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第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的 影响因素研究 重庆师范大学物理与电子工程学院 作者:朱令 郭姚 李柳清 田瑶 指导老师:罗光 博士 副教授 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 一、项目研究背景 二、项目研究内容 三、项目研究结果 四、总结 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KC

l溶液康普顿散射的影响因素研究 一、项目研究背景 在材料当中应用康普顿散射来研究其相关性 质已逐渐趋于成熟,但目前利用康普顿散射来研 究溶液的相关性质还相对较少。本项目对康普顿 散射体(NaCl和KCl溶液 )的电子结构进行研究, 进而得出康普顿散射的微观机理,从而为溶液的 康普顿散射的影响因素的研究提供理论支持。 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 康普顿散射是指当X射线或γ 射线(光子) 跟散射体中电子相互作用,失去部分能量而导致波 长变长的现象。已有研究表明,康普顿散射相对光 子数与电子密度成正比 d? KN (? ) S (q, Z ) dN ? ?0 f1 f 2 ?e dV d? Z 此公式反映了散射体的康普顿散射的光子数 与电子密度间的关系 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 康普顿散射的主要应用: 康普顿散射密度测量技术(CSD) 康普顿散射成像技术(CSI) 康普顿轮廓分析技术(CSA) 康普顿轮廓在物理、化学等基础 学科上的相关应用 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 二、项目研究内容 理论推导 分析实验结果 电子结构计算 NaCl和KCl溶液康普顿 散射的影响因素研究 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 (一)理论推导 根据康普顿散射理论,当散射体是电解质溶液时, 康普顿散射光子数与浓度的关系为: 在确定的体积中康普顿散射光子数与溶液浓度的 关系最终可以看成是以下线性关系 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 (二)实验上的验证 图1.1 散射角90°时(左)和120°(右)NaCl、KCl 溶液浓度与康普顿散射相对光子数的关系 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 实验结果分析 NaCl和KCl溶液浓度与康普顿散射相对光 子数确实是成线性关系,验证了上述理论推 导的结论的正确性。 仔细比较图,发现二者拟合直线的斜率 并不相同。从理论上看,NaCl和KCl溶液的公 式完全一样,但是实验结果的斜率有较大差 别这是目前理论所不能解释的。 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 (三)电子结构计算分析 1、计算方法 基本理论依据:密度泛函理论(DFT) 计算软件:Mead A软件 2、计算结果 (1)优化后的水合离子的结构 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素研究 (1)优化后的Na的水合离子的结构 Na+(H2O) Na+(H2O)2 Na+(H2O)3 Na+(H2O)4 Na+(H2O)5 Na+(H2O)6 第十

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