Характеристики

ISBN/ISSN 978-5-7782-1232-9
Год издания 2010
Автор Онучин А.П.
Вид издания уч.НГТУ
Кафедра ЭФУиУ
Типография НГТУ
Факультет ФТФ
440 руб.

Учебник написан на основе курса лекций, который автор читает в течение многих лет магистрантам физико-технического факультета НГТУ.
Книга состоит из трех частей, посвященных теории прохождения частиц через вещество, приборам для регистрации частиц и методам обработки экспериментов. Значительная доля материала по приборам основана на новых работах, опубликованных в журналах и еще не вошедших в монографии.
Книга представляет интерес для студентов старших курсов университетов, а также для научных сотрудников, занимающихся экспериментальными исследованиями в области ядерной физики и физики элементарных
частиц.

Учебник написан на основе курса лекций, который автор читает в течение многих лет магистрантам физико-технического факультета НГТУ.
Книга состоит из трех частей, посвященных теории прохождения частиц через вещество, приборам для регистрации частиц и методам обработки экспериментов. Значительная доля материала по приборам основана на новых работах, опубликованных в журналах и еще не вошедших в монографии.
Книга представляет интерес для студентов старших курсов университетов, а также для научных сотрудников, занимающихся экспериментальными исследованиями в области ядерной физики и физики элементарных частиц.



ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие X 19
Часть I. Прохождение частиц через вещество . . . . . . . . . . . . 21
Введение X 23
Глава 1. Прохождение тяжелых частиц X 24
§ 1.1. Ионизационные потери. Формула Бете–Блоха . . . . . . . . . . . . 24
1.1.1. Вывод формулы X 24
1.1.2. Формула Бете–Блоха X 28
1.1.3. Область малых скоростей X 29
1.1.4. Область релятивистских скоростей. Эффект плотности . . . 29
1.1.5. Минимальные ионизационные потери . . . . . . . . . . . . . . 30
§ 1.2. _-электроны. Первичная и полная ионизация . . . . . . . . . . . . . 31
1.2.1. Число _-электронов. Формула Резерфорда . . . . . . . . . . . 32
1.2.2. Область малых значений энергии X 33
1.2.3. Максимальная энергия _-электронов . . . . . . . . . . . . . . 33
1.2.4. Первичная и полная ионизация X 35
§ 1.3. Флуктуации ионизационных потерь X 36
1.3.1. Флуктуации Гаусса X 37
1.3.2. Флуктуации Ландау X 37
1.3.3. Флуктуации в сверхтонких слоях X 38
§ 1.4. Связь пробег–энергия X 40
§ 1.5. Разброс пробегов X 41
§ 1.6. Многократное рассеяние X 43
1.6.1. Среднеквадратичный угол. Радиационная единица.
Формула Росси X 43
1.6.2. Теория Мольера, формула Росси с коррекцией . . . . . . . . . 47
1.6.3. Функции распределения по углу X 48
1.6.4. Поперечное смещение X 49
Глава 2. Прохождение электронов через вещество . . . . . . . . . . 52
§ 2.1. Особенности ионизационных потерь,
многократного рассеяния, пробега X . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .  52
§ 2.2. Тормозное излучение электронов. Теория Бете–Гайтлера . . . . . . 53
2.2.1. Процесс X 53
2.2.2. Спектр излучения X 53
2.2.3. Потери энергии на излучение. Критическая энергия.
Радиационная единица X 55
2.2.4. Угловое распределение -квантов X 56
2.2.5. Флуктуации потерь энергии на излучение . . . . . . . . . . . 56
Глава 3. Прохождение -квантов через вещество . . . . . . . . . . . 58
§ 3.1. Особенности прохождения нейтральных
частиц через вещество . . 58
§ 3.2. Фотоэффект X 59
3.2.1. Процесс X 59
3.2.2. Сечение. Зависимость от энергии X 59
3.2.3. Угловое распределение электронов X 60
§ 3.3. Эффект Комптона X 61
3.3.1. Процесс. Полное сечение X 61
3.3.2. Энергетическое и угловое распределение
рассеянных -квантов 61
3.3.3. Энергетическое и угловое распределение электронов . . . . . 63
§ 3.4. Рождение пар X 64
3.4.1. Процесс X 64
3.4.2. Порог реакции X 64
3.4.3. Коэффициент поглощения X 66
3.4.4. Распределение энергии между электроном и позитроном . . . 66
3.4.5. Угловое распределение электронов X 67
§ 3.5. Суммарный коэффициент поглощения -квантов . . . . . . . . . . . 67
Глава 4. Электромагнитные ливни X 69
§ 4.1. Качественная картина X 69
§ 4.2. Теория X 70
§ 4.3. Экспериментальные методы X 71
4.3.1. Камера Вильсона в магнитном поле X 71
4.3.2. Эксперименты Хофштадтера X 71
§ 4.4. Метод Монте-Карло X 71
Глава 5. Прохождение адронов через вещество . . . . . . . . . . . . . 73
§ 5.1. Виды взаимодействий X 73
§ 5.2. Лептоны X 74
§ 5.3. Кварки. Адроны X 75
§ 5.4. Протон. Ядерный пробег X 76
§ 5.5. _-мезон. Ядерный пробег X 77
§ 5.6. Нейтрон X 77
5.6.1. Основные свойства нейтрона X 77
5.6.2. Классификация нейтронов X 78
5.6.3. Реакции с нейтронами X 78
Часть II. Приборы для регистрации ядерных частиц . . . . . . . 81
Глава 6. Сцинтилляционные счетчики X 83
§ 6.1. История развития метода X 83
§ 6.2. Принцип работы X 84
§ 6.3. Сцинтилляторы. Основные свойства X 86
6.3.1. Конверсионная эффективность X 86
6.3.2. Отношение _ _ X 86
6.3.3. Время высвечивания X 87
6.3.4. Классификация сцинтилляторов
Механизм сцинтилляций . 87
§ 6.4. ФЭУ X 91
6.4.1. Фотокатод X 91
6.4.2. Динодная система X 91
6.4.3. Шумы фотоумножителей X 95
6.4.4. ФЭУ в магнитном поле X 96
6.4.5. Схемы включения ФЭУ X 97
§ 6.5. Амплитудное разрешение X 97
6.5.1. Определение X 97
6.5.2. Флуктуации каскадного процесса X 98
6.5.3. Флуктуации в случае да-нет X 98
6.5.4. Флуктуации коэффициента усиления ФЭУ . . . . . . . . . . . 99
6.5.5. Идеальная сцинтилляционная линия . . . . . . . . . . . . . . 100
6.5.6. Энергетическое разрешение ФЭУ X 101
6.5.7. Форма импульса напряжения на выходе ФЭУ . . . . . . . . . 102
6.5.8. Выбор оптимальной ��-цепочки X 104
§ 6.6. Временное разрешение сцинтилляционного счетчика . . . . . . . . . 105
6.6.1. Определение X 105
6.6.2. Время высвечивания сцинтиллятора . . . . . . . . . . . . . . 105
6.6.3. Время сбора света X 107
6.6.4. ФЭУ. Основные эффекты X 109
6.6.5. Дискриминаторы X 112
6.6.6. Времяпролетные системы X 112
Глава 7. Черенковские детекторы X 116
§ 7.1. Открытие явления X 116
§ 7.2. Природа явления X 116
§ 7.3. Основные свойства черенковского излучения . . . . . . . . . . . . . 117
7.3.1. Черенковский угол. Дисперсия X 117
7.3.2. Интенсивность излучения X 117
7.3.3. Поляризация X 119
§ 7.4. Типы черенковских детекторов X 120
§ 7.5. Пороговые счетчики X 120
7.5.1. Принцип работы X 120
7.5.2. Водяные счетчики X 120
7.5.3. Газовые счетчики X 122
7.5.4. Аэрогелевые счетчики X 123
§ 7.6. Дифференциальные счетчики X 124
7.6.1. Счетчики с малым телесным углом X 124
7.6.2. Счетчик Фитча X 124
§ 7.7. Детекторы черенковских колец (ДЧК) X 125
7.7.1. Принцип работы X 125
7.7.2. ДЧК детектора CLEO X 126
7.7.3. DIRC X 126
7.7.4. FARICH X 128
Глава 8. Ионизационные камеры. Пропорциональные камеры.
Счетчик Гейгера–Мюллера X 130
§ 8.1. Общий принцип работы X 130
§ 8.2. Скорость дрейфа ионов и электронов X 130
§ 8.3. Рекомбинация X 132
§ 8.4. Интегрирующие ионизационные камеры X 133
8.4.1. Ток от космических частиц X 133
8.4.2. Токи утечки. Охранное кольцо X 134
8.4.3. Методы измерения малых токов X 134
8.4.4. Область применения X 135
§ 8.5. Импульсные ионизационные камеры X 135
8.5.1. Картина тока и теорема Рамо–Шокли . . . . . . . . . . . . . 135
8.5.2. Камера с сеткой Фриша X 137
§ 8.6. Пропорциональные счетчики X 137
8.6.1. Принцип работы X 137
8.6.2. Коэффициент газового усиления X 138
8.6.3. Форма импульса тока X 139
8.6.4. Амплитудное разрешение X 140
§ 8.7. Многопроволочные пропорциональные камеры . . . . . . . . . . . . 140
8.7.1. Принцип работы X 140
8.7.2. Наводка на соседней проволочке X 141
8.7.3. Проблемы натяжения проволочек X 141
8.7.4. Пространственное разрешение X 142
§ 8.8. Индукционные пропорциональные камеры . . . . . . . . . . . . . . 143
8.8.1. Принцип работы X 143
8.8.2. Камеры с линией задержки X 144
8.8.3. Измерение амплитуд на полосках на катодной плоскости . . 144
8.8.4. Пространственное разрешение. Кластерный эффект . . . . . 144
§ 8.9. Дрейфовые камеры X 145
8.9.1. Принцип работы X 145
8.9.2. Пространственное разрешение X 145
§ 8.10. Основные варианты дрейфовых камер X 146
§ 8.11. Измерение продольной координаты X 148
§ 8.12. Времяпроекционные камеры X 149
§ 8.13. Микростриповые камеры X 150
§ 8.14. Дрейфовые камеры типа ГЭУ (GEM) X 151
§ 8.15. Счетчик Гейгера–Мюллера X 151
Глава 9. Искровые камеры. Искровые счетчики . . . . . . . . . . . . 154
§ 9.1. Принцип работы искровой камеры X 154
§ 9.2. Картина искрового пробоя X 154
§ 9.3. Способы съема информации X 155
§ 9.4. Стримерные искровые камеры X 157
§ 9.5. Искровые счетчики с локализованным разрядом . . . . . . . . . . . 157
Глава 10. Полупроводниковые детекторы X 160
§ 10.1. Детекторы на основе твердых тел X 160
§ 10.2. Основные свойства полупроводников. Зонная теория . . . . . . . . 160
§ 10.3. Полупроводниковый счетчик X 162
§ 10.4. Детекторы с ��–��-переходом X 163
§ 10.5. Энергетическое разрешение X 164
§ 10.6. Пространственное разрешение X 165
§ 10.7. Современное состояние полупроводниковых детекторов . . . . . . . 165
Глава 11. Принцип работы ядерных фотоэмульсий, камер Вильсона,
пузырьковых камер X 168
§ 11.1. Ядерная фотоэмульсия X 168
§ 11.2. Камеры Вильсона X 169
§ 11.3. Пузырьковые камеры X 171
Глава 12. Методы измерения энергии частиц X 175
§ 12.1. Измерение по пробегу X 175
§ 12.2. Магнитные спектрометры X 175
12.2.1. Принцип метода X 175
12.2.2. Малый угол поворота X 176
12.2.3. Спектрометр с 180∘-фокусировкой X 177
12.2.4. Парный магнитный спектрометр X 177
§ 12.3. Счетчики полного поглощения (калориметры) . . . . . . . . . . . . 178
12.3.1. Идея метода X 178
12.3.2. Счетчик типа «сэндвич» X 179
12.3.3. Счетчики с гомогенным радиатором X 180
12.3.4. Точность измерения координаты -кванта . . . . . . . . . . . 181
Часть III. Статистика в ядерных экспериментах . . . . . . . . . . . 183
Глава 13. Интервал времени между событиями. Закон Пуассона . . 185
§ 13.1. Закон распределения интервалов времени между событиями . . . . 185
§ 13.2. Закон Пуассона X 187
§ 13.3. Дисперсия для закона Пуассона X 189
§ 13.4. Закон Гаусса X 190
Глава 14. Мертвое время. Случайные совпадения . . . . . . . . . . . . 192
§ 14.1. Мертвое время приборов. Просчеты X 192
14.1.1. Два типа мертвого времени приборов . . . . . . . . . . . . . . 192
§ 14.2. Методы измерения мертвого времени X 194
14.2.1. Два источника X 194
14.2.2. Известное изменение загрузки X 194
§ 14.3. Использование пересчетных схем для уменьшения просчетов . . . . 194
§ 14.4. Случайные совпадения в схемах совпадения . . . . . . . . . . . . . . 195
Глава 15. Метод максимального правдоподобия . . . . . . . . . . . . . 196
§ 15.1. Обработка эксперимента X 196
§ 15.2. Ошибки измерений. Первая магическая формула . . . . . . . . . . . 197
§ 15.3. Закон Пуассона X 197
§ 15.4. Метод наименьших квадратов X 198
§ 15.5. Планирование эксперимента. Вторая магическая формула . . . . . 199
Глава 16. Биномиальное распределение X 202
Глава 17. Сравнение эксперимента с теорией. Метод _2 Пирсона . 204
§ 17.1. Метод _2 X 204
§ 17.2. Сравнение эксперимента с двумя теориями . . . . . . . . . . . . . . 205
§ 17.3. Учет фона X 206
§ 17.4. Случай малой статистики X 207
Предметный указатель X 208
Именной указатель X 218

Данные подготавливаются.

Вернуться к списку