《核辐射探测课程设计》教学大纲

大学物理教研室编

2011年08月30日

一、    课程的地位和作用

1 地位和作用

核辐射探测课程设计是核工程与核技术专业光电方向系列课程教学重要的实践性教学环节。核辐射探测课程设计对于提高光电方向的学生工程素质和科学实验能力非常重要，是光电子技术人才培养成长的必由之路。由学生自行设计、自行制作和自行调试的综合性试验，旨在培养学生综合光学、模电、数电知识，解决光电子方面常见实际问题的能力，促使学生积累实际电子制作和光学设计经验，准备走向更复杂更实用的应用领域，并且为毕业设计的完成打下了坚实的基础。

2 完成培养方案中哪项基本素质要求和业务培养要求

培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度和优良作风，培养具有较好的专业相关技术的应用能力、应用研究和技术开发能力及相关技术工作的组织管理能力；培养学生的动手能力，自己解决问题的能力。

二、课程的目的和任务

核辐射探测课程设计是在专业课程修完的基础上，进行更高层次的命题设计实验，是学生将光学和模拟电路理论知识与基本实验技能相结合，展开光电方面设计的综合性训练。学生通过对实用型电路和光路设计、安装、调试、撰写报告等环节的训练，培养其光电技术理论知识在实践中的应用能力、独立解决实际问题的能力和创新能力。学生必须独立完成一个选题的设计任务。

三、课程内容和要求

（一）、光学设计及分析组：

1、课程设计的主要内容：首先每个同学必须掌握像差分析理论，学会使用两种光学设计软件，并用其进行光学器件的面型模拟及分析。最后单独完成设计报告。

2、课程设计的主要任务：（1）掌握TracePro光学设计软件（利用TracePro软件进行光学器件面型模拟及分析）；（2）掌握Zemax光学设计软件（利用Zemax光学设计软件设计光学器件，通过像差分析进行优化）；（3）核辐射探测课程设计报告：核辐射探测课程设计报告应该包含完整的数据、正确的分析，明确的结论。

3、课程设计的教学要求：本课程要求学生在掌握几何光学、Zemax软件、TracePro光学设计软件基础上，结合实际情况，完成特定功能的光学器件设计，运用Zemax软件、TracePro光学设计软件进行光学优化设计；2、知识：Zemax光学设计软件，几何光学，TracePro光学设计软件

4、技能培养：（1）熟悉几何光学中的像差理论；（2）学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用Zemax、TracePro光学设计软件进行光学器件设计及分析；（4）拓展光学的应用领域，能设计出满足一定性能指标或特定功能的光学仪器。

5、训练和掌握：（1）理论用于实际的能力：以光学的基本理论为指导，将过去三年所学的光学理论知识用于光路设计中，独立完成光学设计；（2）分析问题能力：器件设计原则上由学生独立完成，培养学生的独立工作能力。 

（二）、电子设计及制作组：

1、课程设计的主要内容：首先每个同学必须单独完成原理电路设计，组装和调试电路，最后单独完成设计报告。

2、课程设计的主要任务：（1）整体电路的设计（标出元件型号和参数、画出必要波形图，最后制出PCB版图）；（2）PCB板的设计（标出器件的封装形式，根据面包板的大小自行设计pcb板）；（3）电路的焊接及调试；（4）核辐射探测课程设计报告：核辐射探测课程设计报告应该包含完整的原理图、pcb板图、实物图以及正确的分析。

3、课程设计的教学要求：本课程要求学生在掌握模拟电路、数字电路理论和Protel99  SE软件基础上，结合实际情况，完成特定功能的电路的设计，并能运用Protel99 SE绘制电路原理图、印制电路板，然后进行电路板的制作，元器件的选择和测试以及电路焊接和调试。

4、技能培养：（1）熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；（2）学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用Protel 99 SE、Protel 99 PCB SE或Protel DXP进行电路设计和印刷电路板的设计制作；（3）学习电子系统电路的安装调试技术；（4）拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。

5、训练和掌握：（1）理论用于实际的能力: 1、以电子技术基础理论为指导，将过去三年所学的电学理论知识用于电路设计中，独立完成原理图的设计；（2）动手能力：调试和排故工作原则上由学生独立完成，培养学生的独立工作能力，教师在旁加以指导督促即可。      

四、阶段划分及组织管理

（一）、光学设计及分析组：

1、主要阶段及其划分：

（1）第一阶段（20学时）：像差分析。要求每个学生在已学的几何光学基础上，熟练掌握像差分析理论。

（2）第二阶段（30学时）：光学软件。每个同学单独按时完成特定功能的光学器件的设计及分析。

（3）第三阶段（20学时）：课程设计与报告撰写。核辐射探测课程设计报告要求书写规范、文字通顺、图纸清晰、数据完整、结论明确；核辐射探测课程设计报告后应附参考文献；要求每个学生必须独立完成核辐射探测课程设计报告并装订成册。

2、各阶段的组织管理和要求事项：（1）像差分析理论阶段：教师讲授；（2）软件学习阶段：教师教授和学生练习相结合，最后由学生独立设计：教师加以指导和监督；（3）核辐射探测课程设计报告阶段：教师讲授核辐射探测课程设计报告撰写原则及要求，学生独立完成。

（二）、电子设计及制作组：

1、主要阶段及其划分：

（1）第一阶段（30学时）：电路设计。要求每个学生必须独立完成电路设计和绘制，并给出PCB图、3D显示图。

（2）第二阶段（30学时）：电路安装与焊接。每人单独完成电路板的制作、焊接以及调试。

（3）第三阶段（10学时）：课程设计与报告撰写。课程设计报告要求书写规范、文字通顺、图纸清晰、数据完整、结论明确；课程设计报告后应附参考文献；要求每个学生必须独立完成课程设计报告并装订成册。

2、各阶段的组织管理和要求事项：（1）电路原理图设计阶段：教师讲授课和学生练习相结合，最后由学生独立设计出原理图；（2）电路安装与焊接阶段：学生独立完成，教师在旁加以指导和监督；（3）课程设计报告阶段：教师讲授课程设计报告撰写原则及要求，学生独立完成。

五、所需实验条件

光电子技术实验室、计算机中心机房

六、考核要求

1、考核方式：考查

2、考核内容或成绩构成：本课程的成绩主要由六部分组成：（1）出勤情况；（2）光路及电路布局；；（3）创新设计及扩展功能；（4）问题答辩及解决实际问题能力；（5）现场绘图；（6）核辐射探测课程设计报告。

3、评分原则和依据：出勤情况占总成绩的10%，光路及电路布局占总成绩的30%；创新设计及扩展功能占总成绩的10%；问题答辩及解决实际问题能力占总成绩的10%；现场绘图占总成绩的30%，核辐射探测课程设计报告占总成绩的10%。如发现抄袭等违纪行为时一律视为本课程不及格。

4、成绩记载方式：采用百分制记分方法。

七、使用教材及教学参考书

教材：自编

参考书：[1]  高吉祥主编，《电子技术基础实验与课程设计》第二版，国防科技大学出版社。

[2]  陈大钦主编，《电子技术基础实验－电子电路实验.设计.仿真》，华中理工大学出版社。

[3] 童诗白、华成英主编，《模拟电子技术基础》第三版，清华大学出版社。

[4] 郁道银，谈恒英主编，《工程光学》，机械工业出版社出 版 社。

[5] 梁恩主、梁恩维编，《Protel 99 SE 电路设计与仿真应用》，清华大学出版社。

八、其它

每个同学从光学设计及分析组、电子设计及制作组中任选一组，完成课程设计教学任务。