实验课初步安排 - 研究生

1、2能量损失，EdE角度偏转，pdpA, Q distribution在物质中的吸收，I射线引起的物质原子的变化 Detectors 对于辐射是对于辐射是不能不能感知感知的，因此的，因此人们必须人们必须借助于借助于探测各种辐射，给出辐探测各种辐射，给出辐射的射的类型类型、强度强度(数量数量)、能量能量及及时间时间等特性。等特性。即对辐射进行即对辐射进行测量。测量。 辐射探测器辐射探测器的定义：利用的定义：利用辐射辐射在在气体气体、液体液体或或固体固体中引起的中引起的、效应或效应或其它物理其它物理、化学变化化学变化进行进行辐射探测辐射探测的的器器件件称为称为辐射探测器辐射探测器。为什么需要辐射探测

2、器？为什么需要辐射探测器？ 3辐射探测的基本过程：辐射探测的基本过程： 辐射粒子辐射粒子射入射入探测器探测器的的； 入射粒子入射粒子通过通过、等效应而在等效应而在探测器中探测器中； 探测器探测器通过通过各种机制各种机制将将转换成转换成某种形式的某种形式的。对对非带电粒子非带电粒子通过通过次级效应次级效应产生次电子或重带电粒产生次电子或重带电粒子子,实现能量的沉积。实现能量的沉积。常用的辐射探测器常用的辐射探测器按按探测介质类型探测介质类型及及作用机制作用机制主要分为：主要分为：；u ；u 。4School of Physics and Nuclear Energy Engineering, B

3、eihang University 5辐射防护基础辐射防护基础1 1实验前实验前实验后实验后 报告报告 评定评定 实验前问题回答，实验动手，实验前问题回答，实验动手，实验记录，实验报告实验记录，实验报告 （latexlatex，Q Q，suggestionsuggestion）实验中实验中 2 23 34 45 5School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University v 电磁

4、辐射可分为电离辐射(无线电频率、家用微波、可见光、紫外线)和非电离辐射(能量高于紫外线)。 v 电离辐射可以间接或直接地电离原子、分子。v 电离?电离就是从原子中移除电子的过程，进而产生两个带电离子。产生的正负带电离子就可能对有机组织照成伤害。 v 四种常见的辐射均是电离辐射。v 实验中，应该尽量避免或减少电离辐射剂量。School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 防护措施vAs Low As Reasonably Achievable (the so called ALARA principle).v

5、普适性指导和要求 减少在射线中暴露的时间 保持距离 屏蔽防护 School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 防护措施： how v最优化实验时间 进入实验室前：计划并讨论好相关内容、方案；准备好必须的工具等；提高工作效率；一次性完成v最大化测量距离 测量间隙，原理到低辐射区v针对不同的辐射类型，使用不同的屏蔽材料： -radiation, e.g. 60Co (1.3 MeV), 40K (1.5 MeV )：高原子序数材料（Pb，Cu） -radiation, e.g. 90Sr (0.55 MeV)

6、, 32P (1.7 MeV), 14C (0.16 MeV)： range in water 1cm，树脂玻璃，铝（轻金属） NOTE：使用重金属，导致轫致辐射（Bremsstrahlung） -radiation, e.g. 222Rn (5.5 MeV), 252Cf (6.1 MeV)： 空气中射程: 几厘米 物质中射程：几百毫米 neutron radiation produced in nuclear reactions 水泥 1m 利用H含量高的物质屏蔽 (树脂玻璃，水泥)School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beih

7、ang University Sources of Natural Radiation10School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University Sources of Natural Radiation11School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University Sources of Natural Radiation12School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang

8、 University Man-made 13School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 实验室要求v大多数时间需独立完成v 仪器、电缆等使用v 放射源 v 高压 If you must disconnect high-voltage cables, take care that equipment is completely turned off and fully discharged (e.g, filter capacitors) before attempting to detach or

9、attach high-voltage connectors.有任何疑惑，及时联系相关教师。有任何疑惑，及时联系相关教师。School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 实验课v 讨论： 实验安排，实验讲义 v 实验： 1. 实验前提问（20%）：纲图、原理、步骤等 2. 实验记录（logbook）：时间、人、目的、仪器、工作条件、数据、图表等 （15%） 3. 实验过程 （30%） 4. 实验报告，问题回答 （35%）：实验结束一周后提交 其中实验内容（10%），数据结果讨论（15-20%）、问题（5-

10、10%） 整体报告布局 （额外 10%），延迟提交（-5%/day）School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 实验报告 要求School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 实验报告 要求推荐按照正式论文格式（推荐按照正式论文格式（APS-latex）书写）书写 报告（报告（额外额外5%）。）。Abstract/Introduction/Setup/Experiment/Result & discussion /

11、 Summary School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 高等原子核物理实验基础知识基础知识( (相互作用与吸收相互作用与吸收) ) 核衰变的统计规律 、b b、g g与物质的相互作用 、b b、g g等射线的屏蔽18核辐射探测器制作、测试核辐射探测器制作、测试 G-M计数器 NaI(Tl),CsI(Tl),NaI(Na)闪烁谱仪 溴化澜探测器 塑料闪烁体探测器 半导体 谱仪实验技术与方法实验技术与方法 示波器 核电子学 符合测量 数据获取系统(CAMAC, VME) 实验实验 同位素电池 空间g

12、 g背景辐射（HPGe） m m子速度与寿命测量（塑闪）School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University v 学生背景v 分组 v联系人19School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University Group 1 (from zero to )20核辐射探测器性能测试核辐射探测器性能测试E1 NaI(Tl) 闪烁谱仪E2 塑料闪烁体E3 能量刻度（MCA）E4 时间刻度（TAC）E5 溴化澜探测器射线与物质作用射线与物质作用统计

13、规律统计规律探测器工作原理探测器工作原理E6 HPGe探测器与背景辐射列出列出/ /找出一种放找出一种放射性材料？射性材料？School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 21http:/www.gammaspectrometry.co.uk/examples/bossew/bossew02.htmcount period of 15,240,200 seconds live time (176 days)School of Physics and Nuclear Energy Engineering,

14、Beihang University Group 2 Advanced level22核辐射探测器制作、测试核辐射探测器制作、测试 塑料闪烁体探测器实验实验 同位素电池 空间g g背景辐射 m m子速度测量 m m子寿命测量射线与物质射线与物质作用作用统计规律统计规律探测器工作探测器工作原理原理核电子学核电子学符合测量符合测量数据获取数据获取School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 本科生实验23核辐射探测器性能测试核辐射探测器性能测试E1 NaI(Tl) 闪烁谱仪E2 塑料闪烁体E3 能量刻度（M

15、CA）E4 时间刻度（TAC）E5 溴化澜探测器E6 HPGe探测器与背景辐射E7 高精度塑料闪烁体探测器制作与测试E8 m m子速度测量E9 m m子寿命测量E10 VME数据获取系统E11 同位素电池1-7 必做必做8-9 选作选作1个个School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 核辐射探测器性能测试24测量装置测量装置 （高压电源，计数器，放大器）（高压电源，计数器，放大器） 放大器（比较）放大器（比较） 信号特征信号特征 坪曲线坪曲线 （ n vs. HV） 能量分辨率能量分辨率 vs. HV

16、 统计分布规律统计分布规律最终确定探测器工作条件School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University E1 什么是核辐射、核探测1 基础： 原理 以及 操作脉冲发生器；核电子学设备（放大器，定时器，计数器，多道，ADC， TDC等）；核探测器仪器（塑闪、NaI(Tl)、HPGe）；示波器（数字vs 模拟）；数据获取。252. 核辐射剂量仪： 定义，背景辐射3. 应用 (1) 能量刻度（MCA，线性）；脉冲发生器定时器 计数器 改变脉冲的计数率，改变脉冲的计数率，研究计数率的变化研究计数率的变化 (2) 时间刻度

17、 （TAC，线性）； (3) 定时器、放大器等对计数率的依赖关系； .4. 数据分析： 核数据分析（gamma数据）School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University E2 核辐射探测器1 基础： 原理 以及 操作脉冲发生器；核电子学设备（放大器，定时器，计数器，多道，ADC， TDC等）；核探测器仪器（塑闪、NaI(Tl)、HPGe）；示波器（数字vs 模拟）；数据获取。262. 核辐射剂量仪： 定义，背景辐射3. 应用 (1) 能量刻度（MCA，线性）；脉冲发生器定时器 计数器 改变脉冲的计数率，改变脉冲

18、的计数率，研究计数率的变化研究计数率的变化 (2) 时间刻度 （TAC，线性）； (3) 定时器、放大器等对计数率的依赖关系； .4. 数据分析： 核数据分析（gamma数据）School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University 27这里，探测器以及辐射样品将根据情况而定这里，探测器以及辐射样品将根据情况而定School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University E2 m m子探测与统计28p m m子基础知识；子基础知识；p 设计实验方案；设计实验方案；p 口头讨论；口头讨论；p 确定方案；确定方案；p 进行实验；进行实验；p 结果分析结果分析School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University E3 m m子速度 与 寿命测量29p 设计实验方案；设计实验方案；p 口头讨论；口头讨论；p 确定方案；确定方案；p 进行实验；进行实验；p 结果分析结果分析p 讨论如何测量质量？讨论如何测量质量？School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang