当前课程知识点：核辐射物理及探测学 > 第四章原子核反应 > 4.3 核反应截面和产额 > 4.3.1 核反应截面

返回《核辐射物理及探测学》慕课在线视频课程列表

4.3.1 核反应截面在线视频

4.3.1 核反应截面

下一节:4.3.2 微分截面和角分布

返回《核辐射物理及探测学》慕课在线视频列表

4.3.1 核反应截面课程教案、知识点、字幕

下面我们来介绍一下

在核反应里面

另外一个非常重要的概念

核反应截面的概念

所谓的核反应截面呢

其实描述的是

核反应发生的概率大小的

一个物理量

我们说当一定动能的入射粒子a

去轰击靶核A的时候

在满足各种守恒定律的前提下

都是有一定可能

也就有一定概率发生核反应的

核反应发生概率的大小

究竟是多少呢

这个物理量我们叫核反应截面

这个地方我们先来定义一下

我们所讨论的对象

我们设讨论的对象是一个薄靶

所谓薄靶的就是靶厚要足够的小

入射粒子垂直入射通过靶的时候

动能不变

也就是说薄到这个程度

单位体积靶核数

我们用N去表示

单位面积的靶核数

我们用NS表示

显然NS应该等于N·x

x是靶的厚度

单位时间入射粒子束

我们用I去表示

I就是入射粒子的强度

我们知道

微观粒子它具有全同性

也就是入射粒子

对于靶核来说

是全同粒子

靶核对于入射粒子来说呢

也是全同粒子

在相同的条件下

入射粒子和靶核

发生核反应的概率

应该是完全相同的

这样的话

我们说单位时间入射粒子

在靶核上发生的核反应数

应该正比于I和NS

我们直接把它写出来

N'我们用它来表示

单位时间内发生的核反应数

也就是反应率

N'应该正比于I

I就是入射粒子的强度

也应该正比于NS

就是单位面积的靶核数

有了这样的关系呢

我们引入一个比例系数

用σ去表示它

也就是N'应该等于

σ乘以后面这一项

我们把前面的那个表达式

重新整理一下

我们把σ放在等号的左边

右边就是它的定义

N'/(I·NS)

在这个表达式里面

分母上是单位时间内

入射的粒子数

乘以单位面积内的靶核数

分子上是单位时间内

发生的核反应数

我们知道

放在分母上的这个部分一除

就代表的是一个

1这样的一个概念

所以这个核反应截面

所描述的物理含义呢

就是一个入射粒子

入射到单位面积

只含有一个靶核的靶上时

发生核反应的概率

所以它描述的其实是一个概率

也就是核反应截面

描述的是概率

它为什么又叫截面呢

我们来看一下

这个物理量它的量纲

还是直接从它的定义上面来看

分子上是单位时间内

发生的核反应数

是一个时间分之一的一个概念

分母上有两个部分

第一个部分是单位时间内的

入射粒子数

也是时间分之一

所以这个部分其实是约掉了

第二部分是单位面积内的靶核数

它是面积分之一

但是我们知道

它在分母上

它要再被除一下的话

就跑到上面去

就变成了一个面积

所以这个核反应截面呢

它是具有一个面积量纲的

这样一个物理量

所以通常常用的单位

是用巴去表示

用符号小b去表示

b是多少呢

它表示的是10乘以

1b是多少呢

它等于10的-28次方平方米

或者是10的-24次方平方厘米

定义为一个b

那我们来看一下

为什么取这样的一个单位

我们说原子核的半径

差不多是10个fm

这样的一个量级

这样的一种情况下

我们会看到其实1b呢

原子核的几何截面

其实是相当的

用一个面积去描述一个概率

我们说从这个地方

其实也可以看到

如果说原子核越大

当然这个越大其实是对于

不同的入射粒子来看的

看到的原子核越大

它越容易打着它

越容易打着它呢

这个核反应就越容易发生

如果这个靶很小

也就是说

这个原子核看到的那个靶很小

就是面积很小

这个时候的核反应

就不容易发生

这个其实如果大家去练过射击的话

就很容易知道

那个靶的面积

其实和你射中的概率

是直接相关的

你要射中一个靶的中心位置

就是十环那个位置

那个面积很小

你射中的概率就小

但是你要射中这个靶

也就是说那张纸

其实还是容易的

因为那个面积大

所以这个面积的大小

其实和你的概率是相关的

这是一些典型核反应的截面数据

相对应的都是热中子

也就是0.0253eV的中子

它的俘获截面的值是不一样的

有的原子核

它发生核反应的截面比较大

例如下面这几个

它的核反应截面都是比较大的

氧-16中子俘获截面很小

只有0.17个mb

1mb就10的-3次方b

这样的一个量级

我下面看一下和核反应截面

相关的几个概念

第一个的话

我们定义一个分截面的概念

这个分截面

其实和我们前面介绍的反应道

是直接相关的

我们知道核反应其实它有多个通道

每一个反应道

我都可以给它定义一个分截面

所以这个分截面指的是

对应到某一个反应道的一个截面

它表示的是产生某种核反应的

一个概率

有了分截面的概念呢

当然就会有一个总截面的概念

这个总截面

就应该等于各个分截面之和

也就是说只要发生核反应

我就认为它发生了

这种情况下这个截面就叫总截面

但是它发生了核反应

我也还是还要看一下

这个核反应

究竟是哪一种核反应

这个对应的就是一个分截面

所以总截面表示的是

产生各种核反应总概率

分截面表示的是

产生某一种反应的概率

当然还有一个

就是我们很重要的

激发曲线的一个图形了

从名称上来说很容易理解

它是一条曲线

这条曲线描述的是

截面随着入射粒子能量的

一个变化关系

我们把它叫做激发曲线

就是说核反应截面

随着入射粒子动能的变化曲线

叫激发曲线

这是很典型的激发曲线的例子

这两个都是产生中子的核反应

一个是氘氘反应

一个是氘氚反应

从这个地方我可以看出来

入射粒子的动能不一样的时候

核反应发生的概率

也就是核反应截面是不一样的

你只有知道了这样的曲线

你才能选择

合适的入射粒子的动能

使得核反应的截面

就是反应率更大一点

这个是关于核反应截面的概念

我们说核反应截面

描述了核反应发生的概率

在核反应里面是一个

非常非常重要的参数

很多时候我们都要去寻找

这样的参数

找到这样的参数的话

还要注意

一个是核反应截面本身

它是有量纲的量

它是一个面积的量纲

它是多少多少平方厘米

或者多少多少b

这样的一个概念

另外一个呢

核反应截面和入射粒子的能量

是相关的

它是随着入射粒子的动能不同

而不同的

你在应用核反应

这个截面数据的时候

一定要注意这一点

这节的内容就到这里

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

4.3.1 核反应截面笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航课程版权归原始院校所有，
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引，不提供在线课程学习和视频，请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。