[发明专利]康普顿散射实验仿真系统及仿真方法

说明书

本发明涉及一种康普顿散射实验仿真系统及仿真方法，仿真系统包括工作台、多道分析仪、PC机和工作台控制装置，工作台上承载有顺序放置于同一水平线上的模拟放射源屏蔽室、散射样品承载体、旋转件和模拟核探头，模拟核探头与多道分析仪电连接，模拟放射源屏蔽室与散射样品承载体之间放置有铅砖，散射样品承载体安装于旋转件的一端，模拟核探头安装于旋转件的另一端，旋转件安装有散射样品承载体的一端通过旋转件的转轴与工作台轴接；模拟放射源屏蔽室与散射样品承载体相对的侧壁上设有¹³⁷Cs出射孔和⁶⁰Co出射孔，散射样品承载体设有用于放置散射样品的散射样品插入孔。本发明解决核放射源存在的辐射问题，能够实现无核放射仿真效果，仿真效果非常高。

技术领域

本发明属于核物理实验仿真技术领域，涉及一种散射实验仿真技术，具体地说，涉及一种康普顿散射实验仿真系统及仿真方法。

背景技术

康普顿散射实验是非常重要的核物理实验项目，主要是通过实验得到不同散射角时的散射能谱，验证康普顿散射的散射光子能量与散射角和微分散射截面与散射角的关系，该实验项目从实验上证明了光子存在动量，是近代物理发展史上的里程碑式实验。由于康普顿散射的波长改变量只决定于散射角，与入射波波长无关，对于某一散射角，波长变化量是一定的，如果入射波波长越短，波长变化的相对值就越大。为了获得更显著的康普顿散射实验效果，目前采用γ射线代替X射线作为入射光。现阶段，普遍使用康普顿散射实验仪进行康普顿散射实验。

现有的康普顿散射实验仪由放射源铅屏蔽室、工作台、核探头和多道幅度分析系统组成，多道幅度分析系统包括一体化多道分析仪和与其连接的PC机。工作台承载铅屏蔽室、散射棒、核探头和导轨，射线出射孔正对散射棒轴线，散射棒轴线处于导轨的圆心；放射源铅屏蔽室用于储存¹³⁷Cs放射源，通过开关手柄可以控制放射源射线输出；核探头用于探测散射γ射线，并将其转化成电压脉冲(电压脉冲幅度与对应的γ射线能量成正比)；导轨是核探头滑动槽道，核探头可以沿导轨自由滑动，实现核探头绕样品轴线旋转；一体化多道分析仪对核探头输出的电压脉冲进行幅度分析，获得散射γ射线的能谱数据，PC机接收能谱数据，进行能谱显示和后续处理。通过上述康普顿散射实验仪可以测量不同散射角的¹³⁷Cs能谱和本底能谱，进而获得散射光子能量与散射角和微分散射截面与散射角的关系，验证康普顿散射效应。

使用康普顿散射实验仪进行实验的过程中，需要使用¹³⁷Cs和⁶⁰Co同位素核放射源，为了减小实验误差，¹³⁷Cs核放射源的活度较大，辐射强度很高，实验安全性差，实验管理和操作的难度增加。此外，康普顿散射实验仪的加工要求很高，位置精度为0.05mm，加工困难。这些严重限制了康普顿散射实验项目的开设和康普顿散射实验仪的使用。

发明内容

本发明针对现有技术康普顿散射实验过程中存在的因核辐射导致的安全性差、实验仪器加工困难等上述问题，提供了一种康普顿散射实验仿真系统及仿真方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种康普顿散射实验仿真系统，包括工作台和多道幅度分析系统，所述多道幅度分析系统包括多道分析仪和与所述多道分析仪连接的PC机，所述工作台上承载有顺序放置于同一水平线上的模拟放射源屏蔽室、散射样品承载体、旋转件和模拟核探头，所述模拟核探头与所述多道分析仪电连接，所述模拟放射源屏蔽室与所述散射样品承载体之间放置有铅砖，所述散射样品承载体安装于所述旋转件的一端，所述模拟核探头安装于所述旋转件的另一端，所述旋转件安装有所述散射样品承载体的一端通过所述旋转件的转轴与所述工作台轴接；所述模拟放射源屏蔽室与所述散射样品承载体相对的侧壁上设有¹³⁷Cs出射孔和⁶⁰Co出射孔，所述散射样品承载体设有用于放置散射样品的散射样品插入孔；还包括与所述模拟核探头进行通讯的工作台控制装置，用于探测仿真放射源状态、散射样品状态和散射角度。