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实验教学大纲《核辐射探测实验》教学大纲课程类型专业课适用专业适用于核工程与核技术专业本科编写单位能源与环境工程系核技术应用教研室编写日期2007年11月
一、学时数62学时
二、实验课程的地位、作用和目的
1、地位和作用本实验课程是核工程与技术与应用专业进一步强化理论知识理解和实践能力配套实验课程,在整个教学环节中起着提高技能的重要作用
2、目的和任务通过本课程的学习可以使得学生对放射性特征、核测量方法,核技术应用以及核仪器电路理解、电路设计、调试、检修方面的技能有很大的提高核相关理论知识也得到进一步巩固,从而促使学生成为应用型人才
三、实验教学目的与要求
1、实验项目名称与学时实验课名称学时核辐射探测系统及测量仪表2G-M计数管的信息传送和放大3放射性现象的统计特征3α射线在空气中的能量损失3NaI(Tl)闪烁谱仪的组成及其坪曲线的测定3NaI(Tl)闪烁谱仪测定γ射线谱及能量刻度3γ射线在物质中的吸收3正比计数器测定元素x射线谱3散射料位测量3等效密度测定(骨密度计)3镀层、涂层厚度的x射线荧光测量方法3直流高压获取与性能测试3线性脉冲放大电路的仿真3平方反比定律的验证3CMOS单道脉冲幅度分析器3β射线在物质中的吸收3γ射线穿过物质时谱成分的变化3康谱顿-吴有训散射谱与散射角的关系3γ射线反射谱成分影响因素3正比计数器工作状态选择3能量色散x荧光分析技术3吸收法料位测量
32、实验内容;从大的范围来看,实验可以分为3类核测量、核技术应用和核仪器电路调试、测量类每一部分都对应相应的理论教学课程;但同一个实验又包含了不同课程的内容特别是核技术应用类,能够培养学生仪器调整、核测量、数据处理等能力从而巩固所学,探索新知实验一核辐射及探测仪表2学时本实验主要介绍核辐射探测实验室内部环境,包括实验室的运行方式、实验规则和注意事项,探测器的工作原理、数据处理方法和电子仪表使用方法还要求学生进行现场焊接练习本章重点是要求学生掌握实验室规则和注意事项,了解探测器工作原理本章难点是探测器的工作原理实验二G-M计数管的信息传送和放大3学时本实验主要介绍G-M计数管信息传送和放大电路的工作原理,使同学们深刻理解阻抗匹配的含义,理解前置放大器的作用通过老师的讲解和对电路板__的测试,理解电路工作原理本章的重点是电路的工作原理和前置放大器的作用本章的难点是电路板的工作原理实验三α射线在空气中的能量损失3学时本实验主要采用晶硅面垒半导体探测器,通过升降装置__平衡铀矿石放射源与探测器的距离探测平衡铀矿石中放出的α射线在空气中能量损失的情况使学生能深刻理解平衡铀矿石放出α射线的特点本实验的重点是α射线探测原理本实验的难点是实验状态的保持,特别注意避免因为旋转升降装置而碰到晶硅面半导体探测器与前置放大器的接头实验四NaI(Tl)闪烁探测器的组成及坪曲线的测定3学时本实验主要是通过单道测量系统对NaI(Tl)闪烁探测器的工作坪曲线进行测定,使得学生理解坪曲线测量意义、测量方法和注意事项本实验重点是坪曲线的测量方法和注意事项本实验难点是坪曲线测量过程实验五NaI(Tl)闪烁探测器能量刻度本实验采用NaI(Tl)闪烁探测器对Cs-
137、Am-241和平衡铀矿石中几种已知能量峰的采集,通过Ex__l进行能量刻度,求出刻度函数和拟合度使得学生掌握能量刻度方法和意义本实验重点是能量刻度方法、注意事项及数据处理方法本实验难点是理解能量刻度的对象实验六γ射线在物质当中的吸收本实验通过测量Cs-137源在同种物质不同厚度时吸收情况,作出吸收曲线来认识和理解γ与物质的作用要求学生充分理解实验原理本实验重点是γ射线与物质的相互作用本实验难点是仪器调整和数据处理实验七正比计数器测定元素x射线谱本实验通过正比计数器测定几种已知元素的x射线谱,使得学生认识元素x射线谱形态,理解x射线激发原理要求学生掌握测量装置设置方法,理解x射线产生原理,掌握多谱对比方法本实验重点是元素x射线激发原理和测量方法本实验难点是测量装置的设置和多谱对比实验八散射料位测量本实验通过在量筒里不断添加水量,固定放射源和探测器的位置来实验料位测量放射源和探测器位于量筒同一侧,所以是散射法测量要求学生理解散射测量原理和实验装置摆放方法本实验重点是散射料位原理难点是加水操作和读数的准确性实验九等效密度测定(骨密度计)本实验通过对骨密度计模型测量,利用射线吸收法实现吸收谱图的绘制要求学生理解射线吸收成像的原理,并手工成像本章重点是吸收原理,难点是通过解释空心铁形成的吸收图象实验十镀层、涂层厚度的测量本实验通过半导体探测器测量和分析纸张模型的厚度,来验证吸收法测量厚度的原理要求学生掌握吸收法测量厚度的原理,理解x射线激发条件本实验重点是吸收测量厚度原理难点是实验装置的设置方法实验十一直流高压获取与性能测试本实验通过对高压电路模块的分析与测试理解核仪器电路中高压的形成原理和参数要求学生理解高压转换过程,掌握高压测量方法本实验重点是高压转换原理难点是电路参数的检测实验十二线性脉冲放大电路的仿真本实验通过multisim对线性脉冲放大电路的仿真,使得学生充分掌握其原理和性能参数要求学生掌握multi__使用方法,理解电路原理本实验重点是电路原理,难点是multi__使用方法实验十三平方反比定律的验证本实验通过测量计数率与放射源—探测器间距离的关系验证平方反比定律内容要求学生掌握实验要领本实验重点是平方反比定律内容难点是实验条件的设置实验十四CMOS单道脉冲幅度分析器本实验通过对单道板的测量,理解单道的工作原理和组成要求学生深刻理解其工作原理,掌握反符合调试方法本实验重点是单道工作原理难点是反符合调试方法实验十五β射线在物质当中的吸收本实验利用铀矿石放出的β射线,经过不同厚度的铝片吸收后被正比计数器探测器吸收,记录数据形成吸收曲线要求学生掌握β射线探测方法和实验装置设置本实验重点是β射线测量方法本实验难点是测量能谱的解释实验十六γ射线穿过物质谱成分的变化本实验利用Cs-137放出的γ射线与物质相互作用,来观察谱成分随原子序数、厚度、距离的变化关系要求学生掌握其规律本实验重点是射线与物质相互作用规律本实验难点是实验装置的设置实验十七康谱顿与吴有训散射角的关系本实验利用测角仪、水样品、Am-241和闪烁探测器来验证康谱顿与吴有训散射角的关系要求学生掌握实验原理,精确读角度值本实验重点是实验原理,难点是角度的准确读取实验十八γ射线反散射谱成分影响因素本实验利用Cs137和特殊的实验装置设置来观察和研究反散射谱成分影响因素要求学生掌握反散射谱成因理解其影响因素本实验重点是反散射谱成因难点是实验装置的设置实验__正比计数器工作状态的选择本实验对正比计数器的高压进行适当选取,对样品与放射源的距离和角度等参数的适当设置以达到最佳工作状态,要求学生掌握正比计数器的工作原理和工作状态的调整方法本实验重点是正比计数器的工作原理,难点是状态的调整实验__能量色散x荧光技术----解谱本实验通过测量单谱、标样谱和复杂谱,来分析复杂谱中元素种类和含量,讲解解谱原理和实现方法本实验重点是解谱原理难点是解谱过程实验__一吸收法测量料位本实验利用γ射线吸收法测量料位,进而和散射料位实验结果进行对比要求学生掌握吸收原理,理解实验结果图本实验重点是吸收原理难点是结果图的解释
3、教学基本要求所有实验都要求__完成全部实际操作和数据处理__编写报告和对实验结果进行讨论
4、实验方式每个实验只有一套探测设备﹙包括放射源、探测器及传送电路﹚,经信息共享网络传输到各个小组再__进行__测量、处理、显示、记录放射源及探测器由教师向学生讲解、操作,使学生既了解放射源及探测器的使用有防止放射性污染事故的发生以教师为主导,学生自主进行实验
5、实验属性核工程与核技术应用专业课程
四、实验考核
1、考核方式本课程是考查课采取平时成绩、实际操作和实验报告相结合的方式进行
2、平时成绩占实验课总成绩的10﹪;实际操作占50﹪,实验报告占40%
3、平时实验成绩指考勤成绩;考勤缺勤三次者,成绩以零分计并取消参加考查资格;实验报告成绩由实验报告完成次数及其质量、预习知识回答质量及课堂纪律组成,缺实验报告者必须在得到通知后三日内补交实际操作指课堂实验情况,包括是否按照教师指导进行操作、仪器使用情况和实验结果
4、评分原则和依据平实实验成绩考勤占总实验成绩的10%;缺勤一次扣其2分;迟到一次扣其1分;实验报告占总成绩的40%完成次数及其质量占其中的20%;如遇抄袭,则抄袭双方均为零分预习知识回答质量占其中的10%;课堂纪律占10%实际操作操作过程占其中50%,仪器使用情况占其中30%,实验结果占其中10%;
5、成绩按百分制计算。