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蒙特卡罗方法在实验核物理中的应用 结课论文 学院：核工程技术学院 专业：核技术 指导老师：吴和喜 2011年12月9号 作业一 HPGe探测器，35cm*35cm,面源r=20cm,两中心相距4.5cm，求面源射线为1.0Mev，3.0Mev，0.7Mev（各自的几率为0.25，0.15，0.6）时，HPGe探测能谱？ 一、建立坐标系 以闪烁体中轴线为z轴建立柱坐标系，闪烁体位于0z4且r2的区域。Cs电源位于z=-2，r=0点。 二、编程思想 一个粒子的状态用表示。其中E为粒子能量，为粒子的位置坐标，为粒子的运动方向。其中为粒子运动方向与 z 轴的夹角的余弦，为粒子运动方向在 x y 平面上投影的方位角。 对于一个粒子经历以下过程： 源抽样： 由于是点源，能量和位置的分布均为δ函数，抽样得到 。 抽样得：。 2．到达闪烁体： 如果1/2，无法到达闪烁体，丢弃，返回源抽样重新产生粒子。粒子进入闪烁体的瞬间，状态为：其他量不变。 3．输运过程： 抽样得到到下次碰撞的距离，根据当前粒子状态中的算出下次碰撞的坐标，如果不在闪烁体区域（0z45且r20），输运过程结束。如果在，继续－ 碰撞有两种可能：光电效应和康普顿散射。 根据粒子当前的能量，（由NaI(Tl)闪烁体宏观界面数据）线性插值确定它的光电效应截面和康普顿散射界面。抽样得到本次反应的类型。 如果光电效应，E=0，输运过程结束。如果康普顿效应，抽样获取碰撞后的能量和运动方向（康普顿散射的能量分布密度函数知道，具体抽样方法参考讲义。） 如果E1KeV输运过程结束，反之，重复本过程直到输运过程结束。 4．记录与统计： 记录末态能量，计算沉积能量，考虑到测量系统分辨率，多道记录能量为沉积能量的高斯展宽。 记录能量。其中，。由标准正态分布抽样得到。 五：程序如下： count=input(input the count:);%输入模拟粒子数 sigmaedata=[28370,13845,6908,2555,1223,2602,1925,905.3,479.7,164.5,74.24,23.86,66.60,36.62,22.29,9.978,5.298,1.668,0.7378,0.2361,0.1099,0.06211,0.03939,0.02030]; sigmacdata=[0.0220,0.0393,0.0568,0.0904,0.1209,0.1479,0.1722,0.2136,0.2480,0.3092,0.3486,0.3932,0.4153,0.4268,0.4319,0.4291,0.4215,0.3969,0.3691,0.3269,0.2944,0.2709,0.2512,0.2209]; Edata=[1,1.5,2,3,4,5,6,8,10,15,20,30,40,50,60,80,100,150,200,300,400,500,600,800];%截面数据 channel=zeros(1,ceil(662/5)+10);%多道数组 nget=0;%探测到的总计数 ntotal=0;%进入探测器的总计数 for ii=1:count%count个粒子循环 collidetime=0;%当前粒子碰撞次数E0=input(input the energ0:);%输入模拟面源的一个能量 E1=input(input the energy1:);%输入模拟面源的另一个能量 E2= input(input the energy2:) %输入模拟面源的另另一个能量 %粒子状态初始化 E0=622; E=E0; z=-2; r=0; theta=2*pi*rand(1);% 源抽样，z,r,theta坐标 miu=2*rand(1)-1; fai=2*pi*rand(1);%方向角抽样 if miucos(pi/4) %是否能进入探测器 continue; else z=0; r=2*sqrt(1-miu^2)/miu; theta=fai; end while E1%一个粒子在闪烁体中的输运过程 sigmae=interp1(Edata,sigmaedata,E,linear); sigmac=interp1(Edata,sigmacdata,E,linear); sigmat=sigmae+sigmac;%线性插值得到截面数据 L=-log(rand(1))/sigmat;%下次碰撞的距离 %计算下次碰撞位置坐标 rnew=sqrt(r^2+L^2*(1-miu^2)+2*r*L*sqrt(1-miu^2)*cos(fai-theta)); z=z+L*mi