基于粒子源的颗粒物探测器研究
可吸入颗粒物自动监测仪器研究进展
的检测设备 ， 利于促进我 国环境科学技术进 步 。 有
本文 通过分 析空 气质 量 自动监 测系统 中可吸入 粒 物 自动监测 情况 ，监 测原 理和所 用仪 器 设备 的 特点 和存 在的 问题 ，对 比介绍 由华南 师范 大学 物理
’电信工 程学 院研 制 的 “ Ｊ— 型 大气 颗粒 物 浓度 ｊ Ｄ３ １
（ 广州市环境保护局 ，广州 摘 要 ５ ０ ３ ； 华南 师范大学物理与电信工程学院 ，广州 １００ ５ ００ ） １０ ６
文章介绍 了 目前空气质量 自动监测系统 中可吸 入颗粒物监测使用的仪器设备 ， 及其检 测原理 和性能 ， 着重介绍 了
可 吸 人 颗粒 物 颗 粒 物 检测 仪 Ｄ ３ １型 Ｊ— 研 究 进 展
颗 粒 物 常 用 的监 测 仪 器 有 ： 射 线 检 测 仪 、 ３ ／ 眶
电晶振 法检测 仪 、光 散射 型检 测仪 和锥 震微 天平 法 伶测仪 ， 其检测 原理 和性 能如 下 ：
｛ １ 射 线检测 仪［ ’ 卅
压 电 晶振 法 检测 仪 的核 心 部分 是 静 电 采样 室 ，
理 。 以 ３ １ 型压 电天 平式 数字 榆洲 仪 为例 器灵 ５ １
敏 度可达 ００ ５￣ ／ ｚ 缺 点是 是需 要定 期 清洗 英 ． ０ ｇＨ 。
在空气 质量 自动监 测 系统 中 ，常用 射线 检测 ｆ 监测颗粒 物 ，其原 理是 根据射 线 衰减 大小作 相关
浓度 测量 ；通 过分别 测量 未采 颗粒 物滤 带和采 颗 物滤 带对 射线 吸收 程度 的差 异来 测量 空气 中颗
圈 ２ 石 英 晶体 飘尘 测 定 仪 工 作 原 理
图３ Ｒ Ｐ公 司 的 Ｔ ＯＭ１ ０ ａ型检 测 仪 Ｅ ４０
核物理实验中的新型探测器技术
核物理实验中的新型探测器技术在当今的科学研究领域，核物理实验一直占据着重要的地位。
而在这些实验中，探测器技术的不断发展和创新更是推动核物理研究取得重大突破的关键因素之一。
新型探测器技术的出现，为我们更深入地理解核物理现象、探索微观世界的奥秘提供了强大的工具。
核物理实验的目的通常是研究原子核的结构、性质以及核反应过程等。
为了实现这些目标，探测器需要具备高精度、高灵敏度、高分辨率以及能够在复杂环境下稳定工作等特性。
传统的探测器，如气体探测器、闪烁探测器等，虽然在过去的研究中发挥了重要作用，但随着科学研究的不断深入，其性能逐渐难以满足日益增长的需求。
近年来，一系列新型探测器技术应运而生，为核物理实验带来了新的机遇。
其中，半导体探测器凭借其出色的性能成为了研究的热点之一。
半导体探测器通常由半导体材料制成，如硅、锗等。
与传统探测器相比，半导体探测器具有更高的能量分辨率和空间分辨率。
这使得它能够更精确地测量入射粒子的能量和位置信息，对于研究微观核物理过程具有重要意义。
例如，在粒子能量测量方面，半导体探测器能够分辨出能量相差极小的粒子，从而为研究原子核的能级结构提供更为准确的数据。
在位置测量方面，通过采用先进的制造工艺，可以将探测器的像素尺寸做到极小，实现对粒子入射位置的高精度定位，有助于研究核反应的微观机制。
另外，超导探测器也是一种具有巨大潜力的新型探测器技术。
超导材料在低温下会表现出零电阻特性，基于这一特性制成的超导探测器具有极高的灵敏度。
其中，超导隧道结探测器和超导转变边缘传感器是常见的类型。
超导隧道结探测器通过测量超导结两端的电流变化来探测入射粒子。
由于其灵敏度极高，能够探测到极其微弱的信号，因此在暗物质探测、中微子探测等领域具有重要应用前景。
超导转变边缘传感器则利用超导材料在临界温度附近电阻急剧变化的特性来实现对粒子的探测。
它在测量低能粒子和微弱信号方面具有显著优势，为核物理实验中的精细测量提供了可能。
FY-1C卫星空间粒子成分监测器及其探测结果
FY-1C卫星空间粒子成分监测器及其探测结果王世金;朱光武;梁金宝;张微;李保权;舒伟民【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2001(018)002【摘要】简要介绍了FY-1C星空间粒子成分监测器的任务目标、工作原理、创新特色及在轨探测结果。
空间粒子成分监测器用于卫星轨道空间的带电粒子辐射监测，为卫星的在轨安全和抗辐射加固设计服务。
监测器在世界上首次实现用1套传感器完成对高能电子、质子、α粒子至铁离子的全成分监测，使我国首次获得了870 km高太阳同步轨道全空间的各种重离子分布、质子能谱分布和电子通量分布，捕捉到大量的地磁暴和太阳质子事件，获得一批重要的探测成果。
【总页数】5页(P24-28)【作者】王世金;朱光武;梁金宝;张微;李保权;舒伟民【作者单位】中国科学院空间科学与应用研究中心,;中国科学院空间科学与应用研究中心,;中国科学院空间科学与应用研究中心,;中国科学院空间科学与应用研究中心,;中国科学院空间科学与应用研究中心,;上海航天技术研究院509所,【正文语种】中文【中图分类】V520.6【相关文献】1.让科学目标牵引中国空间科学卫星研制取得不断成功——暗物质粒子探测卫星工程总师艾长春专访 [J],2.实践四号卫星静态单粒子事件监测器探测结果初步分析 [J], 王丽君3.FY-1C/D极轨气象卫星空间粒子成分监测器及其在轨探测结果 [J], 王世金4.风云一号C星空间粒子成分探测器及SAA区粒子辐射实测分析 [J], 李保权;朱光武;王世金;梁金宝;王春琴5.暗物质卫星“悟空”发布第三批科学成果标志我国在空间高能粒子探测方面已跻身世界最前列 [J], 王珏玢因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
粒子对撞中的暗物质探测技术
粒子对撞中的暗物质探测技术随着科学技术的不断进步，人类对宇宙的认识也在不断拓展。
暗物质是宇宙中的一种神秘存在，它不会与电磁波相互作用，因此无法直接观测到。
然而，通过粒子对撞实验，科学家们找到了一种探测暗物质的新方法。
粒子对撞实验是一种通过加速器将粒子加速到极高速度，然后让它们相互碰撞的实验。
这种实验可以模拟宇宙大爆炸后的早期宇宙条件，从而帮助科学家们研究宇宙的起源和演化。
在这些实验中，科学家们利用粒子对撞产生的高能粒子来寻找暗物质的蛛丝马迹。
在粒子对撞实验中，暗物质的存在可以通过其与普通物质之间的微弱相互作用来揭示。
一种常用的探测暗物质的方法是利用粒子对撞中产生的高能中微子。
中微子是宇宙中一种几乎没有质量、几乎不与其他粒子相互作用的粒子。
由于其特殊的性质，中微子可以穿过地球和其他物体，因此可以被用来观测远离地球的天体。
通过粒子对撞实验，科学家们可以产生大量的高能中微子，并利用探测器来测量它们的能量和轨迹。
当中微子穿过探测器时，它们与探测器中的物质发生微弱的相互作用，这些相互作用会留下微小的能量沉积和轨迹。
通过分析这些能量沉积和轨迹，科学家们可以推断出中微子的性质和来源。
然而，由于中微子与物质之间的相互作用非常微弱，探测暗物质的过程也变得异常困难。
为了提高探测的灵敏度，科学家们不断改进探测器的设计和性能。
他们使用了高纯度的物质作为探测器的材料，以减少背景噪声的干扰。
同时，他们还开发了高精度的电子学系统和数据分析方法，以提高信号的探测效率和准确性。
除了利用中微子，科学家们还在粒子对撞实验中使用其他粒子来探测暗物质。
例如，他们可以利用粒子对撞中产生的高能光子来寻找暗物质的信号。
光子是电磁辐射的基本粒子，可以通过探测器来测量其能量和方向。
通过分析光子的能谱和分布，科学家们可以寻找与暗物质相关的特殊能谱和空间分布。
此外，科学家们还在粒子对撞实验中使用了其他粒子探测技术，如重离子和中子。
这些粒子可以与暗物质发生不同的相互作用，从而提供了不同的探测途径。
基于蒙特卡罗粒子定位的堆外探测器响应研究
来 自靠 近 探 测 器 的 ３层 组 件 ， 因此 这 ３ 层 组 件 中的 通 量 对 堆 外 探 测 器 的计 数 影 响 最 大 。最 外 层 组 件 、 次 外 层 组 件 和 第 ３层 组 件 对 探 测 器 的 贡 献 度 分 别 约 为 ７ ７ 、 ２ Ｏ 、 ３ ， 该 结果受通量分 布影响较小 ， 说明 空 间效 应 在 各 组 件 对 探 测 器 的 贡 献 度 问 题 中 占主 要 作 用 。 关键词 ： 粒子定位 ； 蒙特卡罗方法 ； 堆外 探 测 器 响应 ； 空 间 效 应
齐 敏， 余纲林， 徐 琪， 王 侃
（ 清华大学 工程物理系 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ４ ）
摘要 ： 通过 堆外 探 测 器 的读 数 反 演 堆 芯 内 的 通 量 分 布 情 况 ， 通 常需 了解 堆 芯 内 各 部 分 对 探 测 器 的 贡 献
度 。本 文 介 绍 了 一 种 新 方 法 来研 究 堆 芯 内 各部 分对 探 测 器 的贡 献 情 况 ， 通 过 编 写 蒙 特 卡 罗 程 序 实 现 中
ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｃ ｏ ｒ ｅ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ
ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｅ ｘ － ｃ ｏ ｒ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ Ｓ ｓ ｄ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ． Ａ ｎ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ
高能粒子探测器中的能量与位置测量技术研究
高能粒子探测器中的能量与位置测量技术研究引言：高能粒子探测器是研究宇宙射线、粒子物理以及其他高能理论的重要工具。
而其中的能量与位置测量技术则是保证探测器能够准确测量粒子能量和位置的关键。
本文将深入探讨高能粒子探测器中的能量与位置测量技术的研究进展。
一、能量测量技术能量测量是高能粒子探测器中最为重要的任务之一。
探测器中通常使用能量沉积来测量粒子的能量，而能量沉积通常通过探测器材料中的电离、激发来实现。
这种方法可以将粒子的能量转化为可量化的电信号。
1.1 闪烁体探测器闪烁体探测器是一种常用的能量测量技术，它的原理是通过粒子的能量沉积使闪烁体发光，再通过光电倍增管等光电转换器件将光信号转换为电信号。
这种方法具有高效率、高灵敏度等优点，广泛应用于核物理、粒子物理等领域。
1.2 半导体探测器半导体探测器是另一种常用的能量测量技术，它利用半导体材料的能带结构来实现能量测量。
当粒子穿过半导体时，会形成电子空穴对，进而产生电荷。
通过测量电荷的数量和分布，可以确定粒子的能量。
相比于闪烁体探测器，半导体探测器具有更高的能量分辨率和更好的线性响应特性。
1.3 氢气泡箱探测器氢气泡箱探测器是一种新型的能量测量技术，其原理是通过氢气中的离子化作用测量粒子的能量。
当高能粒子穿过氢气箱时，会离子化氢气分子，产生大量的离子和电子，从而形成微小的气泡。
通过测量气泡的数量和大小，可以间接地确定粒子的能量。
由于氢气泡箱探测器具有极高的灵敏度和能量分辨率，正在得到越来越广泛的应用。
二、位置测量技术位置测量是高能粒子探测器中的另一个关键任务。
通过准确测量粒子的位置，可以分析其路径、轨迹以及相互作用。
目前，常用的位置测量技术主要分为4种：2.1 多丝比例计数管多丝比例计数管是一种经典的位置测量技术，它利用像平面和比例室构成的多丝结构来测量粒子的位置。
当粒子穿过多丝结构时，会在丝上产生电离，形成电子云。
通过测量不同丝上的电离情况，可以确定粒子的入射位置。
高能粒子的探测与分析
高能粒子的探测与分析高能粒子，是指速度非常快、能量非常高的基本粒子，如电子、质子、中子等。
这些粒子在宇宙射线、核反应和高能实验中被产生，是天文学、物理学和核工程等领域研究的重要对象。
高能粒子的探测和分析是研究这些领域的基础，具有重要的应用价值和科学意义。
一、高能粒子的探测技术高能粒子的探测是一项复杂的技术，需要采用多种探测器和检测方法。
其中，常用的探测器有计数器、闪烁体、半导体探测器和核-磁共振探测器等。
这些探测器可用来测量粒子的路径、速度、能量和种类等信息。
计数器是最简单的探测器，其工作原理是利用气体中的电离和复合过程来测量粒子的电荷和能量。
闪烁体是利用放射性物质的辐射和光致发光效应来检测粒子的位置和能量。
半导体探测器则是使用半导体材料的半导电性质测量粒子的电荷和能量。
核-磁共振探测器则是利用核磁共振技术对粒子的自旋和磁矩进行测量，可以得到粒子的定量信息。
除了以上探测器，还有融合探测器和贝塔放射线探测器等。
这些探测器具有不同的优点和适用范围，可以根据实验需要进行选择和组合。
二、高能粒子的分类和分析高能粒子可以根据其能量级别和性质进行分类。
其中，常见的是宇宙线和强子碰撞产生的高能粒子。
宇宙线是来自宇宙深处的高能粒子，包括电子、质子、中子、重离子等多种粒子。
强子碰撞则是利用加速器将质子或重离子进行高能碰撞，产生高能宇宙射线类似的粒子流。
针对不同类型的高能粒子，可以采用不同的分析方法来研究其性质和行为。
常用的分析手段包括能谱分析、闪烁体时间测量、物理过程模拟、图像重建和数据统计分析等。
能谱分析是通过测量粒子能量和数量分布来研究其来源和能量分布规律。
闪烁体时间测量则是利用粒子在闪烁体中的光发射时间和空间位置信息来测量其速度和行径。
物理过程模拟则是通过计算机模拟物理过程来推测未知物理量。
图像重建和数据统计分析则是通过对多个探测器的数据进行统计分析和重建，从而得到更完整的信息。
三、高能粒子的应用领域高能粒子的探测和分析在基础科学研究和应用领域具有广泛的应用和重要的作用。
CR-39探测器对α粒子入射角度和能量响应的实验研究
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第４ 卷增 刊 ２２０ 年９ ０源自 月原子能
科
学
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Ｃ 一９探 测器 对 ．粒 子入射 角 度 Ｒ３ ） 【 和 能 量 响应 的 实验研 究
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ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔａ ｄ ｃ ｍ ｐ ｒｓ ｎ ｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｔｅ ｎ ｄｆ ｅ ｅ ｔ ｉｒ ｄ ａ ｉ ｎ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ． ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｎ ｏ ａ ｉｏ ｆｔ ｅ ｔ ａ ｋ ｄ ｎ ｉｉ ｓ ｉ ｉ ｒ ｎ ｒ ａ ｉｔ ｏ ｄ ｔ ｓ ｆ ｏ ｏ
约 为 ０ ５Ｍｅ 对 入 射 角 度 响 应 的上 限约 为 ７ 。 研 究 结 果 可 为 优 化 设 计 测 氡 的扩 散 杯 （ ） 提 高 其 ． Ｖ， Ｏ 。本 瓶 、 对 氡 的探 测效 率 等提 供 科 学 的 指 导依 据 。
关键 词 ： Ｒ ３ Ｃ －９探 测 器 ； 粒 子 ； ｄ 角度 响应 ； 能量 响应 ； 氡
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基于粒子源的颗粒物探测器研究
实时监测大气颗粒物数量粒度分布和固定污染源烟尘浓度是环保大气污染监测的重要内容。
为设计大气颗粒物和固定污染源烟尘的探测器系统,本论文开展了粒子源荷电器和粒度分级器的研究与设计,并以此为基础,设计了大气颗粒物的主动式（抽气式）探测器系统;基于粒子源荷电器的研究与设计,研制并测试了固定污染源烟尘的被动式（无动力）探测器系统。
为利用同位素技术研制颗粒物实时测量装置奠定了基础。
为设计粒子源荷电器,开展了颗粒物扩散荷电理论及荷电器结构和参数的研究。
根据理论计算及计算流体动力学模拟（ANSYS Fluent）,粒子源荷电器的结构及参数为:结构主体是长为8cm、直径为5cm的圆筒,进气口段采用扩张角度小于15<sup>o</sup>的圆滑曲线渐扩,粒子源为总活度小于10<sup>4</sup>Bq的<sup>241</sup>Amα源,将α源均匀地布置于圆筒中间位置处,荷电器内离子浓度约为2.5×10<sup>12</sup>/m<sup>3</sup>,气体采样流量应小于3L/min。
为设计粒度分级器,利用ANSYS Fluent软件,开展了对分级器内流场分布、电场分布及荷电颗粒物运动轨迹的模拟研究。
模拟结果显示,流场为层流,流场和电场沿分级器中心轴对称分布,颗粒物的轴向运动距离随其电迁移率的增加而减小。
分级器的长度越长、流速越低、电压越高时,其可测的粒径范围也就越大,提高流速和降低电压可以缩小测量的粒径范围,同时提高粒径分辨率。
在粒子源荷电器和粒度分级器的研究及设计基础上,设计了主动式探测器系统,其主要结构包括粒子源荷电器、离子阱、分流段、粒度分级器等。
基于荷电器研究,开展了被动式探测器系统的研制与测试。
被动式探测器采用与荷电器相似的结构,其设计参数为,进气口直径为8mm,当采用Ni-63β源时,源活度为
2.22?10<sup>7</sup>Bq,探测器腔体宽度为2cm。
环境温湿度、烟尘浓度影响测试结果显示,温湿度会对探测器的输出信号产生显著的影响:当温度从
34<sup>o</sup>C升高至240<sup>o</sup>C时,探测器的输出信号增加了约50%,当含湿量从6.52%增加到10.65%时,探测器的输出信号降低了约30%;探测器测量粉尘的响应值随环境粉尘浓度的增加而增加,将滤膜称重法作为对比测量,其测量值为13.5mg·m<sup>-3</sup>、26.8 mg·m<sup>-3</sup>、33.6
mg·m<sup>-3</sup>、47.5 mg·m<sup>-3</sup>、63.3 mg·m<sup>-3</sup>
时,探测器的响应值对应为16.6 mg·m<sup>-3</sup>、30.4 mg·m<sup>-3</sup>、38.1 mg·m<sup>-3</sup>、45.3 mg·m<sup>-3</sup>、53.2 mg·m<sup>-3</sup>,初步验证了被动式探测器测量粉尘浓度的可行性,为进一步研究被动式探测器奠定了基础。