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1、学生姓名 ： XXX 专 业 ：核工程与核技术 班 级 ： 070212 指导教师 ： XXX 二零一一年六月,电离截面实验中法拉第筒所引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
2、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
3、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,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
4、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,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,法拉第筒,用途：测量
5、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,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,蓝色为0.01MeV、绿色为0.02MeV、红色为
6、0.03MeV、蓝绿色为0.04MeV、紫红色为0.05MeV。 ,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究,图中x轴为电子能量，y轴为倾斜角，z轴为电子逃逸率,电子逃逸率与原子系数之间的关系,0.01MeV时电子逃逸率,0.05MeV时电子逃逸率,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！,