Полупроводниковые детекторы (ПД) широко применяются для детектирования и спектрометрии заряженных частиц и γ- квантов благодаря высокому разрешению по энергии, малому времени нарастания сигнала и малым размерам.
Основным элементом ПД является монокристаллический полупроводник ( кремний, реже германий, литий-германий) , выполненный в виде пластины размером от несколько мм2 до сотен мм2), обладающий электронно-дырочным (р-n) переходом. На противоположные поверхности пластины напыляются тонкие электроды, чаще всего из золота, и на них подают обратное ( запирающее ) напряжение в несколько вольт. Заряженная частица, проникая в кристалл, зa счет ионизации образует дополнительные электронно-дырочные пары, которые в электрическом поле перемешаются к электродам и создают на них импульс тока. Последний усиливается электронной аппаратурой и регистрируется.
Заряд, собранный на пластинах, пропорционален энергии, выделенный частицей в кристалле. Благодаря высокой плотности электронно-дырочных пар, возникающих в следах частиц в полупроводнике, ПД могут с большой точностью ( до 0,1 процента ) измерять энергию частиц.
Большая скорость движения зарядов в полупроводнике позволяет регистрировать частицы в ПД с высоким временным разрешением порядка 10-8 сек. Среди ПД существует класс поверхностно-барьерных детекторов, у которых p-n-слой соодан непосредственно у поверхности кристалла. Такие ПД используются для регистрации частиц с коротким пробегом, не превышающим толщину переходного слоя ( около 1 мм ) , и измерения их ионизирующей способности. Для регистрации длиннопробежных ( быстрых) частиц созданы т.н. диффузионные ПД, обладающие глубокой ( до 5 мм ) зоной чувствительности к заряженным частицам. Существуют ПД чувствительные к месту попадания частицы на поверхность. Такими ПД измеряют координаты Траектории частиц с точностью до 0,5 мм
Счетчик Вавилова-Черенкова.
Черенковский счетчик основан на регистрации излучения Вавилова-Черенк., возникающего при равномерном движении заряженной частицы в прозрачной среде со скоростью V, превышающей скорость распространения световых волн в этой средеc/n( с-скорость света в вакууме, n-показатель преломления среды).Это излучение генерируется в среде вследствие некомпенсированной поляризации среды ( или аффекта запаздывания поляризации среды), которая образуется под воздействием пролетающей заряженной частицы. Свет излучается только вперед, по движению частицы и заключен в конусе, ось которого совпадает с направлением движения частицы , вершина конуса совпадает с мгновенным изложением частицы, а угол излучения определяется соотношением: cosθ = c /Vn
Мин. скорость V=c/n, при которой возникает черенковское излучение называется критической скоростью, а угол θ= θкр черенковским углом. Световую вспышку, возникшую в среде, регистрируют с помощью фотоэлектронного умножите ( ФЭУ). Черенковский счетчик изготавливают из любого прозрачного вещества с показателем преломления п > 1 в оптической и ультрафиолетовой областях.
|
|
Обычно используют счетчики цилиндрической конструкции (см. рисунок 1, где 1- цилиндрический радиатор, 2- коническая часть радиатора ,3- собирающая линза, 4 -ход светового луча, 5- траектория частицы, 6-ФЭУ ). Излучаемые фотоны вследствие полного внутреннего отражения собираются с помощью линзы на ФЭУ. Основное назначение счетчика- определение скорости частиц ( с точностью 10 -4) по углу излучения и критической (пороговой скорости излучения. черенковский счетчики можно также использовать дяя определения заряда релятивистских частиц и направления их движения.
Виды взаимодействия в мире элементарных частиц и их характер.
1901-открытие γ излучения
32- открытие нейтрона
Чтобы исследовать элем-ые частицы необходимы высокие энергии.
Существует 2 источника высоко энергетических частиц- космические лучи и ускорители элементарных частиц. Кроме физических хор-их св-ва элементарных частиц каждой частице приписывается еще одно свойство- характер ее взаимодействия с другой частицей. Частицы вступают во взаимодействие в результате соударения- ядерных реакций. Взаимодействие между элементарными час-ми осуществляется по сред-м обмена такие час-цы наз-ся виртуальными — они существуют в реальных соотнош-ях неопределенности.
Взаимод-ие в мире элем-ых
частиц носит обменный характер. Если время наблюдения не превышает интервала ∆t то
энергия частицы может быть определена с точностью 
и
кратковременное наблюдение виртуальной частицы с массой 
вполне
возможно
Определим радиус действия силы обусловленный обменом пром-ой частицы, найдем область взаимодействия через массу виртуальной частицы
Для количественной оценки
разных взаимодействий вводят силовую const 
Которая говорит о вероятности интенсивности идущих под действием этих взаимодействий процессов
2-я характеристика взоимод-я
- частицы участвующие во взоимод-ии
- частицы переносчики взоим-ия или бозоны
- масса переносчика взаимодействия
- радиус действия силы
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
