detector 1.ppt

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1、第一章微观粒子及其探测原理§1-1微观粒子的基本性质§1-2带电粒子探测的基本原理§1-3射线的探测§1-4中子的探测§1-5高能粒子与介质作用和簇射2008.91中国科大汪晓莲§1-1微观粒子的基本性质一、构成世界的基本粒子2008.92中国科大汪晓莲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、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

2、，是玻色子，服从玻色－爱因斯坦统计规律。如：+()，k，……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，传递相互作用的粒子，它们是光子，胶子，W、Z中间玻色子。二、粒子的分类2008.93中国科大汪晓莲三、原子核及其性质原子核由质子和中子组成。质子和中子统称为核子。原子核的核子数因质子和中子的质量都接近一个原子质量单位，故原子核的质量接近A个原子质量单位。核素：有确定的质子数Z和核子数A的原子核。表示符号：如碳原子核简写为：质子数中子数2008.94中国科大汪

3、晓莲同位素：Z相同，N不同的核素，处于元素周期表中同一个位置，有相同的化学性质。例：原子核性质：1.原子核的大小经验公式2008.95中国科大汪晓莲2.原子核质量3.核物质密度4.原子核的结合能原子核质量总是小于构成它的核子质量之和。定义两者之差m为质量亏损。质量亏损越大，核子结合得越紧密，原子核越稳定。2008.96中国科大汪晓莲5.比结合能：每种原子核的结合能除以这种原子核的核子数，得到每一个核子的平均结合能，亦称比结合能平均结合能越大，核子结合的越紧密，原子核越稳定。6.原子核反应用方程式表示：a(入射粒子)+

4、A(靶核)b(出射粒子)+B(剩余核)+Q或简写成A（a，b）B实验表明任何一个核反应，箭头两边的总电荷数Z和总质量数A必须相等；反应前后体系的总能量（静止能量和动能之和）不变，总动量不变。Q值>0的反应，放热反应；Q值<0的反应，吸热反应。2008.97中国科大汪晓莲7.原子核核子的平均结合能曲线较轻和较重原子核的平均结合能比中等重量原子核的平均结合能小。两个较轻的原子核结合成较重的原子核，发生聚变反应，释放能量。一个较重的原子核分裂成两个中等能量的原子核，发生裂变反应，释放能量。2008.98中国科大汪晓莲四、电

5、子质量最轻的稳定粒子。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例实际上是反电子中微子2008.99中国科大汪晓莲2）＋衰变含有过多质子的不稳定原子核例实际上是被束缚的质子电子中微子2008.910中国科大汪晓莲3）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。例：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％

6、65Zn98.5％1.5％2008.911中国科大汪晓莲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意的。所以粒子的动量由零到最大都有，粒子能谱是连续谱。粒子能谱是连续谱2008.912中国科大汪晓莲一些纯电子源2008.913中国科大汪晓莲内转换电子处于激发态的原子核通过把能量交给核外电子退激发，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。2008.914中国科大汪晓莲俄歇电子俄歇电子能量比粒子和内转换电

7、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，打出的电子就是俄歇电子。电子加速器如BES、LEP等，加速后的电子能量可达GeV量级。2008.915中国科大汪晓莲光电子、x射线、俄歇电子2008.916中国科大汪晓莲五、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

8、正电荷。衰变A≥200的原子核可能自发发射粒子例：2008.917中国科大汪晓莲Bi的衰变及Tl的能级2008.918中国科大汪晓莲Bi的能谱2008.919中国科大汪晓莲核裂片重核裂变产生两个裂变碎片。根据动量守恒，每个碎片向相反方向发射，是带多电荷的正离子。如235U吸收一个慢中子裂变产生两个裂片。2008.920中国