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1、 成都理工大学工程技术学院 核辐射探测实验课程教案 教师姓名 所在系部 授课专业 能源与环境工程系 核工程与核技术 课程代码 总 学 时 教材名称 学分 核辐射探测实验 课程名 三 核辐射探测实验 称 授课 年 年 核工程与核技术 专业 级 课程编 级 号 必修课 公共基础课（）；专业基础课（）；专业课（）课程类 型 专业选修课()；公共选修课()选修课 本课程是核工程与核技术专业必修课。其目的与任务是使本专教学目 业的学生掌握核辐射技术在实际工作中的应用的基本原理、以及核 标 仪器工作原理、放射线与物质的相互作用原理，数据采集方法等技能，为核技术应用和核工程培养高级实用型技术人才。授课方 课
2、堂讲授（）；实践课（）考核方式 考试（）；考查（）式 课程教 学总学 本科：62 学分数 本科：7 时数 学时分 课堂讲授 本科：学时；实践课 62 学时 配 教材名 核辐射探测 作 者 曹利国 出版社及 原子能出版 称 实验教程 出版时间 社 2010.7.出 指 版 社 定 原子核物理 作 及 1.曹利国等 自编，2008 参 实验方法讲义 者 出 考 版 书 时 间 授课教 职 称 单 位 核技术教研室 师 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供
3、货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 周 次 编写时间 2010 章节名称 实验 1 散射料位测量 教学目的与要求：（1）熟悉射线与物质作用时的散射规律；（2）熟悉散射料位计的基本原理和测量数据特征；（3）通过控
4、制加水量，学习取得完整实验数据的方法；（4）学会用 Excel 绘制曲线的方法；（5）学会根据离散点求拐点的方法。教学重点和难点：教学重点：散射料位计的基本原理和测量数据特征 教学难点：根据离散点求拐点的方法 教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：一、教学内容及板书设计 1.实验目的 （1）熟悉射线与物质作用时的散射规律；（2）熟悉散射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）学会用 Excel 绘制曲线的方法；（5）学会根据离散点求拐点的方法。2.实验原理 （1）散射截面和散射射线计数率随原子序数的变化
5、射线在介质中散射的截面取决于 射线在自由电子上的散射截面，起主导作用 的是单位体积内电子的数目。因此，散射截面的表达式可以简化为：c Z A 散射过程是在介质内一定的范围内进行的，散射射线在穿过介质被探测器记录 之前，将被介质本身吸收（包括光电吸收 和散射吸收 e），吸收系数随介质原子序数 和密度的增大而增大。即 Z 5 E 3.5 e Z A （2）散射射线的计数率与散射角的关系 射线在电子上发生散射。由于 射线的能量远大于电子的动能，因此可以将这 一物理过程看做是具有一定动能和动量的 量子在自由电子上的散射（图 22.1）。一部 分能量传递给反冲电子，而散射射线获得的能量为：卧式燃气轮机余
6、热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 E E
7、 E 1 m0c2(1 cos )其中，E 为入射射线能量，单位 MeV；m0 为电子静止质量；c 为光速；为散射角；m0c 2 0.511MeV。3.实验装置及仪器连接 设备清单：（1）1000ml 直量筒、玻璃杯（加水用）各 1 个（2）241Am 放射源 1 个（3）NaI 闪烁探测器 1 套（4）NIM 电源及插件框架 1 套（5）高压电源 1 台（6）线性脉冲放大器 1 台（7）单道分析仪 1 台（8）线性率表 4.实验步骤 （1）选好放射源、探测器和量筒（物料容器）的几何位置！按图连接好 NIM 框架上的各个部件。经教师检查后，再接通电源。（2）按推荐值调节好高压。使仪器充分预热；
8、随时检查定标器的读数，看是否已达到稳定。（3）移开放射源；并用甄别器切掉仪器噪声。读取并记录仪器本底计数 （线性率表读数）。（4）移动放射源；重新检查、调整探测系统几何位置。调节线性率表量程，使计数率表具有较大的偏转；读取并记录仪器计数。（5）逐渐往量筒中加水。开始每次加入约 50ml；并读取、记录仪器读数（重复 3 次）。在液面（料位）接近放射源探测器所在位置时，减少加水量，加密测点，每次大约 5 10ml.继续加水，同时观测数据的变化趋势，直到得到一条完整的曲线数据为止。（6）在必要的位置补点。注意：不能改变探测装置几何布置！用虹吸方法降低水面。（7）换一个角度再重复（5），（6）项实验工
9、作。（8）收好放射源；交还给教师。将高压退回 0。经教师检查后，关闭电源。5.实验报告 （1）用 Excel 绘制出各个角度下液面高度计数率曲线。（2）根据离散点求曲线拐点。拐点是等距的两点间计数增量最大的点（曲线一阶导数最大的点）。找出这一点，并与记录的液面位置比较和分析。（3）解析曲线变化规律，并与你原来设想的规律比较。记录格式 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对
10、国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 6.思考题 二、教学方法和手段、师生互动 1、任务引领：通过亲手演示和提问，使学生对该学科产生兴趣，引领学生进一步学习。2、“教、学、实践”一体化：通过上课讲授，使学生学习基本的理论知识和分析解决问 题的方法，通过实验加深学生对所学知识点的掌握。3、鼓励学
11、生提问题，并随时解答学生的问题。4、让学生成立学习小组，通过互帮使大部分同学能够掌握课堂教学的重要知识。5、通过作业使学生巩固所学知识。三、时间安排：2 学时 作业及课外训练：实验报告以及思考题 参考资料（含参考书、文献等）：原子核物理物理实验方法 课后自我总结分析：通过本堂课的学习，学生掌握了散射料位工作原理，了解了核仪器的使用方法，基本达到预期效果。卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最
12、新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 周 次 第 2 周，第 2 次课 编写时间 2009.2.23 章节名称 实验 2 吸收法料位测量 教学目的与要求：（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
13、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）讨论产生误差的原因。教学重点和难点：教学重点：料位计的基本原理和测量数据特征 教学难点：学习手工作图，手工求取曲线拐点，与实际液面位置比较。以及产生误差的原因 教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：一、教学内容及板书设计 实验 32 吸收法料位测量 1.实验目的和意义 通过实验要求学生掌握以下知识：（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
14、）讨论产生误差的原因。2.实验原理 当 此实验我们选用的实验源为 放射源，射线与物质相互作用，可以有许多种方式。射线的能量在 30MeV 以下时，在所有相互作用方式中，最主要有三种相互作用：光 电效应、康普顿散射效应、电子对效应。本实验选用 241Am 放射源，其全能峰为 59.5 keV，检测的物料为水，那么低能 射线和原子序数低的吸收物质，光电及康普顿效应占 优势。本实验选用闪烁探测器,它具有分辨时间短、探测效率高等优点。实验中，选用单能窄束 射线。穿过物质时，其吸收过程服从负指数衰减规律，即：N N 0e(b dbl dl )式中：N 表示有吸收体时的仪器的测量数据；N 卧式燃气轮机余热
15、锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 b,db
16、 分别为容器壁的吸收系数和厚度（实际上是两个容器壁之和）；l,dl 分别为物料的吸收系数和厚度。当物料的上界面在放射源与探测器确定的平面以下时，射线只被容器壁吸收。当物料的上 界面高于放射源与探测器确定的平面时，射线将被容器壁及物料同时吸收；因而探测器记 录的脉冲数将明显下降。其变化最快的位置与物料界面相对应。同时，注意到放射源和探 测器都具有一定的面积。因而计数率随物料上表面的变化是渐变曲线。曲线的拐点将是物料上表面经过放射源与探测器中心连线的位置。若物料上界面固定（这也是很常见的情 况），使放射源探测器同时移动，则计数率变化最大的位置（拐点）就是物料上界面所在位置。3.实验仪器和设备 （1
17、）1000ml 直量筒、玻璃杯（加水用）各 1 个（2）准直的 241Am 放射源 1 个（3）NaI（Tl）闪烁探测器及前置放大器 1 套（4）高压电源 1 台（5）核信息共享器 1 台（6）NIM 电源及插件框架 1 套（7）线性脉冲放大器 1 台（8）单道分析仪 1 台（9）线性率表 1 台 设备连接图 4实验步骤 （1）固定放射源、探测器和量筒（物料容器）的几何位置，按照设备连接框图连接好各个插件。经教师检查后再接通电源 （2）按推荐值调节好高压（-600V800V）。使仪器充分预热。单道分析器处于积分状 态。（3）移开放射源。调节单道阈值，切掉仪器噪声。（4）移开放射源。重新检查、调
18、整探测系统的几何位置。调节线性率表的量程，使计数率表具有较大的偏转。读取并记录线性表读数。卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合
19、同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 （5）逐渐往量筒中加水。开始每次加入约 50ml，并读取、记录仪器读数（重复 3 次 取平均值）。在液面（料位）接近放射源所在位置时，减少加水量，加密测点，每次加入约 5-10ml。继续加水，得到一条完整的曲线为止。（6）手工作草图。在必要的位置补点。注意：不能改变探测装置的几何布置！（7）用虹吸方法吸干量筒中水。重复步骤5、6.（8）实验操作完毕，关闭电源。整理好个人实验桌子上的设备，离开实验室。5.实验报告 （1）手工液面高度率表格数的关系曲线图。（2）求手工拐点。拐点是等距离的两点技术增量最
20、大的点（曲线一阶导数最大的点）。找出这一点，并与记录的液面位置比较。（3）解析曲线的变化规律。尤其注意一些小的变化曲线。并与你原来设想的规律比 较。（4）检查实验数据的重复性。记录格式：二、教学方法和手段、师生互动 1、任务引领：通过示范和提问，使学生对该学科产生兴趣，引领学生进一步学习。2、“教、学、实践”一体化：通过上课讲授，使学生学习基本的理论知识和分析解决问题 的方法，通过实验加深学生对所学知识点的掌握。3、鼓励学生提问题，并随时解答学生的问题。4、让学生成立学习小组，通过互帮使大部分同学能够掌握课堂教学的重要知识。5、通过作业使学生巩固所学知识。三、时间安排：2 学时 作业及课外训练
21、：实验报告，思考题 参考资料（含参考书、文献等）：核物理实验方法 原子能出版社 课后自我总结分析：通过本堂课的学习，学生掌握了什么是吸收法料位测量射法的区别，基本达到预期效果。,吸收法和散 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书
22、经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 周 次 第 周，第 次课 编写时间 2010.4.12 章节名称 实验 3 放射性现象的统计特征 教学目的与要求：（1）学习 G M 计数器工作特性（坪曲线）的测定和工作状态的调整；（2）掌握单道谱仪的调节和使用方法；（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。教学重点和难点：教学重点：G M 计数器工作特性（坪曲线）的测定和统计成果的图表表示和参数计算 方法。教学难
23、点：统计成果的图表表示。教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：一、教学内容及板书设计 实验 3 放射性现象的统计特征 1.实验内容和目的 放射性是一种具有统计特征的随机现象。研究放射性必须用统计方法；而只有用统计观点和方法才能深入理解放射性现象。因此，统计理论是核物理最重要的基础理论之一。通过实验要求学生掌握以下知识：（1）学习 G M 计数器工作特性（坪曲线）的测定和工作状态的调整；（2）掌握单道谱仪的调节和使用方法；（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。2.实验原理 （1）放射性统计理论 若测量数据为 x，当采
24、集的样本个数为无穷大个数很多时，其数据在平均值 x 附 近按一定规律分布。这一规律可以用泊松分布：(x)x e x P(x)x!1 (x x)2 或高斯正态分布：e 2x P(x)2 x 来描述。当 x 很小时服从泊松分布；当 x 大于 10 时，泊松分布与高斯分布非常接近。放射性测量仪器取得的数据，在一般情况下都比较大。所以常利用高斯分布来描述放射性测量数据。高斯分布也可以写作：P(x)h e h2(x x)2 h 1 2 其中 P(x)表示观测值 x 出现的或然率；h 称为“精确度指数 ”；称为“标准误差”。图 3.1 表示高斯正态分布的图像。越小，曲线越窄；越大，曲线越平坦，重复测量的数
25、据越分散，测量精度就越低。根据高斯分布的基本理论，当或然率为峰值的一半 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力
26、在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 时分布曲线的宽度为：FWHM 2(2 ln 2)1/2 2.35 FWHM 称为半高宽度。在半高宽度范围内，x 的或然率为 68.3 。图 3.1 高斯正态分布曲线 （1）G M 计数器工作状态的调整 G M 计数器是气体探测器的一种。在实验 2 中已经使用过。在其阴极和阳极之间 所加高电压的高低直接决定其工作状态。其电压特性表示如图.2 所示。在发现计数率略 有增加时 c 段的后部，应立即降低高压，不必测量完整的坪曲线，避免损坏计数器，并将工作电压选在 c 段的前部。图 3.2 G M 计数器电压特性曲线 3.设
27、备连接框图 4.实验步骤 （1）熟悉所使用的设备和电路插件。按设备连接框图连接好各个插件。经教师检查后再接通电源。（2）将高压电源调节旋扭调到最低。单道分析器处于积分状态。（3）放好放射源距探测器约 5 cm。打开高压电源，逐渐升高高压电源电压；在不同高压点，用定标器记录单道分析器输出信号的计数率。测定 G M 计数器的“坪曲线”。并选定其工作电压。将高压调到工作电压位置。（4）移开放射源，测量实验室本底，这时计数率应很低。若仍然较高，说明有大量仪器噪声进入定标器。适当提高单道分析器阈值，使定标器自动抑制噪声。（5）移近放射源，使定标器 30s 记一个数。移动放射源，使计数在 3000 500
28、0 范 围内。（6）固定仪器状态包括电压状态和几何状态！，长时间 1 小时以上多次 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文
29、具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 100 200 次读数。同时注意仪器稳定性。（7）实验操作完毕，关闭电源。整理好个人实验桌上设备，经教师检查后离开实验室。5.实验报告 （1）绘制 GM 计数器工作曲线，即坪曲线。表示固定条件下，计数率与高压电 源电压的关系。（2）手工绘制散点图。定标器是按选定时间读数的，即每一次读数之间的间隔是相 等的，可以按等间距在方格纸上，用散点展示读数次序计数的关系图 3.3。（3）手工绘制直方图。将最小计数 Nmin 到最大计数 Nmax 所在区间等分为 20或其 他数目，自选个小区间。统计每个区间 xi 的
30、读数个数 ni，作 xi ni 直方图图 3.4。图 3.3 计数散点图 阴影部分面积占总面积 60.6%图 3.4 计数直方图 （4）数据统计 计算平均值 N。计算标准误差。统计在 N 范围之内所占面积与总面积之比。二、教学方法和手段、师生互动 1.通过基本理论讲授，使学生学习基本的理论知识和分析解决问题的方法，通过实验加 深学生对所学知识点的掌握。2.鼓励学生提问题，并随时解答学生的问题。3.让学生成立小组做实验，通过互帮使大部分同学达到本实验要求。4.通过思考题使学生巩固所学知识。三、时间安排：3 学时 思考题：（1）复习数理统计的基本理论。卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进
31、汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 （2）为什么测定 G M 计数器电压特
32、性曲线时，不能加过高的电压？为什么工作点要选择在“坪”的前部？（3）为什么要用单道分析器的下阈切掉仪器燥声，这时噪声是否还存在？（4）为什么要调整放射源探测器的距离，使计数率在一定范围内？计数率太高或太低有什么影响？（5）若统计区间的大小 x 不同时，直方图会有什么变化？（6）直方图不圆滑，不对称说明了什么问题？参考资料（含参考书、文献等）：曹利国 谢涛编 核辐射测量方法校内教材2007 课后自我总结分析：先理论讲解，并动手示范，使学生对动手实验产生兴趣，还有后面的思考题，使学生巩固实验内容。通过本实验，达到学生掌握理论知识，提高动手能力的目的。卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽
33、机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 周 次 第 周，第 次课 编写时间 20
34、10.4.12 章节名称 实验 4 等效密度测定骨密度计 教学目的与要求：（1）掌握 射线的吸收与物质等效密度的关系；（2）熟悉 射线吸收系数的计算方法；（3）掌握等效密度测量骨密度计的工作原理；（4）学习等效密度测量成果的表示方法。教学重点和难点：教学重点：射线的吸收与物质密度的关系；测量绘制密度变化曲线，判断各个物质的密度大小并推导出其几何形状。教学难点：判断各个物质的密度大小并推导出其几何形状。教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：一、教学内容及板书设计 实验 4 等效密度测定骨密度计 1.实验内容和目的 本实验的目的是用模拟骨密度计，用手动扫描
35、方式测量在不同位置密度的变化曲线。使 学生了解骨密度计等效密度测量的基本原理和工作方法。通过实验要求学生掌握以下知识：（1）掌握 射线的吸收与物质密度的关系；（2）熟悉 射线吸收系数的计算方法；（3）掌握等效密度测量骨密度计的工作原理；（4）学习等效密度测量成果的表示方法。2.实验原理 单能窄束 射线在物质中的吸收服从指数衰减规律。即 N N 0 e d 单能窄束 射线的在物质中的吸收还可以用质量吸收系数 m/（为物质的体 密度，g m-3）表示，则上式还可以改写成 N N 0 e(/)d N 0e m d 将 d 称为物质的质量厚度，单位是 g m-2。从而可得出物质体密度为 1 ln(N
36、0)md N 由于条件的限制，本实验只是要求通过测量，得到一个由多种密度不同的物质组成的骨密度靶的密度变化曲线，比较各个物质的密度大小和推导出其几何形状，故不必进行标定。3.设备连接框图 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经
37、买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 4.实验步骤 1清点和熟悉所使用的设备和电路插件。按设备连接框图连接好各个插件。经教师检查后再接通电源。2按推荐值调节好高压（-600V）。使仪器充分预热。单道分析器处于积分状态。3移开放射源。调节单道阈值，切掉仪器噪声。注意：本实验使用了强放射源。切莫让准直器的小孔面对着人体，尤其是眼睛。注意安全！4选取合适的计数时间（30s），调节定标器甄别阈，使仪器自动甄别掉周围放射性物质形成的散射本底。5将放
38、射源和探测器固定在同一水平线上。6将带有刻度的骨密度靶放在放射源和探测器中间，按靶上的刻度移动，每次移动 1cm，遇等效密度物质（重物质）时加密（0.25cm/次）。每移动一次刻度，测量计数 3 次，并取平均值。注意：移动骨密度靶时，不要改变放射源和探测器的几何位置。7随时手工作图，了解测量结果的变化。（8）实验操作完毕，检查实验数据，关闭电源。整理好个人实验桌上设备，离开实验 室。5.实验报告 1手工作靶刻度计数的关系曲线图。2解释曲线变化规律。尤其注意一些小的变化曲线。并与你原来设想的规律比较。3检验实验数据的重复性。4用 Excel 软件作图，并与手工作图比较。（5）比较骨密度靶中三种（
39、较）重物质的密度大小，并根据曲线的形态判断出物质的规格形状。（6）心得和建议。二、教学方法和手段、师生互动 1.通过基本理论讲授，使学生学习基本的理论知识和分析解决问题的方法，通过实验加深学生对所学知识点的掌握。2.鼓励学生提问题，并随时解答学生的问题。3.让学生成立小组做实验，通过互帮使大部分同学达到本实验要求。4.通过思考题使学生巩固所学知识。三、时间安排：3 学时 思考题：1骨密度靶中等效密度物质空心与实心曲线形态有何不同？2移动骨密度靶时，遇等效密度物质时若不加密，对曲线形态是否有影响？会有怎 样的影响？3若骨密度靶中等效密度物质密度较大，放射源和探测器要做哪些相应的改变？参考资料（含
40、参考书、文献等）：曹利国 谢涛编 核辐射测量方法校内教材2007 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同
41、签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 课后自我总结分析：先理论讲解，并动手示范，使学生对动手实验产生兴趣，还有后面的思考题，使学生巩固实验内容。通过本实验，达到学生掌握理论知识，提高动手能力的目的。卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所
42、有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 周 次 编写时间 2010.4.13 实验名称 实验 5 NaI(Tl)闪烁谱仪测定 射线谱及能量刻度 教学目的和要求：本次实验的主要目的是通过 NaI(Tl)闪烁谱仪的能量刻度，使学生认识和了解谱仪刻度的基本原理及其过程，认识各种源的 射线能谱，了解 射线在穿过物质时各种吸收过程对能谱 分布的贡献；同时，使学生掌握 NaI(Tl)闪烁谱仪工作状态的选择、
43、调整和使用方法，这为学生在以后的工作和学习中根据要求正确使用闪烁谱仪打下基础。教学重点和难点：教学重点：NaI(Tl)闪烁谱仪的工作原理和工作状态的调节；谱仪能量刻度的基本原理；241 137 掌握 Am，Cs 及平衡铀矿石的 射线谱的特征。谱仪能量刻度的基本原理。教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：一、教学内容及板书设计 NaI(Tl)闪烁谱仪测定 射线谱及能量刻度 1、实验原理 （1）NaI(Tl)闪烁谱仪的工作原理 a、NaI(Tl)闪烁谱仪的组成 b、射线与 NaI(Tl)晶体的相互作用机制 c、后续电路的组成及其功能，其中包括（光电倍增管、
44、射极输出器和高压电源以 及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器(或多道分析器)、定标器等电子学 设备）（2）能谱的形成 a、特征峰的形成 b、光电峰的形成 c、康普顿坪台的形成 d、反散射峰的形成 e、逃逸峰的形成 （3）能量线性及刻度 a、能量线性 b、能量刻度 c、放射源发射的 射线的标准能量值 谱线 241Am 137Cs 40K 铀（钍）矿石 214Pb 214Bi 214Bi 214Bi 208Tl 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围
45、并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 能量 keV 59.54 662 1460 352 609 1120 1764 2620 2、实验设备连接框图：3、实验步骤：按设备连接图连接好仪器；将高压调到 600V；启动 M
46、CA，将 137 Cs 源放到测量位置；调节主放大器的放大倍数，使 137Cs 的 662keV 的 射线的全能峰在 850 道左右，固 定并记录仪器工作状态；分别测量 241 137 40 射线能谱，用 MCA 谱 Am，Cs，K 和平衡铀矿石（含少量钍）的 处理软件读取其峰位，根据测量结果，运行 Excel 软件，作能量刻度并列出能量计算 公式；对铀矿石 谱中较弱、较不明显的谱线进行测量、计算其能量，与公认值比较，判断谱线的来源；由获得的 137Cs 谱计算谱仪的分辨率；核对实验数据，关闭电源，清点仪器。二、教学方法和手段、师生互动 （1）“教、学、实践”一体化：首先通过课堂讲授，使学生学
47、习到基本的理论知识和分析解决问题的方法。（2）然后，让学生亲手做实验，一方面，通过实验加深学生对所学知识理解和掌握；另一面，通过实提高学生动手和解决问题的能力。（3）鼓励学生发现问题，提问问题，提高学生学习积极性，开拓学生的思维。作业：完成实验报告；回答课后思考题；写出一篇 200 字左右的心得和体会。参考资料（含参考书、文献等）：原子核物理实验方法 复旦、清华、北大三校合编，原子能出版社出版；辐射探测与测量 李旭等译，原子能出版社出版。课后自我总结分析：实验与课堂讲解相结合，使学生对本实验课程产生学习兴趣，突出教学 重点，提高学生动手能力，基本达到预期效果。卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过
48、热蒸汽用于进汽机发电低压饱和蒸汽用于供热或工艺用本规范书涵盖了余热锅炉功能结构性能安装和试验供货范围等方面技术要求本规范书提出是最低限度技术要求及供货范围并未对一切技术相应服务卖方执行本规范书所列标准有矛盾按最新较高版本标准执行对国家有关安全环保压力容器工业卫生等强制性标准必须满足其要求卖方对余热锅炉设备负有全责包括配套外购产品所有配套外购产品型号制造厂商事先征得买方规范书经买卖双方共同确认和签字后作为订货合同技术附件与订货合同正文具有同等效力投标书中有关技术附件与订货合同正文具有同等效力在合同签定后买方有权因规范标准规程发生变化而提出补充要求基本数据工程概况本期工 周 次 编写时间 2010
49、.4.13 实验名称 实验 6 射线在物质中的吸收 教学目的和要求：本次实验的主要目的是利用 NaI(Tl)闪烁计数器验证单能窄束 射线在物质当中遵守负指数 衰减规律，并由此计算出各吸收物质的吸收系数。教学重点和难点：教学重点：窄束的含义；利用单道谱仪和线性率表选取放射性核素的全能峰；物质吸收系数的测量方法。教学难点：物质吸收系数的测量方法。教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：二、教学内容及板书设计 实验 6 射线在物质中的吸收 1、实验原理 （1）射线的吸收 （2）窄束的含义 （3）射线在物质中的衰减规律 2、实验设备连接框图：3、实验步骤：按设备
50、连接框图连接好各个插件；将高压调到 600V（或推荐值），单道分析器处于微分状态。使仪器充分预热；调节单道阈值，从低到高，根据线性率表指针的变化，寻找 137Cs 的全能峰，由此来设置 单道道宽；选取合适的计数时间（30s 60s），调节定标器甄别阈，从而来抑制噪声和周围放射性散射射线的干扰 固定放射源与探测器的位置，测量无吸收屏时的计数 N 0；利用千分尺测量各吸收屏片的厚度，并标记在吸收屏片上 先用一片聚氯乙烯片为吸收片，记录其厚度，并在此厚度下测量计数率 3 次，求出平均值 N 和平均计数率 n；依次累加吸收屏片，记录其厚度，并在累加的厚度下测量计数 卧式燃气轮机余热锅炉余热锅炉中压过热