使用mossbSim軟件模擬穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)

王思廣，羅棱尹，賈春燕

(北京大學(xué) 物理學(xué)院 核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100871)

穆斯堡爾譜儀分辨能力高，可精確探測(cè)原子核能級(jí)的變化，在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域有許多應(yīng)用實(shí)例[1-7].北京大學(xué)開設(shè)穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)[8]課程多年.穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)涉及到的物理知識(shí)與常規(guī)的近代物理實(shí)驗(yàn)所研究的射線與物質(zhì)的相互作用有本質(zhì)區(qū)別，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，教學(xué)過程有些問題值得思考，例如：為什么選用薄的探測(cè)器用于穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)？將振動(dòng)幅度增加1倍后穆斯堡爾譜會(huì)如何變化？如果上、下閾卡得不合適會(huì)如何影響最后的穆斯堡爾譜？放射源與樣品之間的距離對(duì)穆斯堡爾譜有何影響？由于實(shí)驗(yàn)條件限制，實(shí)驗(yàn)室未配備不同厚度的探測(cè)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)時(shí)間也不允許學(xué)生調(diào)節(jié)不同振動(dòng)速度的幅度多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn).理論講解對(duì)于初步接觸γ射線與探測(cè)器的學(xué)生非常抽象.為了讓學(xué)生深入了解實(shí)驗(yàn)，利用Geant4軟件包[9-10]開發(fā)了穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)的模擬軟件mossbSim.

1 穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)原理

1957年，穆斯堡爾研究191Ir的γ射線的共振散射現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)了穆斯堡爾效應(yīng)：在固體中的核發(fā)射或吸收γ射線時(shí)存在部分原子核無反沖的現(xiàn)象.要理解原子核無反沖對(duì)于穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)的重要性，需要比對(duì)能級(jí)寬度與反沖能量的量級(jí).

如果1個(gè)核的激發(fā)態(tài)壽命為τ，則其在退激發(fā)出的γ射線的能量不單一.能量分布I(E)與發(fā)出的γ射線的能量E之間的關(guān)系通常用洛倫茲函數(shù)描述：

(1)

(2)

對(duì)于靜止的原子核，通過能級(jí)差為E0的躍遷發(fā)出動(dòng)量為pγ、能量為Eγ的γ射線后，原子核的反沖能量為

(3)

式中c是光在真空中的速度.

我校穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)用57Co放射源.根據(jù)以上公式及57Fe的第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的14.4 keV的能級(jí)差，可以計(jì)算出發(fā)生躍遷時(shí)的反沖能量為ER≈2×10-3eV.由于該能級(jí)的壽命τ≈0.1 μs，可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的自然寬度Γ=4.9×10-9eV.因?yàn)樗l(fā)出的γ射線的能量的改變ER遠(yuǎn)大于共振的自然寬度Γ，故如果出現(xiàn)原子核反沖，就不可能觀察到14.4 keV的γ射線打在處于基態(tài)的57Fe原子組成的樣品上被共振吸收躍遷到第一激發(fā)態(tài)的現(xiàn)象.

發(fā)生共振吸收后，由于第一激發(fā)態(tài)的能級(jí)壽命τ僅約0.1 μs，故激發(fā)后的原子核將很快退激，再次放出14.4 keV的γ射線.與被吸收的γ射線相比，新放出的γ射線的出射方向各向同性，故有很大概率要偏離被吸收的射線的方向.如果放射源、樣品、探測(cè)器在1條軸線上，且樣品在放射源及探測(cè)器之間，這種吸收再發(fā)射的過程將導(dǎo)致探測(cè)器測(cè)量到的計(jì)數(shù)減少.

為了顯示出發(fā)生共振時(shí)探測(cè)器探測(cè)到的計(jì)數(shù)率與不發(fā)生共振時(shí)的計(jì)數(shù)率的不同，在穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)中，放射源相對(duì)樣品的運(yùn)動(dòng)速度將被逐漸改變，將探測(cè)器探測(cè)到的14.4 keV的射線峰的計(jì)數(shù)按照不同的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)速度段進(jìn)行順序存儲(chǔ).反復(fù)測(cè)量不同的補(bǔ)償速度對(duì)應(yīng)的探測(cè)器探測(cè)到的14.4 keV能峰的計(jì)數(shù)(在能峰兩側(cè)設(shè)置上、下閾，記錄該峰內(nèi)的計(jì)數(shù)).最后得到穆斯堡爾譜.如果補(bǔ)償速度掃描范圍包含各共振位置而且超出的范圍不算過大，就會(huì)看到清晰的補(bǔ)償速度滿足共振條件與不滿足共振條件時(shí)的計(jì)數(shù)率的差異：發(fā)生共振吸收時(shí)，在穆斯堡爾譜上對(duì)應(yīng)位置出現(xiàn)吸收谷.

上述通過相對(duì)速度的改變而增減γ射線的能量的原理系多普勒效應(yīng).能量改變ED與放射源發(fā)出的γ射線的能量Eγ及相對(duì)于樣品的速度v成正比：

(4)

其中，θ是放射源運(yùn)動(dòng)方向與發(fā)出的γ射線的出射方向之間的夾角.

對(duì)于57Fe的14.4 keV的γ射線，如果放射源的運(yùn)動(dòng)速度為1 mm/s，通過多普勒效應(yīng)對(duì)其改變的能量ED約為4.80×10-8eV，約為該能級(jí)10倍的自然寬度，α-Fe的穆斯堡爾譜各共振點(diǎn)所需要的補(bǔ)償速度的掃描范圍大致在±6 mm/s內(nèi).

基于以上理論，用Geant4軟件包開發(fā)了模擬穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)的軟件mossbSim.

2 模擬的核心方法

根據(jù)57Co衰變到57Fe的衰變綱圖[8]中提供的射線能量及分支比，利用能量分布函數(shù)I(E)抽樣出57Fe退激放出的γ射線的能量Eγ，抽樣定出γ射線的飛行方向，給出γ射線的四動(dòng)量.然后根據(jù)衰變時(shí)刻的補(bǔ)償速度v計(jì)算出補(bǔ)償能量ED，得到調(diào)制后的γ射線新的四動(dòng)量.

跟蹤模擬能量補(bǔ)償后的射線與物質(zhì)的相互作用的任務(wù)由Geant4常規(guī)功能完成.但是樣品吸收γ射線再發(fā)射的過程需要用到Geant4的G4VFastSimulationModel特殊處理模塊.在mossbSim軟件中的做法是：在樣品的中間加了1層與樣品材質(zhì)相同的α-Fe膜，膜的厚度比樣品的厚度至少小2個(gè)量級(jí).當(dāng)Geant4跟蹤模擬γ射線到這層膜時(shí)，利用自行設(shè)計(jì)的程序根據(jù)γ射線的截面σ(E)函數(shù)進(jìn)行抽樣，決定發(fā)生共振吸收還是沿著原來的射線方向穿過這層膜.如果抽樣結(jié)果是穿過這層膜，將γ射線沿其動(dòng)量方向移到膜的外邊界與樣品材質(zhì)的交界處(在樣品內(nèi)部)的點(diǎn)，并從交界點(diǎn)處沿著原來的方向且保持原來的動(dòng)量繼續(xù)模擬與物質(zhì)的相互作用.如果抽樣的結(jié)果是發(fā)生共振吸收，則通過隨機(jī)抽樣的方法確定共振吸收后退激放出新的γ射線的方向，該方向與原來的入射方向無關(guān)(模擬原子核退激各向同性隨機(jī)放出γ射線的物理現(xiàn)象)，新的γ射線的能量與被吸收的γ射線的能量、位置相同.將新的γ射線從其產(chǎn)生位置，沿其動(dòng)量方向移到膜的外邊界與樣品材料的交界處(在樣品內(nèi)部)，然后繼續(xù)模擬其與物質(zhì)的相互作用，直到打在探測(cè)器(這里用的是NaI晶體)上將部分或全部能量沉積下來或者跟蹤到感興趣區(qū)域外.被吸收的γ射線在吸收發(fā)生時(shí)直接被殺死.

借助模擬時(shí)逐漸增大的Geant4事件序號(hào)(Event ID)，實(shí)現(xiàn)速度掃描：用當(dāng)前的事件序號(hào)與總道數(shù)(這里用512道)計(jì)算得到余數(shù)i，定出該事件模擬得到的信號(hào)放在第i道.然后根據(jù)預(yù)設(shè)的速度變化規(guī)律，計(jì)算出第i道對(duì)應(yīng)的掃描速度v，根據(jù)v計(jì)算出補(bǔ)償能量.最后抽樣給出這個(gè)事件產(chǎn)生的射線數(shù)量及對(duì)應(yīng)的能量和角度，計(jì)算出考慮補(bǔ)償能量后的各射線的實(shí)際能量，模擬計(jì)算出該事件在探測(cè)器有效靈敏體積內(nèi)沉積的能量總和及產(chǎn)生的總的光學(xué)光子數(shù)n，進(jìn)而判斷n是否介于預(yù)設(shè)的上、下閾之間，如果是則在第i道加1.

設(shè)置各共振位對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償能量基于α-Fe的6條譜線v1，v2，…，v6的已知條件：

1)v6-v1=10.656 mm/s；

3)各譜線之間的能級(jí)間距已知[8].

3 模擬結(jié)果

首先模擬57Co放射源的能譜.如圖1所示，X為道數(shù)，N為每道計(jì)數(shù).紅色豎線為所設(shè)置的14.4 keV的γ射線產(chǎn)生的信號(hào)峰左、右兩側(cè)的閾值.No.1能峰對(duì)應(yīng)能量為6.4 keV的Fe的X射線，No.2能峰對(duì)應(yīng)14.4 keV的γ射線，No.3能峰為123 keV及137 keV的γ射線在NaI中I元素產(chǎn)生的X射線逃逸后的剩余能量產(chǎn)生的信號(hào)峰，No.4為123 keV及137 keV的γ射線全能峰共同組成的信號(hào).

圖1 模擬NaI探測(cè)器探測(cè)到的57Co放射源的 衰變能譜圖

模擬所用的NaI探測(cè)器晶體厚度為0.1 mm，模擬過程中考慮了57Fe的第二激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷發(fā)出的137 keV的γ射線，第二激發(fā)態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷發(fā)出的123 keV的γ射線，第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷發(fā)出的14.4 keV的γ射線及第一激發(fā)態(tài)通過內(nèi)轉(zhuǎn)換過程使得內(nèi)層電子電離引發(fā)的Fe的K系標(biāo)識(shí)X射線(模擬用的X射線能量是6.4 keV).

依據(jù)圖1所示的能譜，可以對(duì)14.4 keV的峰設(shè)置上、下閾，觀察落在上、下閾之間的信號(hào)所對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償速度的分布，即穆斯堡爾譜，如圖2所示.探測(cè)器厚度為0.1 mm，補(bǔ)償振動(dòng)速度范圍為±8 mm/s.與實(shí)驗(yàn)獲取的穆斯堡爾譜表示方法一致.其中X軸與補(bǔ)償速度v之間有轉(zhuǎn)換關(guān)系，該轉(zhuǎn)換關(guān)系是模擬程序預(yù)設(shè)的(mossbSim中預(yù)設(shè)了第1道對(duì)應(yīng)于+v，中間第256道對(duì)應(yīng)于-v，第512道對(duì)應(yīng)于+v，其中+v到-v再到+v的過程系勻減速及勻加速變化).因在第1道至第512道之間對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償速度經(jīng)歷了先減小再增大的過程，故如果設(shè)置的速度變化范圍±v內(nèi)包括了這6個(gè)共振位置，則每個(gè)模擬周期會(huì)經(jīng)歷2次共振點(diǎn)，故所模擬出的α-Fe的穆斯堡爾譜有12個(gè)共振位置，并且關(guān)于速度變化的轉(zhuǎn)折位置(這里是第256道)左右對(duì)稱.

圖2 將補(bǔ)償振動(dòng)速度范圍設(shè)置為±8 mm/s后 模擬α-Fe的穆斯堡爾譜

考慮到補(bǔ)償能量與補(bǔ)償速度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果將振動(dòng)速度的范圍增加或減小，則共振位置將因所對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償速度位于坐標(biāo)軸上的相對(duì)位置變化而變化.為了驗(yàn)證這點(diǎn)，將振動(dòng)速度范圍由原來的±8 mm/s提高到±20 mm/s后，所得到的穆斯堡爾譜如圖3所示.

圖3 將補(bǔ)償振動(dòng)速度范圍設(shè)置為±20 mm/s后模擬的α-Fe的穆斯堡爾譜

圖2和圖3的明顯差異在于圖3較圖2中共振點(diǎn)之間的距離收縮(以道數(shù)表示)，但實(shí)際上如果以補(bǔ)償速度描述共振點(diǎn)的距離，圖2與圖3上相鄰的共振點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償速度應(yīng)該完全相同，當(dāng)然共振點(diǎn)間的補(bǔ)償速度之差也應(yīng)該完全相同.

以上模擬所用的探測(cè)器的厚度為0.1 mm.選用如此薄的探測(cè)器的原因主要是為了壓低放射源發(fā)射的123 keV及137 keV的γ射線對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的干擾：實(shí)驗(yàn)選用的放射源為57Co，其發(fā)出的γ射線中除用來觀察穆斯堡爾現(xiàn)象的14.4 keV的γ射線，還有123 keV和137 keV的γ射線，并且兩射線的分支比分別為91%及9%，因從第一激發(fā)態(tài)退激到基態(tài)發(fā)出14.4 keV的γ射線有內(nèi)轉(zhuǎn)換過程與其進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)α=15(即發(fā)出內(nèi)轉(zhuǎn)換電子的概率與發(fā)出γ射線的概率之比為15∶1)，故14.4 keV的γ射線的實(shí)際分支比非常小，約為5.7%，具體參閱參考文獻(xiàn)[8]提供的衰變綱圖.123 keV的γ射線與14.4 keV的γ射線有級(jí)聯(lián)衰變效應(yīng)，即從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)發(fā)出123 keV的γ射線后，因第一激發(fā)態(tài)的能級(jí)壽命很短，故很快繼續(xù)躍遷到基態(tài)發(fā)射出14.4 keV的γ射線或通過內(nèi)轉(zhuǎn)換過程發(fā)射出內(nèi)轉(zhuǎn)換電子.如果這2條前后時(shí)間相差很小的γ射線幾乎同時(shí)發(fā)出并都被探測(cè)器探測(cè)到，而探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間較慢，無法區(qū)分2條γ射線，則探測(cè)器給出的總的能量將為2條γ射線在探測(cè)器上沉積的能量相加，這種真符合效應(yīng)將減少14.4 keV信號(hào)數(shù).對(duì)于14.4 keV的γ射線，很薄的1層NaI晶體就能夠?qū)⑵淠芰客耆练e下.而對(duì)于能量比其高的123 keV的γ射線，因穿透能力較強(qiáng)，故被探測(cè)到的效率低，通過真符合效應(yīng)對(duì)14.4 keV的信號(hào)影響小.

同樣的原因，對(duì)于薄的探測(cè)器，137 keV的γ射線通過偶然符合對(duì)14.4 keV的信號(hào)的影響也小.但是，如果選用厚的探測(cè)器，因?yàn)閷?duì)123 keV以及137 keV的γ射線的效率的提高而導(dǎo)致對(duì)14.4 keV的γ射線的符合效應(yīng)的影響增大.

另外，如果選用厚的探測(cè)器，123 keV以及137 keV的γ射線在14.4 keV能峰附近產(chǎn)生的康普頓散射平臺(tái)將比較薄的探測(cè)器上產(chǎn)生的康普頓散射平臺(tái)高，從而感興趣的14.4 keV信號(hào)的信噪比低.

為了驗(yàn)證以上說法，將NaI的厚度分別設(shè)為0.1，0.5，10.0mm進(jìn)行模擬，得到57Co的能譜如圖4所示，對(duì)應(yīng)的穆斯堡爾譜如圖5所示.從圖4可以看出:隨著探測(cè)器厚度的增加，123 keV以及137 keV組成的復(fù)合峰包的γ射線信號(hào)的幅度較14.4 keV的γ射線峰的幅度迅速增加.從圖5也可以看出：隨著探測(cè)器厚度的增加，模擬同樣的事件數(shù)(每種厚度條件下模擬的事件總數(shù)均為1×1010)得到的最后譜圖中的總計(jì)數(shù)也增加.

圖4 模擬NaI探測(cè)器晶體的厚度分別為0.1，0.5，10.0 mm時(shí)57Co放射源的衰變能譜圖

圖5 模擬NaI探測(cè)器晶體的厚度分別為0.1，0.5，10.0 mm時(shí)所測(cè)得的穆斯堡爾譜

為了便于比較圖5中共振點(diǎn)對(duì)應(yīng)的谷的深度與本底基線的比例(對(duì)于穆斯堡爾譜，本文定義該比值為信噪比)，將各穆斯堡爾譜進(jìn)行歸一化，如圖6所示.

圖6 模擬NaI探測(cè)器晶體的厚度分別為0.1，0.5，10.0 mm時(shí)的歸一化穆斯堡爾譜

從圖6可以看出：0.1 mm厚度的探測(cè)器所探測(cè)到穆斯堡爾譜上的共振信號(hào)的信噪比好于10.0 mm厚的探測(cè)器得到的信噪比.另外，因電子學(xué)處理每個(gè)信號(hào)都需要一定的時(shí)間，故實(shí)驗(yàn)中123 keV及137 keV的γ射線在厚的探測(cè)器中因探測(cè)效率的增加將增加譜儀的死時(shí)間率.故選用較薄的探測(cè)器.

圖2～6都基于圖1所示的上、下閾區(qū)間挑選的信號(hào)給出的穆斯堡爾譜.如果該上、下閾區(qū)間選取不合適，例如誤將6.4 keV的X射線峰及其下本底包含在閾值內(nèi)，因這些射線不會(huì)發(fā)生共振吸收，故它們抬高了整個(gè)基線的高度而對(duì)共振信號(hào)谷的深度的增大沒有實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)，最終將導(dǎo)致信噪比拉低.

圖7給出對(duì)于同樣厚度的探測(cè)器設(shè)置不同上、下閾后的差異.圖7中標(biāo)記為“Wrong range”譜數(shù)據(jù)系將圖1所示的上、下閾區(qū)間范圍由原來的35～65道擴(kuò)展為5～65道，擴(kuò)展后的上、下閾包含6.4 keV的峰及峰下本底計(jì)數(shù).標(biāo)記為“Right range”譜數(shù)據(jù)與圖2中的穆斯堡爾譜數(shù)據(jù)相同.2種譜數(shù)據(jù)各自歸一化后畫在一起.顯然標(biāo)記為“Wrong range”的穆斯堡爾譜信號(hào)的信噪比要比標(biāo)記為“Right range”的穆斯堡爾譜信號(hào)的信噪比差.

圖7 設(shè)置不同上、下閾所得的穆斯堡爾譜圖

利用mossbSim模擬軟件，也可以研究放射源與樣品之間距離對(duì)穆斯堡爾譜的影響.圖8所示系放射源距離樣品5 mm及100 mm所對(duì)應(yīng)的穆斯堡爾譜.顯然距離較近時(shí)的穆斯堡爾譜分辨變差.可以引導(dǎo)學(xué)生從距離短時(shí)大角度入射到樣品中的射線份額比例較大進(jìn)行思考原因.

圖8中12個(gè)谷對(duì)應(yīng)著共振點(diǎn)的位置.左側(cè)1～6號(hào)吸收谷在模擬程序中被設(shè)置的初始相對(duì)強(qiáng)度分別為1.0，0.8，0.3，0.3，0.8，1.0,其中1號(hào)與6號(hào)所需要的補(bǔ)償速度較2號(hào)和5號(hào)大.D=5 mm時(shí)，因當(dāng)入射角較小與較大的射線不能同時(shí)滿足共振條件，故1號(hào)和6號(hào)對(duì)應(yīng)的分辨率較后者差，吸收谷變寬，導(dǎo)致深度反而不如2號(hào)和5號(hào)谷.D=100 mm時(shí)入射角差異不大，故分辨率較好.

(a)D=5 mm

除以上列舉的改變相關(guān)參量進(jìn)行穆斯堡爾譜形狀的研究外，學(xué)生也可以從源代碼上做多樣化的探究，比如：為研究振動(dòng)系統(tǒng)不完美的狀況下對(duì)穆斯堡爾譜的影響，可將振動(dòng)速度由現(xiàn)有的勻加速和勻減速改變換成曲線變化的速度增減；加入振動(dòng)的空程差(加減速度時(shí)有偏移量，即道址與振動(dòng)速度不是一一對(duì)應(yīng)，而是人為隨機(jī)加入錯(cuò)位)，觀察有、無空程差的穆斯堡爾譜之間的差異；改變探測(cè)器的分辨率，即將沉積的能量與轉(zhuǎn)換成的光子數(shù)對(duì)應(yīng)的系數(shù)改變，研究探測(cè)器的分辨率與共振信號(hào)的寬度、信噪比之間的關(guān)系.

mossbSim軟件模擬結(jié)果存儲(chǔ)為ROOT文件形式[11]，其優(yōu)點(diǎn)是可以很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并畫圖比較.也為學(xué)生提供了可以將ROOT數(shù)據(jù)格式文件轉(zhuǎn)換為普通文本格式文件的程序，供不愿學(xué)習(xí)ROOT軟件的學(xué)生利用分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法分析模擬數(shù)據(jù)，以便將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果與理論模擬數(shù)據(jù)的分析結(jié)果進(jìn)行比較.

作為比較，圖9為實(shí)驗(yàn)?zāi)滤贡栕V圖.模擬的穆斯堡爾譜(圖8)與實(shí)驗(yàn)譜相似.細(xì)微差異主要來自于探測(cè)器各組成的尺寸參量及掃描速度的差異.模擬中各吸收谷的相對(duì)強(qiáng)度是臨時(shí)設(shè)置的1組數(shù)據(jù)，與實(shí)際也有差異.如果將實(shí)驗(yàn)裝置的各參量輸入準(zhǔn)確，可以通過比較模擬與實(shí)際測(cè)得的穆斯堡爾譜給出α-Fe共振谷的相對(duì)強(qiáng)度.模擬的輸出、輸入比值可作為數(shù)據(jù)處理過程所需的探測(cè)效率修正因子.故本模擬軟件可以作為細(xì)致研究穆斯堡爾譜的起點(diǎn).

圖9 α-Fe樣品的實(shí)驗(yàn)?zāi)滤贡栕V圖

4 結(jié)束語

利用Geant4開發(fā)了模擬穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)的軟件mossbSim.該軟件的核心是利用Geant4的G4VFastSimulationModel功能模塊處理樣品共振吸收再發(fā)射的過程，實(shí)現(xiàn)了穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)的蒙特卡羅模擬.利用mossbSim軟件，學(xué)生可以調(diào)節(jié)探測(cè)器的厚度、速度振動(dòng)范圍，對(duì)14.4 keV的峰設(shè)置不同的上、下閾，模擬出α-Fe的穆斯堡爾譜.通過模擬，學(xué)生將會(huì)深入理解穆斯堡爾效應(yīng)的原理；通過對(duì)模擬代碼的研究，將有助于了解和掌握Geant4這一通用的開源模擬軟件包的基本功能，同時(shí)該軟件也為學(xué)生提供接觸ROOT分析軟件的機(jī)會(huì).將該軟件應(yīng)用于教學(xué)課堂的優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生可以學(xué)到很多模擬及數(shù)據(jù)分析相關(guān)的知識(shí)，缺點(diǎn)是對(duì)任課教師要求比較高(需要Linux相關(guān)的基本知識(shí)).為了減輕教師負(fù)擔(dān)，我們也準(zhǔn)備了教學(xué)錄像，學(xué)生可以通過多媒體演示了解程序的運(yùn)行方式.全部源代碼見http://wlsy.nenu.edu.cn/doku.php?id=wenzhang:2101:wsg.