粒子探测技术 期末总复习 2011.12

第一章 粒子简介 原子、原子核、核子、电子、夸克的大小 基本粒子图 常见粒子：电子、重带电粒子、γ和ｘ射线、中子、重离子 粒子寿命 核衰变 第一章 粒子简介 原子、原子核、核子、电子、夸克的大小 基本粒子图 强子 轻子 场粒子 四种相互作用力 常见粒子：电子、重带电粒子、γ和ｘ射线、中子、重离子 粒子寿命 核衰变 2019/4/22 粒子探测

第二章 粒子探测的物理基础 重点：各种粒子与物质相互作用的基本规律 各种粒子探测的基本原理 1. 微观粒子： 带电粒子：e、α、p、高能带电粒子 中性粒子：n 电磁辐射：x、 2. 带电粒子和物质的相互作用： 电离激发效应 Cerenkov效应 轫致辐射 多次散射 穿越辐射 2019/4/22 粒子探测

有关概念：电离激发，特征x射线，俄歇效应，电子多次散射，电离损失，轫致辐射，同步辐射，穿越辐射，Cerenkov辐射，临界能量，最小电离粒子，电子，电磁簇射，强子簇射，辐射长度x0，核作用长度lI，α衰变， 衰变（ +， -，EC），射程 有关公式： Bethe-bloch公式 辐射长度X0 核作用长度lI 3. 射线的探测: 光电效应： Compton效应： 选Z高探测器 电子对效应： 2019/4/22 粒子探测

4.中子探测 5. 放射源活度与射线强度 正电子湮灭效应： 衰变，内转换电子(光电子，俄歇电子) 射线吸收 指数衰减规律 吸收系数 质量吸收系数 4.中子探测 核反应法 核反冲法 核裂变法 活化法 5. 放射源活度与射线强度 2019/4/22 粒子探测

第三章 粒子探测中的统计规律 1.泊松分布 2.高斯分布 3.N±的物理意义 4.统计误差 标准误差 相对误差 计数率的误差 M次测量平均计数的误差 2019/4/22 粒子探测

5.误差演算 2019/4/22 粒子探测

第四章 气体探测器 气体探测器的工作原理 气体的电离 原初电离，次级电离，总电离 电子和离子在气体中的运动 漂移，扩散，吸附，复合 第四章 气体探测器 气体探测器的工作原理 气体的电离 原初电离，次级电离，总电离 电子和离子在气体中的运动 漂移，扩散，吸附，复合 外电场对电离粒子运动的影响 探测器收集到的电子离子对数随外加电压的变化曲线 工作气体 负电性气体 猝灭气体 2019/4/22 粒子探测

电离室 正比计数器 4. G-M计数器 脉冲电离室 电流电离室 气体放大现象，电子雪崩 工作特性：输出脉冲波形 能量线性和能量分辨率 类型：BF3慢中子正比计数器 x和低能射线正比计数器 流气式正比计数器 4. G-M计数器 工作原理：雪崩再生，正离子鞘，猝灭 工作特性：计数率坪曲线，坪长，坪斜 分辨时间，死时间，漏计数 2019/4/22 粒子探测

5、MWPC工作原理 6、漂移室工作原理 静电场分布 气体放大电子雪崩 工作特性和测量方法 基本结构 定位原理 探测效率 位置分辨 时间分辨 能量分辨 6、漂移室工作原理 基本结构 定位原理 2019/4/22 粒子探测

7、时间投影室 工作原理、结构 8、平行板电极气体探测器 火花室，流光室，电阻板室，MRPC 9、微电极气体探测器 流光放电机制 工作特性：记忆时间、时间分辨，空间分辨，探测效率 9、微电极气体探测器 微条气体室工作原理和特性 微网格气体室工作原理和特性 气体电子倍增器工作原理和特性 2019/4/22 粒子探测

第五章 半导体探测器 工作原理 2. 主要参数 3. 类型 灵敏区的形成 载流子的形成，在外电场中的运动 2. 主要参数 窗厚，灵敏区厚度，结电容，噪声与能量分辨率，正反向电流特性 3. 类型 PN结型：扩散型，面垒型，离子注入型 锂漂移型 化合物型 2019/4/22 粒子探测

主要优缺点 5. 电荷灵敏放大器 6、径迹测量的半导体探测器 能量分辨率好，能量响应线性，时间分辨好 灵敏体积小，信号小，抗辐照性能差 5. 电荷灵敏放大器 6、径迹测量的半导体探测器 硅微条探测器工作原理 电荷耦合器件 硅像素探测器 硅漂移探测器工作原理 2019/4/22 粒子探测

第六章 闪烁探测器 工作原理和基本组成部分 闪烁体的基本特性 发光效率（光产额），发射光谱，发光衰减时间，发光衰减长度，能量分辨率 第六章 闪烁探测器 工作原理和基本组成部分 闪烁体的基本特性 发光效率（光产额），发射光谱，发光衰减时间，发光衰减长度，能量分辨率 3. 主要闪烁体：NaI， CsI，PWO，BGO，蒽晶体，塑料闪烁体，液体闪烁体 4. GDB的基本构造与工作原理及主要特性 光阴极，打拿极，阳极 光阴极灵敏度和光谱响应，量子效率，放大倍数，暗电流和噪声，能量分辨率，渡越时间和渡越时间分散 2019/4/22 粒子探测

5. GDB的信号取出和高压供电 6. 闪烁光的收集和传播 闪烁探测器的主要应用 负载电阻对输出脉冲的影响 反射层、光耦合剂、光导 射线的能量测量 飞行时间探测器 望远镜系统 电磁量能器 2019/4/22 粒子探测

第七章 Cerenkov探测器 1、什么叫Cerenkov辐射？产生的机制和条件 2、特性 阈特性、方向性、微弱、可见光到紫外光 5、主要应用 高能电子和射线全吸收切伦科夫电磁簇射探测器 粒子鉴别探测器（速度选择器）： 阈式C探测器 微分式C探测器 2019/4/22 粒子探测

7、公式 辐射角 阈速度 阈动能 最大辐射角 速度分辨率 2019/4/22 粒子探测

第八章 粒子探测系统 1、粒子探测系统 2、探测器输出回路 脉冲计数系统 幅度分析系统 时间测量系统 效率测量系统 RC成形回路 第八章 粒子探测系统 1、粒子探测系统 脉冲计数系统 幅度分析系统 时间测量系统 效率测量系统 2、探测器输出回路 RC成形回路 三种前置放大器的使用条件，为什么？ 2019/4/22 粒子探测

3、脉冲计数测量 探测效率 坪特性：三种坪曲线 探测器分辨时间对计数率线性的影响 探测器的选择 2019/4/22 粒子探测

4、能量测量 能谱仪的能量线性和刻度 影响能量分辨率的因素 掌握137Cs，60Co，24Na的能谱，为什么全能峰能量精确等于射线能量？解释各种峰的形成，并会计算各种峰的能量。 探测器的选择 2019/4/22 粒子探测

带电粒子垂直磁场入射，其动量 5、 磁谱仪 带电粒子在磁场中的运动 高能磁谱仪 p(GeV/c)=0.3B(T)(m) 固定靶实验 对撞机实验 高能磁谱仪的特点和对探测器的要求 各子探测器的功能和要求及选择 2019/4/22 粒子探测

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Transverse slice through CMS detector Click on a particle type to visualise that particle in CMS Press “escape” to exit 2019/4/22 粒子探测

考试安排 时间：2011.12.26 下午2:30-4:30 地点： 可以带：计算器、尺子 东区（物理学院）：1102教室 西区（核学院）： 3110、3111教室 可以带：计算器、尺子 2019/4/22 粒子探测 24