高能粒子探测器

探测设备

high energy particle detector 探测高能 (109电子伏以上能量)粒子的器件或装置，其原理基于粒子与物质的相互作用。高能粒子探测器通常分为计数器和径迹室两类。

基本信息

记录、分析粒子在其中产生的电脉冲信息，在高能实验中常见的有多丝室、漂移室、闪烁计数器、契伦科夫计数器、穿越辐射计数器、电磁量能器和强子量能器等。

多丝室和漂移室

多丝室内有许多电位丝和信号丝，充入气体，工作原理与正比计数管相似，可以给出粒子的位置、dE/dx等信息,有较好的位置分辨力。漂移室采用测量电子漂移到信号丝的时间来定位的方法，因而大大减少了丝和电子学线路的数目，并提高了位置分辨力（可达数十微米）。漂移室根据结构和性能特点分为多丝漂移室、均匀电场漂移室和可调电场漂移室三类。新出现的喷注室和时间投影室，在高能粒子物理实验中也有较大的作用。新型的多步雪崩室、时间扩展室和自猝灭流光室等，也受到了很大的注意。

闪烁计数器

常用的是塑料闪烁计数器和液体闪烁计数器。其特点是易于制成大面积，对带电粒子探测效率接近百分之百，允许计数率高，时间分辨率很好，便于测量飞行时间。大面积塑料闪烁计数器的时间分辨力已达到0.2纳秒。

契伦科夫计数器

带电粒子在透明介质中运动，当其速度超过光在该介质中的传输速度时，就会产生微弱的可见光──契伦科夫辐射光。它的辐射角与粒子速度有关，因而提供了一种测量带电粒子速度的方法。工作介质可以是固体、液体或气体。它按结构和工作方式可分为阈式、微分式和光学校正式三类。后两种有较高的速度分辨本领。契伦科夫计数器常用于鉴别动量相同而质量各异的粒子。

穿越辐射计数器

高速带电粒子穿过两种介质的界面会产生穿越辐射，其辐射能量与粒子能量成正比。在粒子速度极高，十分接近光速时，用飞行时间和契伦科夫计数器都无法通过分辨速度来鉴别粒子，而穿越辐射计数器提供了鉴别该能区高能粒子的新方法。

电磁量能器

高能电子或γ光子在介质中会产生电磁簇射，其次级粒子总能量损失与入射粒子总能量成正比。因此，一旦收集到总能量损失即可确定粒子的总能量。电磁量能器分为全吸收型如碘化钠（铊）、锗酸铋、铅玻璃等和取样型两种。后者由取样计数器与铅板交迭而成。取样计数器可以是液氩电离室、塑料闪烁计数器和多丝室。

强子量能器

高能强子在介质中会产生强子簇射。收集到总电离电荷即可确定强子总能量，通常采用闪烁计数器或多丝室与铁（铀）板交迭而成。

径迹室

用于记录、分析粒子产生的径迹图像。常见的有火花室、流光室、云室和泡室。

火花室和流光室

它们都是充气室，并需要较高的电压。离子在强电场中运动产生“雪崩”。“雪崩”发展过程中先产生流光，后产生火花。形成流光的时间很短（10纳秒左右）,因此流光室具有较好的时间特性,它和火花室都具有较好的空间分辨力（约 200微米）。它们除能照相显示粒子径迹外，还能记录电脉冲信号。小间隙平面火花室可获得几十皮秒的时间分辨力。

云室和泡室

入射粒子沿径迹产生的离子集团，在过饱和蒸汽中形成冷凝中心，结成液滴（云室）；在过热液体中形成汽化中心，变成气泡(泡室)。这两种径迹室都采用照相记录方式。泡室有较好的位置分辨力（最高达几微米），与计数器联用作为顶点探测器，可测量短寿命粒子，快循环泡室则能提高事例记录效率。

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