粒子探测技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,粒子探测,*,粒子探测技术,期末总复习,201,1,.12,粒子探测技术期末总复习,2024/11/15,粒子探测,2,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,、,和射线,、,中子,、,重离子,粒子寿命,核衰变,2023/8/7粒子探测2第一章 粒子简介原子、原子核、核,2024/11/15,粒子探测,3,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,、,、,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,2023/8/7粒子探测3第二章 粒子探测的物理基础重点：各,2024/11/15,粒子探测,4,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,x,0,，核作用长度,l,I,，,衰变，,衰变（,+,，,-,，,EC,），射程,有关公式：,Bethe-bloch,公式,辐射长度,X,0,核作用长度,l,I,3.,射线的探测,:,光电效应：,Compton,效应：,选,Z,高探测器,电子对效应：,2023/8/7粒子探测4有关概念：电离激发，特征x射线，俄,2024/11/15,粒子探测,5,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,2023/8/7粒子探测5正电子湮灭效应：,2024/11/15,粒子探测,6,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,2023/8/7粒子探测6第三章 粒子探测中的统计规律1.泊,2024/11/15,粒子探测,7,5.,误差演算,2023/8/7粒子探测75.误差演算,2024/11/15,粒子探测,8,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,2023/8/7粒子探测8第四章 气体探测器气体探测器的工,2024/11/15,粒子探测,9,电离室,脉冲电离室,电流电离室,正比计数器,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：,BF,3,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,2023/8/7粒子探测9电离室,2024/11/15,粒子探测,10,5,、,MWPC,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,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,2023/8/7粒子探测105、MWPC工作原理,2024/11/15,粒子探测,11,7,、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,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,2023/8/7粒子探测117、时间投影室,2024/11/15,粒子探测,12,第五章 半导体探测器,工作原理,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,2023/8/7粒子探测12第五章 半导体探测器工作原理,2024/11/15,粒子探测,13,主要优缺点,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,2023/8/7粒子探测13主要优缺点,2024/11/15,粒子探测,14,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,2023/8/7粒子探测14第六章 闪烁探测器工作原理和基,2024/11/15,粒子探测,15,5.GDB,的信号取出和高压供电,负载电阻对输出脉冲的影响,6.,闪烁光的收集和传播,反射层、光耦合剂、光导,闪烁探测器的主要应用,射线的能量测量,飞行时间探测器,望远镜系统,电磁量能器,2023/8/7粒子探测155.GDB的信号取出和高压供电,2024/11/15,粒子探测,16,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,3,、,Cerenkov,辐射体,4,、,C,辐射光的传播、收集和光子探测元件,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,2023/8/7粒子探测16第七章 Cerenkov探测器,2024/11/15,粒子探测,17,7,、公式,辐射角,阈速度,阈动能,最大辐射角,速度分辨率,2023/8/7粒子探测177、公式,2024/11/15,粒子探测,18,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？,2023/8/7粒子探测18第八章 粒子探测系统1、粒子探,2024/11/15,粒子探测,19,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,3,、脉冲计数测量,2023/8/7粒子探测19探测效率3、脉冲计数测量,2024/11/15,粒子探测,20,4,、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,137,Cs,，,60,Co,，,24,Na,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,2023/8/7粒子探测204、能量测量,2024/11/15,粒子探测,21,5,、磁谱仪,带电粒子在磁场中的运动,带电粒子垂直磁场入射，其动量,p(GeV/c)=0.3B(T),(m),高能磁谱仪,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,2023/8/7粒子探测215、磁谱仪带电粒子在磁场中的运,2024/11/15,粒子探测,22,2023/8/7粒子探测22,2024/11/15,粒子探测,23,Transverse slice through CMS detector,Click on a particle type to visualise that particle in CMS,Press“escape”to exit,2023/8/7粒子探测23Transverse slice,考试安排,时间：,2011.12.26,下午,2:30-4:30,地点：,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,2024/11/15,粒子探测,24,考试安排时间：2011.12.26 下午2:30-4:302,