
【化】 radiation detector
particle
【計】 corpuscle
【化】 particle
【醫】 particle
【計】 prober
【化】 detector
【醫】 detector
粒子探測器(Particle Detector)是一種用于探測、識别和測量高能物理實驗中産生的微觀粒子(如電子、質子、光子、中微子等)及其性質的儀器設備。其核心功能在于将不可見的粒子相互作用轉化為可測量的電信號或光信號,為研究物質基本結構和宇宙起源提供關鍵數據。
粒子相互作用探測
粒子穿過探測器敏感材料(如矽半導體、惰性氣體、閃爍晶體)時,通過電離、激發或切倫科夫輻射等效應産生可觀測信號。例如,矽頂點探測器通過粒子電離産生的電子-空穴對記錄軌迹位置(精度達微米級)。
英文術語:Particle interaction detection
信號轉換與放大
原始信號經光電倍增管或電子學系統放大,轉化為可分析的電流或光脈沖。例如,光電倍增管将閃爍體的微弱熒光轉換為電脈沖。
英文術語:Signal amplification
軌迹探測器(Tracking Detector)
記錄帶電粒子運動路徑,如時間投影室(TPC)利用氣體電離和漂移電場重建三維軌迹。
英文術語:Tracking detector
量能器(Calorimeter)
測量粒子能量,分為電磁量能器(探測電子/光子)和強子量能器(探測強子)。例如,鍺酸铋(BGO)晶體通過吸收粒子能量産生熒光實現高精度能量測量。
英文術語:Calorimeter
粒子鑒别探測器
結合飛行時間計數器(TOF)或切倫科夫探測器區分粒子種類。例如,切倫科夫輻射角用于辨别接近光速粒子的質量。
英文術語:Particle identification
大型強子對撞機(LHC)的ATLAS探測器通過μ子觸發系統發現希格斯玻色子,驗證粒子質量起源機制。
四川稻城高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)利用地面簇射探測器陣列捕捉超高能伽馬射線,揭示銀河系粒子加速機制。
正電子發射斷層掃描(PET)采用伽馬光子探測器實現腫瘤早期診斷,原理與高能物理探測器技術同源。
(注:以上鍊接為示例性權威來源,實際引用需确保鍊接有效)
粒子探測器是用于探測、識别和測量高能粒子或電離輻射的精密儀器,在粒子物理、核物理及天體物理研究中具有核心作用。以下是其關鍵解析:
粒子探測器通過捕捉粒子與物質相互作用産生的信號(如電離、發光等),實現對微觀粒子的觀測和數據分析。它不僅記錄粒子數量,還能測量能量、動量、電荷等屬性。
當粒子穿過探測器時,會與介質發生電離、激發或核反應,産生可檢測的信號。例如:
粒子探測器是探索物質微觀結構和宇宙起源的關鍵工具,例如通過捕捉希格斯玻色子驗證标準模型,或通過暗物質實驗研究宇宙缺失質量。
如需更詳細的技術分類(如氣泡室、矽探測器等),可參考專業文獻或權威書籍《粒子探測器》(克勞斯·格魯彭等著)。
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