《原子核物理》輻照方向課程大綱知識分享

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。原子核物理輻照方向課程大綱-原子核物理課程教學(xué)大綱課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)對象：核工程與核技術(shù)輻射化工專業(yè)本科學(xué)生學(xué)時學(xué)分：54學(xué)時3學(xué)分編寫單位：核工程與技術(shù)學(xué)院編寫人：杜紀富審定人：編寫時間：2011年5月一、課程說明1、課程簡介本課程是原子物理學(xué)課程的姊妹篇，它以闡述原子及原子核的結(jié)構(gòu)、特性為中心。主要內(nèi)容包括核結(jié)構(gòu)模型、原子核的放射性、衰變、衰變、衰變、核反應(yīng)及核能和放射性的應(yīng)用等。2、課程教學(xué)目標本課程是近代物理學(xué)中的一個重要領(lǐng)域。通過該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握原子核的基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)、放

2、射性現(xiàn)象及一般規(guī)律、原子核反應(yīng)、射線與物質(zhì)的相互作用、離子加速器、原子能的利用、核技術(shù)及應(yīng)用、粒子物理的一些簡單理論，為學(xué)生將來繼續(xù)學(xué)習(xí)核工程與核技術(shù)的課程奠定理論基礎(chǔ)和實驗技術(shù)能力。3、預(yù)修課程與后續(xù)課程大學(xué)物理、量子力學(xué)、原子物理學(xué)4、教學(xué)手段及教學(xué)方法建議原子核物理學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的重要內(nèi)容，作為應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生，原子核物理學(xué)的基礎(chǔ)知識理論成為必要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此本門課程首先把基礎(chǔ)知識和基本技能教給學(xué)生，使得學(xué)生扎實地學(xué)好，然后再介紹相關(guān)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要成果。本課程以講授為主，然后在課程中會介紹與核輻射相關(guān)的案例以及實驗等。5、考核方式平時成績占30%（考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)），閉卷考試

3、成績占70%。6、指定教材楊福家等著，原子核物理（第一版）復(fù)旦大學(xué)出版社，19937、教學(xué)參考書1盧希庭主編，原子核物理，原子能出版社，2000年2王炎森、史福庭，原子核物理學(xué)，原子能出版社，1998年8、教學(xué)環(huán)節(jié)及學(xué)時安排表1課程學(xué)時分配表章次教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配一原子核的基本特性8二原子核結(jié)構(gòu)4三原子核衰變10四原子核反應(yīng)8五射線與物質(zhì)的相互作用4六核輻射探測器4七粒子加速器4八原子能的利用4九核技術(shù)應(yīng)用3十粒子物理淺說2十一復(fù)習(xí)考試3總計549、教學(xué)大綱修訂說明二、教學(xué)內(nèi)容第一章原子核物理（8學(xué)時）教學(xué)目標1、了解原子核物理的研究對象及其發(fā)展歷史2、理解原子核是由核子（中子和質(zhì)子）組成的，原

4、子核半徑的兩種含義。3、理解原子核的結(jié)合能及其與質(zhì)量的關(guān)系。4、了解原子核的自旋、磁矩、電四極矩、宇稱的定義。本章重點1、原子核半徑的兩種含義以及結(jié)合能與質(zhì)量的關(guān)系。2、核自旋，以及核磁矩、宇稱和電四極矩。本章難點核自旋，以及核磁矩、宇稱和電四極矩講授內(nèi)容第0節(jié)緒論原子核的發(fā)展歷史（2學(xué)時）一、寫在上課之前-原子模型的提出和發(fā)展二、補充：描述電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)三、原子核物理的研究對象1、歷史回顧-重要人物2、歷史回顧-原子彈3、歷史回顧兩彈一星元勛第1節(jié)原子核的基本性質(zhì)（1學(xué)時）一概論原子核的基本性質(zhì)1、電荷、大小（半徑）、質(zhì)量2、角動量（核自旋）3、磁矩、電四極矩4、宇稱和統(tǒng)計性。二、

5、原子核三、中子四核素圖第二節(jié)原子核的大?。?學(xué)時）一、核半徑定義1、均方根半徑2、等效均勻半徑二、核電荷和核物質(zhì)分布第三節(jié)原子核的結(jié)合能（1.5學(xué)時）一、原子核的結(jié)合能（一）1+12（二）核的結(jié)合能（三）比結(jié)合能二、液滴模型和質(zhì)量半經(jīng)驗公式（一）魏扎克公式（二）計算第四節(jié)原子核的自旋和統(tǒng)計性（1學(xué)時）一、核的自旋（一）精細結(jié)構(gòu)（二）超精細結(jié)構(gòu)二、核的統(tǒng)計性（一）費米-狄拉克統(tǒng)計（二）玻色子統(tǒng)計第五節(jié)原子核的磁矩（0.5學(xué)時）一、核子的磁矩1、電子磁矩二、核的磁矩三、核磁共振法第六節(jié)原子核的電四極矩（0.5學(xué)時）一、核的磁矩二、電四極矩和核的形狀第七節(jié)原子核的宇稱（0.5學(xué)時）一、空間反演與宇稱

6、二、核的宇稱第二章原子核結(jié)構(gòu)（4學(xué)時）教學(xué)目標1、明確核力的特性及其產(chǎn)生機制。2、了解能較為成功的解釋結(jié)合能半經(jīng)驗公式的兩個核結(jié)構(gòu)模型，即液滴模型和費米模型。3、了解幻數(shù)及其對殼層結(jié)構(gòu)的幾個實驗事實的支持。4、了解核的形變的原因和導(dǎo)致的結(jié)果。本章重點1、核力、殼層模型、幻數(shù)本章難點核力、費米氣體模型、殼層模型講授內(nèi)容第一節(jié)核力（1.5學(xué)時）一、核力的主要性質(zhì)二、核力的介子理論、三、核力的夸克模型。第二節(jié)費米氣體模型（1學(xué)時）一、費米氣體模型、模型的基本思想二、費米能級三、對稱能的表示式第三節(jié)原子核的殼層模型（1學(xué)時）一、提出的背景二、幻數(shù)存在得到支持三、自旋軌道耦合項第四節(jié)集體模型（0.5學(xué)時

7、）一、原子核的集體模型二、核的永久變形和描述三、核的轉(zhuǎn)動、核的振動。第三章原子核衰變（10學(xué)時）教學(xué)目標1、理解衰變、衰變和衰變的基本理論，四個放射性核素系所含核素以及它們之間的比較。2、理解放射性活度、比活度的計算方法，以及怎樣用衰變圖來描述衰變過程。本章重點衰變、衰變和衰變、放射性活度、比活度本章難點放射性活度、比活度講授內(nèi)容第一節(jié)放射性衰變基本規(guī)律（4學(xué)時）一、指數(shù)衰變率二、半衰期和平均壽命三、放射性強度四、半衰期測量五、級聯(lián)衰變規(guī)律六、同位素生產(chǎn)第二節(jié)衰變（2學(xué)時）一、衰變的能量條件二、衰變的機制和半衰期三、衰變能與核能級圖四、衰變分支比第三節(jié)衰變（2學(xué)時）一、衰變的能量條件二、衰變連

8、續(xù)譜核中微子假說三、中微子存在的實驗證明第四節(jié)衰變（1.5學(xué)時）一、衰變二、內(nèi)轉(zhuǎn)換電子三、同質(zhì)異能躍遷第五節(jié)穆斯堡爾效應(yīng)（0.5學(xué)時）一、穆斯堡爾效應(yīng)二、穆斯堡爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)三、穆斯堡爾效應(yīng)應(yīng)用第四章原子核反應(yīng)（8學(xué)時）教學(xué)目標1、了解幾個著名的核反應(yīng)和反應(yīng)能的概念。2、理解實驗室坐標系與質(zhì)心坐標系之間的物理量變換方法。3、理解核反應(yīng)截面的概念。4、了解原子核反應(yīng)的三個基本過程。本章重點核反應(yīng)和反應(yīng)能、實驗室坐標系與質(zhì)心坐標系之間的物理量變換本章難點實驗室坐標系與質(zhì)心坐標系之間的物理量變換講授內(nèi)容第一節(jié)核反應(yīng)概述（0.5學(xué)時）一、實現(xiàn)核反應(yīng)的途徑二、幾個著名的核反應(yīng)三、核反應(yīng)過程的表示和分類四、

9、反應(yīng)道核守恒定律1、反應(yīng)道2、核反應(yīng)中的守恒定律第二節(jié)Q方程及其應(yīng)用（1.5學(xué)時）一、反應(yīng)能二、Q方程1.激發(fā)能的計算三、Q方程應(yīng)用第三節(jié)實驗室坐標系和質(zhì)心坐標系（1.5學(xué)時）一、相對運動動能二、閾能第四節(jié)核反應(yīng)截面核產(chǎn)額（2學(xué)時）一、核反應(yīng)截面二、核反應(yīng)產(chǎn)額三、微分截面、分截面和總截面四、激發(fā)曲線和能譜第五節(jié)細致平衡原理（1.5學(xué)時）一、細致平衡原理二、匹配能量第六節(jié)光學(xué)模型和復(fù)合核模型（1學(xué)時）一、核反應(yīng)過程的描述二、復(fù)合核模型第五章射線與物質(zhì)的相互作用（4學(xué)時）教學(xué)目標1、理解各種射線與物質(zhì)的相互作用過程中射程與能量關(guān)系式，以及作用過程中的能量傳遞情況。2、熟練掌握射線與物質(zhì)的相互作用的

10、三種結(jié)果，即光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)，以及物質(zhì)對射線的減弱和能量吸收。3、了解實用中子源和中子的種類，以及中子與物質(zhì)的相互作用機制。本章重點射線與物質(zhì)的相互作用過程中射程與能量關(guān)系式、射線與物質(zhì)的相互作用本章難點射程與能量關(guān)系式講授內(nèi)容第一節(jié)帶電粒子與靶物質(zhì)原子的碰撞（1學(xué)時）一、帶電粒子在靶物質(zhì)中的慢化過程二、彈性碰撞與非彈性碰撞三、四種碰撞過程1.電離損失2.輻射損失3.帶電粒子與靶原子核的彈性碰撞4.帶電粒子與核外電子的彈性碰撞第二節(jié)重帶電粒子與物質(zhì)的相互作用（1學(xué)時）一、作用類型二、重帶電粒子在物質(zhì)中的能量損失1.電子阻止本領(lǐng)2.核阻止本領(lǐng)三、重帶電粒子的射程第三節(jié)射線與物質(zhì)的

11、作用（0.5學(xué)時）一、電子在物質(zhì)中的能量損失二、電子的射程三、正電子與物質(zhì)的相互作用第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用（1學(xué)時）一、射線與物質(zhì)的相互作用主要方式1.光電效應(yīng)2.康普頓散射3.電子對效應(yīng)二、射線的吸收第五節(jié)中子與物質(zhì)的相互作用（0.5學(xué)時）一、中子和中子源1.散裂中子源二、中子和物質(zhì)的作用1.中子核反應(yīng)2.中子活化第六章核輻射探測器（4學(xué)時）教學(xué)目標1、掌握幾種常見的探測器。2、掌握輻射強度和輻射劑量的概念本章重點幾種探測器的原理本章難點講授內(nèi)容第一節(jié)氣體探測器（1學(xué)時）一、核輻射引起氣體的電離二、電離室二、正比計數(shù)管第二節(jié)閃爍探測器（1學(xué)時）一、工作原理二、閃爍體三、光電倍增管四、閃爍

12、計數(shù)器第三節(jié)半導(dǎo)體探測器、徑劑探測器（1學(xué)時）金硅面壘半導(dǎo)體探測器、高純鍺半導(dǎo)體探測器；徑跡探測器、原子核乳膠、威爾遜云室、氣泡室、固體徑跡探測器第四節(jié)中子探測器（0.5學(xué)時）一、中子的分類與性質(zhì)二、中子探測的基本方法三、常用中子探測器第五節(jié)核輻射量度（0.5學(xué)時）一、輻射強度二、能譜儀三、輻射劑量第七章粒子加速器（4學(xué)時）教學(xué)目標1、掌握各種離子加速器的結(jié)構(gòu)，各種加速器的加速原理。2、了解加速器的應(yīng)用。本章重點加速器的結(jié)構(gòu)，各種加速器的加速原理本章難點加速原理講授內(nèi)容第一節(jié)加速器中產(chǎn)生帶電粒子的源（0.5學(xué)時）一、加速器的發(fā)展二、電子槍三、離子源第二節(jié)高壓倍加器（0.5學(xué)時）第三節(jié)靜電加速器

13、（0.5學(xué)時）一、范德格拉夫靜電加速器二、串列加速器第四節(jié)回旋加速器、直線加速器（0.5學(xué)時）第五節(jié)絕緣芯變壓器型加速器（0.5學(xué)時）第六節(jié)同步加速器（1學(xué)時）第七節(jié)加速器質(zhì)譜計（0.5學(xué)時）第八章原子能的利用（4學(xué)時）教學(xué)目標1、掌握裂變、聚變的機制及其制造的核武器。2、理解原子能的和平利用。本章重點裂變、聚變的機制本章難點講授內(nèi)容第一節(jié)原子核的裂變（1學(xué)時）一、原子能的發(fā)展二、裂變的發(fā)現(xiàn)三、裂變機制四、自發(fā)裂變五、裂變勢壘六、誘發(fā)裂變七、鏈式反應(yīng)第二節(jié)原子核的聚變（1學(xué)時）一、太陽能-引力約束聚變二、氫彈-慣性約束聚變、三、可控聚變反應(yīng)堆-磁約束四、幾種可控核聚變第三節(jié)核武器（1學(xué)時）一、三代核武器二、核武器、原子彈、氫彈、中子彈、核試驗第四節(jié)核動力（1學(xué)時）一、核動力、國內(nèi)核電站發(fā)展第九章核技術(shù)應(yīng)用（3學(xué)時）教學(xué)目標1、了解核技術(shù)在成像、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、探測、化工方面的應(yīng)用。本章重點本章難點講授內(nèi)容第一節(jié)同位素示蹤（0.5學(xué)時）第二節(jié)核成像技術(shù)（0.5學(xué)時）一、照相二、中子照相三、CT第三節(jié)中子活化分析簡介（0