汪晓莲粒子探测技术第一章

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1、第一章粒子简介§1-1构成世界的基本粒子§1-2粒子的分类§1-3粒子的寿命§1-4重离子§1-5辐射防护常识2012/9/17中国科大汪晓莲1§1-1构成世界的基本粒子2012/9/17中国科大汪晓莲2§1-2粒子的分类按粒子参与相互作用的情况来分类•强子—参与强相互作用的粒子，电荷是电子电量的整数倍。重子—自旋为1/2和半整数的强子，由三个夸克组成。是费米子，服从费米－狄拉克统计规律。如：质子(uud)、中子(udd)、各类超子（含有奇异夸克的重子）。介子—自旋为整数的强子，由夸克和反夸克组成，是玻色子，服从玻色－爱因斯坦统计规律。如：+(ud)，K，……（p5表1.1.

2、1强子特性表）•轻子—不参与强相互作用的，自旋为1/2的粒子，如：电子，子，子，各类中微子，……•场粒子—自旋为1，传递相互作用的传播子，规范矢量玻色子2012/9/17它们是光子，胶子，W、中国科大Z中间玻色子。汪晓莲3一、电子质量最轻的稳定粒子。m511KeVe衰变：原子核内质子和中子互相转换的过程1）－衰变：含有过多中子的不稳定原子核AAXY反电子中微子ZZ1e例14C14Nee实际上是npee2012/9/17中国科大汪晓莲42）＋衰变含有过多质子的不稳定原子核AAZXZ1Ye电子中微子例1818FOe

3、e实际上是被束缚的质子pnee2012/9/17中国科大汪晓莲53）轨道电子俘获EC质子过多的不稳定核，其中一个质子也可能俘获原子壳层中的某一个电子变成中子。易俘获k层电子，称作k俘获，并伴随x射线发射或俄歇效应发生。AA例：64Cue64NiZXeZ1Yee丰质子核发生＋衰变和EC是相互竞争过程，各有一定的几率。如：发生EC的几率发生＋衰变的几率22Na10％90％65Zn98.5％1.5％2012/9/17中国科大汪晓莲6粒子能谱是连续谱三个过程都涉及三个物体：粒子、中微子和反冲核由于衰变过程中能动量守恒，能量在三体中分配是任

4、意的。所以粒子的动量由零到最大都有，粒子能谱是连续谱。2012/9/17中国科大汪晓莲7一些纯电子源核素半衰期端点能量/MeV3H12.26a0.018614C5730a0.15632P14.28d1.71033P24.4d0.24835S87.9d0.16736Cl3.08×105a0.71445Ca165d0.25263Ni92a0.06790Sr/90Y27.7a/64h0.546/2.2799Tc2.12×105a0.292147Pm2.62a0.2242012/9/17204Tl中国科大3.81a汪晓莲0.7668内转换电子处于激发态的原子核通过把能量交给核外电

5、子退激发，核外电子把获得能量的一部分用以克服结合能，其余作为电子的动能脱离原子。能量从keV到MeV，为单能。2012/9/17中国科大汪晓莲9俄歇电子俄歇电子能量比粒子和内转换电子能量低。俄歇效应与x射线发射是互相竞争的两个过程。原子内壳层失去一个电子出现一个空穴时，外壳层电子就可能跃迁来填补空穴，同时发射x射线。若不发射x射线而将能量交给另一个壳层电子，使其克服结合能而发射出去，这个过程就是俄歇效应，打出的电子称为俄歇电子。电子加速器产生的电子如BES、LEP等，加速后的电子能量可达GeV量级。2012/9/17中国科大汪晓莲10光电子、x射线、俄歇电子2012/9/

6、17中国科大汪晓莲11二、重带电粒子质子H原子核，mp=938MeV=1836me，带1个正电荷。粒子He原子核，由2个质子和2个中子组成，带2个正电荷。衰变A≥200的原子核可能自发发射粒子AA44ZXZ2Y2He()例：226222RaRnE888622622242EMRaMRnMHec2226.02544222.017614.00260uc20.00523931.5MeVc/4.87MeV2012/9/17中国科大汪晓莲12Bi的衰变及Tl的能级2012/9/17中国科大汪晓莲13B

7、i的能谱2012/9/17中国科大汪晓莲14三、射线和X射线电磁波，静止质量为0，具有波粒二象性。波长比普通光波短很多，波长