Детекторы ядерных излучений Тер-Акопьян Гурген Мкртычевич Литература

Детекторы ядерных излучений Тер-Акопьян Гурген Мкртычевич

Литература К. Н. Мухин, Экспериментальная ядерная физика том I Физика атомного ядра Москва, Энергоатомиздат 1983. К. Клайнкнехт, Детекторы корпускулярных излучений Москва, «Мир» 1990. Ю. П. Гангрский, Б. Н. Марков, В. П. Перелыгин Регистрация и спектрометрия осколков деления Москва, Энергоатомиздат 1982. К. Групен, Детекторы элементарных частиц Новосибирск Сибирский хронограф 1999.

Детекторы ядерных частиц и излучений План лекций: 1. Роль детекторов в экспериментах по ядерной физике и физике частиц; 2. Особенности регистрации различных типов частиц и излучений; 3. Виды детекторов; 4. Газонаполненные ионизационные детекторы; 5. Полупроводниковые детекторы заряженных частиц; 6. Сцинтилляционные детекторы (коротко о черенковских детекторах); 7. Детекторы g излучения; 8. Детекторы нейтронов; 9. Измерение времени пролета и временных корреляций частиц; 10. Детекторы на основе микроканальных пластин; 11. Позиционно-чувствительные детекторы для измерения траекторий частиц;

Роль детекторов – регистрация излучения Ядерные излучения: заряженные частицы – протоны, a частицы, b частицы (электроны), ядра, пионы, мюоны, … нейтральные частицы – нейтроны g - кванты Энергия частиц Детекторные комплексы э. В (e. V), Мэ. В (Me. V), Гэ. В (Ge. V)

Типичные задачи Счет числа частиц. Скорость счета, быстродействие детекторов Измерение (спектра) энергии частиц, спектроскопия Временные корреляции частиц Определение сорта частиц Траекторные измерения

Детекторы ядерных излучений в физическом эксперименте и в практических применениях Регистрация частиц Определение состава (по типам частиц) и счет числа зарегистрированных частиц. Телесный угол выполняемых измерений. r j q Активность источника излучения (a, b, g, n)

Особенности регистрации заряженных частиц, гамма квантов, нейтронов. Потери энергии заряженных частиц в веществе – ионизация атомов. Средняя энергия, затраченная на образование одной пары электрон – ион. Флуктуация числа пар носителей электричества. Скорость дрейфа носителей электричества (газ, твердое тело). Особенности детекторов гамма квантов и нейтронов.

Использование различий в пробегах частиц. Применение фильтров (поглотителей), например для устранения потока заряженных частиц. ль тите гло По a g Детектор g излучения Счетчики Гейгера, сцинтилляционные счетчики частиц (a, b, g, n).

Измерения энергии заряженных частиц ; спектры энергии частиц. разрешение по энергии частиц (спектр источника монохроматических частиц) дисперсия, s А 0. 606 1. 0 Ионизационные камеры Полупроводниковые детекторы Нормальное (гауссово) распределение FWHM=2. 36 s 0. 5 Кинетическая энергия

Релятивистские частицы Полная энергия Кинетическая энергия Специфика задач спектроскопии релятивистских частиц: калориметрия, измерения магнитной жесткости (В ), черенковские детекторы

Калибровка детектора по шкале энергии Стандартные источники альфа и гамма излучения Случай частиц высокой энергии Нейтроны – более сложный случай. A E энергия частиц

Сложные спектры: группы частиц с различными значениями энергии Заряженные частицы, «хвосты» линий А энергия Сложные спектры гамма квантов

Определение сорта частиц. Метод E-E: Измерение удельных потерь энергии и кинетической энергии Единицы измерения толщины поглотителя: d. T/dx, kev/(g cm-2) число молекул (атомов) на см 2 , T, Me. V Энергетический порог излучения Черенкова определяется сортом частиц.

Определение атомного номера ядер высокой энергии Измерение времени пролета и удельных потерь энергии Пролетная база (метры, десятки метров) Траектория частицы старт стоп, Е Е Скорость частицы 109 – 2∙ 1010 см/с; время пролета 100 – 5 нс на базе 1 м. Определение времени пролета дает возможность измерения скорости частицы. Измерение удельных потерь энергии , , позволяет определить Z.

Спектр E vs TOF, измеренный для пучков радиоактивных ядер, полученных на сепараторе АКУЛИНА.

Определение параметров траекторий частиц y 2 y 1 q, j x 1 x 2

3 He 15 O n p p 17 Ne 15 O+3 He n +17 Ne*(1. 2 Me. V) 15 O+3 He 17 Ne n + 15 O+2 p (g. s. ) + n Определение углов вылета частиц из мишени; траекторные измерения.

Reaction: 6 Не+3 Н 8 He р+8 Не(g. s. ) Бинарные реакции Метод недостающей массы р+6 Не+2 n 48 modules of the neutron spectrometer DEMON Target, tritium (1000 Ci) cooled to 25 K Beam 8 Не 6 He 8 He n p n Si detectors Annular Si detectors 3. 1 m Angular range covered for the 3 H(6 He, p)8 He reaction: θ = 6 ÷ 11 degrees in CM system

Separator ACCULINNA at the U-400 M cyclotron Идентификация частиц по радиусу кривизны траектории в магнитном поле, времени пролета заданной базы и удельной ионизации.

Измерение радиуса кривизны траектории в магнитном поле Единицы измерения: Импульс P [Мэ. В/c] [m] B [1 T = 10000 Gs] eд. CGSE Магнитная жесткость: CGSE units

20 Ne, полная энергия E=20 Ge. V Кинетическая энергия Т=69 Me. V/nucleon