔除噪声以及低幅度本底的方法
③放射性现象的统计特征
④统计结果的图表表示和参数计算方法 |
①学习正比计数器工作特性（坪曲线）的测定和工作状态的调整；
②掌握定标器下阈的调节和剔除噪声以及低幅度本底的方法；
③观察放射性现象的统计特征；
④学习统计成果的图表表示和参数计算方法。 |
三人一组，教师指导完成 |
认知与验证实验 |
3学时 |
正比计数器，放射源，
定标器，
放大器， |
|
|
2 |
康普顿－吴有训散射谱与散射角的关系 |
①康普顿-吴有训散射理论
②散射现象与散射角和散射体物质成份之间的关系
③散射射线计数率随介质原子序数的变化趋势
④散射角和散射能谱的测量方法 |
①熟悉康普顿-吴有训散射理论；
②了解散射现象与散射角和散射体物质成份之间的关系；
③了解散射射线计数率随介质原子序数的变化趋势；
④了解散射角和散射能谱的测量方法。
|
三人一组，教师指导完成 |
认知与验证实验 |
3学时 |
NaI（Tl）闪烁探测器，
γ放射源，
放大器，ADC4096 |
|
|
3 |
β射线在物质中的吸收 |
①β射线的性质和探测方法
②β射线在物质中的吸收规律
③扣除本底及γ计数的方法
④β射线质量吸收系数计算β射线的最大能量的经验公式和计算方法 |
①认识β射线的性质和探测方法；
②认识β射线在物质中的吸收规律；
③了解扣除本底及γ计数的方法；
④根据β射线质量吸收系数计算β射线的最大能量的经验公式和计算方法。
|
三人一组，教师指导完成 |
认知与验证实验 |
3学时 |
正比计数器，β放射源，
定标器，
放大器，
吸收铝片 |
|
|
4 |
g 射线在物质中的吸收 |
①利用单道谱仪和线性率表选取放射性核素的全能峰位置
②手工和电脑绘制物质厚度—计数的关系曲线图
③物质吸收系数的测量和计算方法
④不同吸收物质间吸收曲线的差异 |
①学会利用单道谱仪和线性率表选取放射性核素的全能峰位置；
②学会手工和电脑绘制物质厚度—计数的关系曲线图；
③掌握物质吸收系数的测量和计算方法；
④比较不同吸收物质间吸收曲线的差异。
|
三人一组，教师指导完成 |
认知与验证实验 |
3学时 |
NaI（Tl）闪烁探测器，
γ放射源，
放大器，ADC4096，
吸收塑料片 |
|
|
5 |
NaI(Tl)闪烁谱仪测定γ射线谱及能量刻度 |
①NaI(Tl) 闪烁谱仪的工作原理和工作状态的调节
②NaI(Tl) 闪烁谱仪的技术性能和使用方法
谱仪能量刻度的基本原理
③计算谱仪的能量分辨率
④241Am，137 Cs，钾盐及平衡铀矿石的 g 射线谱的特征 |
①掌握NaI(Tl) 闪烁谱仪的工作原理和工作状态的调节；
②认识NaI(Tl) 闪烁谱仪的技术性能和使用方法；
③掌握谱仪能量刻度的基本原理；
④学会计算谱仪的能量分辨率；
⑤掌握241Am，137 Cs，钾盐及平衡铀矿石的 g 射线谱的特征； |
三人一组，教师指导完成 |
认知与验证实验 |
3学时 |
NaI（Tl）闪烁探测器，
铀矿石，
241Am，
137 Cs，
放大器，
ADC4096 |
|
|
6 |
正比计数器测定元素Χ射线谱 |
①Χ射线的激发条件和Χ射线谱的特征
②元素Χ射线能量与其原子序数的关系——莫塞莱定律
|
①掌握Χ射线的激发条件和Χ射线谱的特征；
②了解元素Χ射线能量与其原子序数的关系——莫塞莱定律。 |
三人一组，教师指导完成 |
基础技能实验 |
3学时 |
正比计数器，238Pu，
定标器，
放大器，
吸收铝片 |
|
|
7 |
吸收法料位测量 |
①射线穿过物质时的衰减规律
②料位计的基本原理和测量数据特征
③手工作图，手工求取曲线拐点，与实际液面位置比较
④分析产生误差的原因 |
①熟悉射线穿过物质时的衰减规律；
②了解料位计的基本原理和测量数据特征；
③通过控制加水量学习取得完整实验数据的方法；
④学习手工作图，手工求取曲线拐点，与实际液面位置比较；
⑤学会分析产生误差的原因。
|
三人一组，教师指导完成 |
基础技能实验 |
3学时 |
NaI（Tl）闪烁探测器，
铀矿石，
241Am，
137 Cs，
放大器，
ADC4096，
吸收塑料片 |
|
|
8 |
平方反比定律的验证
|
平方反比定律的验证和平方反比定律所需的条件 |
（1）复习射线在物质中的衰减规律；
（2）通过实验深刻理解什么是平方反比定律；
（3）了解平方反比定律的适用条件；
|
三人一组，教师指导完成 |
基础技能实验 |
3学时 |
137Cs点源，
NaI（Tl）探测器，
NIM机箱及相关插件（高压电源、放大器、ADC4096），
电脑及相关软件，
卷尺 |
|
每个实验与理论课程的关系：
实验1：配合教材中第2章的相关内容，让学生从实验的角度认识放射性统计涨落现象。
实验2：配合教材中关于γ射线与物质相互作用的相关内容，让学生深会领悟康普顿散射现象。
实验3：配合教材中关于β射线与物质相互作用的相关内容，让学生深会领悟β射线的的本质。
实验4：配合教材中关于γ射线与物质相互作用的相关内容，让学生深会领悟γ射线在物质中的衰减规律。
实验5：配合教材中的相关内容，让学生认识什么是γ射线能谱以及闪烁谱仪的刻度方法。
实验6：配合教材中的相关内容，让学生了解什么是X荧光。
实验7：综合教材中的所用内容，让学生了解核技术在现实生活中的应用。
实验8：配合教材中的相关内容，让学生了解什么是平方反比定律。
四、课程考核办法
1、考核方式：考查
2、实验成绩占课程总成绩的百分比：实验考核成绩占该学科总成绩的100%。
3、实验考核的内容和成绩构成：成绩有实验成绩和平时成绩两部分组成，每个实验10分，共折合实验成绩80分，平时成绩20分，满分100分。缺席两次实验成绩以零分记。
4、评分原则依据：每个实验均要求以书面方式完成实验报告，报告中要有实验目的、实验要求、测量方法、实验仪器、测量数据记录、实验现象观察记录，以及实验数据的处理、结果和结果分析讨论。评分重点在实验数据的处理、结果和结果分析，同一组同学共用数据，但对实验数据的处理、结果和结果分析不能共用，否则认为抄袭，抄袭与被抄袭报告者均为零分记。
5、成绩记载方式：根据实验成绩和平时成绩折合成优、良好、中等、及格、不及格五个等级
五、教材及主要参考书目
教 材：《核辐射探测及核技术应用实验》，曹利国，原子能出版社，2010年12月；
参考书：《辐射测量讲义》。