核工程与核技术毕业设计论文PPT答辩电离截面实验中法拉第筒所引起的粒子逃逸率计算

学生姓名学生姓名 ：XXX 专专 业业 ：核工程与核技术核工程与核技术 班班 级级 ：070212 指导教师指导教师 ：X XXX 二零一一年六月二零一一年六月电离截面实验中法拉第筒所引电离截面实验中法拉第筒所引起的粒子逃逸率计算起的粒子逃逸率计算电离截面研究的重要性电子致原子内壳层电离截面是原子物理和辐射物理中的基本数据检验描述电离过程的各种理论在应用领域，均需要精确的不同能量的电子致的内壳电离截面值。在高技术领域，如核聚变研究中要用些数据课题的提出在实验中用法拉第筒收集电子法拉第筒所引起的误差占很大比例靶材料的选择与所放位置以及入射电子能量对误差影响很大据调研，还没有对实验中不同靶材料与放置以及不同入射电子能量对误差影响做过详细研究论文内容电子电离截面实验电子与物质的相互作用电子在固体中的运动规律以及相关的计算方法MCNP模拟数据处理分析电子与靶物质的碰撞与靶核外电子的非弹性碰撞与靶原子核的非弹性碰撞与靶原子核的弹性碰撞与靶原子的核外电子的弹性碰撞电子的弹性散射电子的弹性散射电子与靶物质原子核库伦场作用时，只改变方向，而不辐射能量，这种过程称为弹性散射。电子在物质中经过多次散射，其最后的散射角可以大于90，这种散射称为反散射。右图为不同材料表面的反散射系数。电电子在固体中的运动规律子在固体中的运动规律电子入射到固体中并不是沿直线运动，而是按照某种规律随机运动，如右图所示。蒙特卡洛方法蒙特卡罗模拟因摩洛哥著名的赌场而得名，它能够帮助人们从数学上表述物理、化学、工程、经济学以及环境动力学中一些非常复杂的相互作用但蒙特卡罗模拟有一个危险的缺陷：如果必须输入一个模式中的随机数并不像设想的那样是随机数，而却构成一些微妙的非随机模式，那么整个的模拟（及其预测结果）都可能是错的。蒙特卡罗方法的优点（1）能较逼真地描述具有随机性质的事物的特点及物理实验过程；（2）受问题的条件限制小；（3）收敛速度与问题的维数无关；（4）具有同时计算多个方案与多个未知量的能力；（5）程序结构清晰简单；（6）应用灵活性强；（7）误差容易确定。蒙特卡罗方法模拟粒子输运的基本过程蒙特卡罗方法模拟粒子输运的基本过程在计算机上使用蒙特卡罗方法解粒子输运问题大致包括三个过程：源分布抽样过程，空间、能量和运动方向的随机游动过程以及记录、分析结果过程。单个中子随机历程示意单个中子随机历程示意MCNP程序的应用范围反应堆设计、核临界安全、辐射屏蔽和核防护、探测器的设计与分析、核测井、个人剂量与物理保健、加速器靶的设计、医学物理与放射性治疗、国家防御、废物处理、射线探伤等。MCNP程序特点几何是三维任意组态使用精细的点截面数据功能齐全在减小方差技巧方面内容十分丰富通用性很强MCNP的使用对于MCNP软件，使用者唯一需要手动输入的是INP文件，主要包括以下三块组成：（1）一个可选的信息块（2）栅元卡和曲面卡（3）数据块MCNP程序的计算流程电离截面实验电离截面实验法拉第筒法拉第筒用途：测量带电粒子束流强度测测量原理：直接接收电子束并将其转化为激励电流，通过测量激励电流在分流电阻的电压降进而算出激励电流的强度，而这个电流强度就可认为是电子束流强度。特点：法拉第筒结构虽不复杂，但加工工艺有一定难度，影响性能因素较多。要使法拉第筒上升前沿达到几个纳秒并能准确测量，必须考虑分布电容和电感、分流电阻厚度、绝缘膜的厚度、吸收体长度等因素的影响。几种典型法拉第筒法拉第筒模型法拉第筒模型研究内容不同角度不同能量靶材料的研究不同角度时能量对电子逃逸率的影响不同原子系数靶材料的研究电子逃逸率与原子系数之间的关系不同角度不同能量靶材料的研究不同角度不同能量靶材料的研究 蓝蓝色为色为0.01MeV、绿绿色为色为0.02MeV、红红色为色为0.03MeV、蓝蓝绿色为绿色为0.04MeV、紫紫红色为红色为0.05MeV。不同角度时能量对电子逃逸率的影响不同角度时能量对电子逃逸率的影响用同一角度 0.05MeV时得到的电子逃逸率减去 0.01MeV时的电子逃逸率得到能量对电子逃逸率影响的最大值。不同原子系数靶材料的研不同原子系数靶材料的研究究 图 中 x轴为电子能量，y轴为 倾 斜 角，z轴 为 电子逃逸率角度角度能量能量（MeV）插插值时电值时电子逃逸率子逃逸率模拟时电模拟时电子逃逸率子逃逸率相对误相对误差差30.020.00250.00230.08695230.020.00840.009020.06873430.020.0210.021250.0117630.040.00240.002160.11111230.040.00820.008270.00846430.040.02080.020650.00726电子逃逸率与原子系数之间的关电子逃逸率与原子系数之间的关系系 材料材料原子系数原子系数0.05MeV电子逃电子逃逸率逸率0.01MeV电子逃电子逃逸率逸率C60.010260.01004Al130.01770.01678Ca200.01970.01972Fe260.022180.0219Cu290.02360.02456mo420.026080.02464Te520.026920.02583Ba560.027640.02658Eu630.027760.02668W740.029280.02691Au790.029020.02707Pb820.029620.027020.01MeV时电子逃逸率时电子逃逸率0.05MeV时时电电子逃逸率子逃逸率结论对于同种材料，角度越接近45，电子逃逸率越大随着角度的增大，能量对电子逃逸率的影响越来越小对于同一种元素，电子逃逸率与角度和能量的关系近似为一个曲面低能时，电子逃逸率与原子序数近似呈对数关系课题的意义及不足以后的计算与实验提供了对照为实验中的选材提供了依据为靶材料的放置提供了思路只做了粗略考虑，许多细小方面的影响在精确计算中是必须考虑的条件受限，没做实验测量谢谢！谢谢！