核能核技术实验课程四

核物理仿真实验课程

核物理是揭示射线与物质、粒子与粒子相互作用和能量变化的规 律，需要同位素放射源、加速器、反应堆等源项装置，以及高纯锗（HPGe）、 NaI（Tl）、穆斯堡尔谱仪、正电子淹没系统等探测分析系统，这类源和设备具有价格昂贵、放射性等高危特点，无法对在校生大规模开放进行实验。

核物理仿真实验课程采用国际通用的开源蒙卡仿真计算程序包Geant4、Srim和数据分析软件包AIDA、ROOT等，配合《核辐射探测》、《核物理实验数据处理方法》、《蒙特卡罗方法》等理论课程，为本科、研究生开设NaI(Tl)伽玛谱仪的能量分辨与响应、带电粒子的布拉格峰产生、“双臂”能谱仪、基于高能电子与靶相互作用的正电子产生、医用直线加速器系统仿真、离子在固体中的射程、剂量及辐照损伤等仿真实验（见表1），让学生通过全方位的虚 拟仿真实验，更好地理解带电粒子、射线与物质相互作用的物理过程，掌握核物理实验的基本思想、基本原理和基本手段。

表1 核物理仿真实验课程

实验效果：开展核物理基础实验教学往往需借助一些大型的实验设备和系统，包括低、中、高能的粒子加速器、高功率的激光器以及先进的探测器系统。这些实验装置和测量设备的研制成本高、维护运行耗资（包括能源和试验原材料）大，而且涉及强电离辐射等，因而在大学尺度的教学实验室很难大规模展开。上述仿真实验具有物理图像准确直观可视化界面清晰、操作灵活等特点，几乎可以代替真实实验，十分有利用学生视野的开拓、知识结构的提升、综合设计和创新能力的培养。

图 核物理仿真实验