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量能器
2010-04-15 | 浏览次数:|【

高能物理实验研究需要精确测量实验中基本粒子衰变的产物或次级粒子的能量,测量粒子能量的探测器称为量能器(Calorimeter)。粒子穿过介质时与介质之间的相互作用,因粒子的能量、特性以及介质特性的不同而发生不同的电磁作用、强作用、弱作用过程,量能器分为电磁量能器(EMC)和强子量能器(HAC)两类。

 

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,收集到总能量损失即可确定粒子的总能量。电磁量能器(Electromagnetic Calorimeter)又称簇射计数器,是利用γ和e等在介子中会产生电磁簇射的原理,通过测量电磁簇射(左图)的次级粒子的沉积能量,得到γ和e等的能量,它是鉴别γ和e等电磁作用粒子与其它种类粒子的主要探测器。 

 

 

电磁量能器通常用无机闪烁体制作,分为全吸取型如碘化钠(铊)、锗酸铋、铅玻璃等和取样型两种。全吸取型有很好的能量分辨,如CsI可达2%(1GeV)。取样型由取样计数器与铅板交迭而成(右图为L3探测器的锗酸铋电磁量能器)。取样计数器可以是液氩电离室、塑料闪烁计数器和多丝室,吸取体多为铅板,也有使用钨板的,其能量分辨为10-25%(1GeV)。 

 

强子量能器(hadron calorimeter)利用强子会在介质中产生复杂的强子簇射的原理,通过测量强子簇射过程(左图)(也包括少量电磁簇射)次级粒子的沉积能量得到入射强子的能量。它是鉴别强子(π、K、p)和其它种类粒子的主要探测器。它不但可以测量带电粒子,也可测量中性强子(如中子)。

 

强子量能器通常都是取样型的,其结构与电磁量能器十分相似,采用塑料闪烁体计数器、漂移室,流光室(管)、阻性板室(RPC)和阴极条室(CSC)等与铁(铀)板交迭而成。 吸取体用铁、铜、铅板,也有用铀板的,可捕获簇射中产生的快中子而发生裂变,从而减少中子的泄漏,改善了量能器的能量响应和分辨率。一个适中规模的强子量能器﹐其能量的测量范围可以覆盖几个量级。随着加速器能量的提高﹐强子量能器的优点会更突出。

 

CDF的强子量能器

  (新葡萄娱乐在线网站科技处制作 资料来自中国大百科等)


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