出版日期：2015年1月

出版社：中国科学技术大学出版社

正文页码：524页（16开）

字数：674千

定价：78.00元

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【内容简介】

粒子探测器中的探测技术范围极为广阔，它取决于测量的目的.每一种物理现象都可能作为某一粒子探测器的物理原理.基本粒子需要通过不同的方法加以鉴别，对相关的物理量如时间、能量、空间坐标等等必须进行测量.粒子物理需要利用多功能的装置以及精细的实验设备对这些物理量进行精度极高的测量.根据不同的测量目的，需要利用不同的效应.不同的探测器可以覆盖极低能量（μeV,微电子伏）到宇宙线中才能观测到的极高能量的能量测定.

本书阐述高能物理和粒子天体物理实验仪器当前最新的发展水平，包括径迹探测器、量能器、粒子鉴别、中微子探测器、动量测量、电子学和数据分析.本书还讨论了这些探测器在其他领域，如核医学、辐射防护和环境科学中的近期应用.每一章后面都附有习题，并提供了相关的启发性材料，可作为粒子物理研究生和研究人员的有用参考.

Claus Grupen是德国Siegen大学物理系教授,是PLUTO国际合作组的一员，由于与他人独立且同时确认了胶子的存在，曾荣获1995年欧洲物理学会颁发的高能和粒子物理特别奖.

Boris Shwartz是俄罗斯Budker核物理研究所的资深研究员.他在若干项目的探测器研发和建造中作出了贡献，包括KEDR和CMD2探测器，以及WASA和Belle实验.

【第一译者简介】

朱永生，中国科学院高能物理研究所研究员。1964年，毕业于中国科学技术大学原子核物理和工程系。1964年，工作于中国科学院原子能研究所。1973年，工作于中国科学院高能物理研究所至今。作为访问学者，参加Mark-J,D0,CMS等国际合作组的研究工作数年。长期参加北京正负电子对撞机北京谱仪的物理研究工作。现任《中国物理C》期刊副主编，《中国科学G》期刊副主编。

【图书特色】

①“十二五”国家重点图书出版规划项目

②物理学名家名作译丛

③原书由剑桥大学出版社出版

④从最古老的探测器到最先进的探测器

⑤与探测器相关的电子学

⑥从获取原始数据到获得最终实验结果

⑦粒子探测器的广泛应用 

译者的话(1)

第2版序(3)

第1版序(5)

导言(1)

第1章 粒子、辐射与物质的相互作用(4)

1.1 带电粒子的相互作用(5)

1.1.1 电离和激发导致的能量损失(6)

1.1.2 沟道效应(12)

1.1.3 电离产额(14)

1.1.4 多次散射(17)

1.1.5 轫致辐射(18)

1.1.6 直接电子对产生(21)

1.1.7 光核作用导致的能量损失(21)

1.1.8 总能量损失(21)

1.1.9 带电粒子的能量射程关系(23)

1.1.10 同步辐射损失(26)

1.2 光子的相互作用(27)

1.2.1 光电效应(28)

1.2.2 康普顿效应(29)

1.2.3 对产生(31)

1.2.4 光子吸收总截面(32)

1.3 强子的强相互作用(35)

1.4 气体中的漂移和扩散(36)

习题1(41)

参考文献(42)

第2章 探测器的本征性质(48)

2.1 分辨率和基本统计性质(48)

2.2 特征时间(52)

2.3 死时间修正(53)

2.4 偶然符合(54)

2.5 效率(55)

习题2(57)

参考文献(58)

第3章 辐射测量单位和辐射源(59)

3.1 辐射测量单位(59)

3.2 辐射源(63)

习题3(66)

参考文献(67)

第4章 加速器(68)

习题4(72)

参考文献(73)

第5章 用于粒子探测的主要物理现象和基本的计数器类型(74)

5.1 电离计数器(74)

5.1.1 无放大功能的电离计数器(74)

5.1.2 正比计数器(79)

5.1.3 盖革计数器(85)

5.1.4 流光管(86)

5.2 液体电离计数器(89)

5.3 固体电离计数器(90)

5.4 闪烁计数器(98)

5.5 光电倍增管和光电二极管(105)

5.6 切伦科夫计数器(113)

5.7 穿越辐射探测器(TRD)(117)

习题5(119)

参考文献(120)

第6章 历史上的径迹探测器(130)

6.1 云室(130)

6.2 气泡室(132)

6.3 流光室(135)

6.4 氖闪光管室(137)

6.5 火花室(138)

6.6 核乳胶(140)

6.7 银卤化物晶体(141)

6.8 X射线胶片(142)

6.9 热释光探测器(143)

6.10 辐射光致发光探测器(144)

6.11 塑料探测器(144)

习题6(145)

参考文献(146)

第7章 径迹探测器(151)

7.1 多丝正比室(151)

7.2 平面漂移室(155)

7.3 圆柱形丝室(159)

7.3.1 圆柱形正比室和漂移室(160)

7.3.2 放射形(Jet)漂移室(164)

7.3.3 时间投影室(TPC)(166)

7.4 微结构气体探测器(169)

7.5 半导体径迹探测器(171)

7.6 闪烁光纤径迹室(174)

习题7(176)

参考文献(176)

第8章 量能器(185)

8.1 电磁量能器(185)

8.1.1 电子光子级联(185)

8.1.2 均质量能器(191)

8.1.3 取样量能器(195)

8.2 强子量能器(199)

8.3 量能器的刻度和监测(206)

8.4 低温量能器(208)

习题8(212)

参考文献(213)

第9章 粒子鉴别(219)

9.1 带电粒子鉴别(220)

9.1.1 飞行时间计数器(220)

9.1.2 利用电离损失鉴别粒子(223)

9.1.3 利用切伦科夫辐射鉴别粒子(226)

9.1.4 穿越辐射探测器(230)

9.2 量能器鉴别粒子(232)

9.3 中子探测器(235)

习题9(238)

参考文献(239)

第10章 中微子探测器(245)

10.1 中微子源(245)

10.2 中微子反应(247)

10.3 中微子探测的历史(248)

10.4 中微子探测器(248)

习题10(258)

参考文献(259)

第11章 动量测量和μ子探测(262)

11.1 固定靶实验磁谱仪(263)

11.2 专用磁谱仪(269)

习题11(273)

参考文献(274)

第12章 老化和辐照效应(276)

12.1 气体探测器中的老化效应(276)

12.2 闪烁体的耐辐照性(281)

12.3 切伦科夫计数器的耐辐照性(283)

12.4 硅探测器的耐辐照性(284)

习题12(285)

参考文献(286)

第13章 通用探测器实例：Belle(289)

13.1 Belle子探测器(290)

13.1.1 硅顶点探测器(SVD)(291)

13.1.2 中心漂移室(CDC)(292)

13.1.3 气凝胶切伦科夫计数器系统(ACC)(295)

13.1.4 飞行时间计数器(TOF)(296)

13.1.5 电磁量能器(ECL)(299)

13.1.6 KL和μ子探测系统(KLM)(303)

13.2 粒子鉴别(304)

13.3 数据获取电子学和触发系统(306)

13.4 亮度测量和探测器性能(310)

习题13(311)

参考文献(312)

第14章 电子学(314)

14.1 引言(314)

14.2 系统示例(315)

14.3 探测限制(319)

14.4 探测器信号的获取(320)

14.4.1 信号积分(321)

14.5 信号处理(324)

14.6 电子学噪声(325)

14.6.1 热噪声(约翰孙噪声)(326)

14.6.2 散粒噪声(327)

14.7 信噪比与探测器电容的关系(327)

14.8 脉冲成形(328)

14.9 探测器和前端放大器的噪声分析(330)

14.10 时间测量(335)

14.11 数字电子学(337)

14.11.1 逻辑单元(337)

14.11.2 传输延迟和功耗(339)

14.11.3 逻辑阵列(340)

14.12 模拟数字转换(341)

14.13 时间数字转换器(TDC)(344)

14.14 信号传输(345)

14.15 干扰和拾取(347)

14.15.1 干扰拾取机制(347)

14.15.2 补救技术(349)

14.16 结论(350)

习题14(351)

参考文献(352)

第15章 数据分析(353)

15.1 引言(353)

15.2 探测器原始数据的重建(354)

15.3 分析面临的挑战(356)

15.4 分析模块(357)

15.4.1 带电粒子径迹(358)

15.4.2 能量重建(361)

15.4.3 夸克喷注(362)

15.4.4 稳定粒子鉴别(363)

15.4.5 次级顶点和不稳定粒子的重建(363)

15.5 分析组分(365)

15.5.1 蒙特卡洛事例产生子(365)

15.5.2 探测器响应的模拟(366)

15.5.3 非探测器信息的分析方法(366)

15.5.4 多变量分析方法(368)

15.6 分析实例(371)

习题15(373)

参考文献(374)

第16章 粒子探测器在粒子物理以外的应用(377)

16.1 辐射相机(378)

16.2 血管造影(381)

16.3 粒子束肿瘤诊疗(385)

16.4 慢质子用于表面研究(389)

16.5 γ和中子反散射测量(390)

16.6 摩擦学(392)

16.7 放射性尘埃的同位素识别(393)

16.8 探查金字塔密室(394)

16.9 放射性衰变用作随机数产生子(396)

16.10 νe≠νμ的实验证据(398)

16.11 γ射线天文的探测器望远镜(401)

16.12 蝇眼探测器测量广延大气簇射(403)

16.13 水切伦科夫计数器寻找质子衰变(405)

16.14 放射性碳测定年代(406)

16.15 事故剂量学(407)

习题16(408)

参考文献(408)

摘要(414)

参考文献(415)

第17章 精粹汇总(416)

17.1 带电粒子和辐射与物质的相互作用(416)

17.2 探测器的本征性质(418)

17.3 辐射测量单位(419)

17.4 加速器(419)

17.5 用于粒子探测的主要物理现象和基本的计数器类型(420)

17.6 历史上的径迹探测器(420)

17.6.1 云室(420)

17.6.2 气泡室(421)

17.6.3 流光室(421)

17.6.4 氖闪光管室(421)

17.6.5 火花室(421)

17.6.6 核乳胶(422)

17.6.7 塑料探测器(422)

17.7 径迹探测器(422)

17.7.1 多丝正比室(422)

17.7.2 平面漂移室(423)

17.7.3 圆柱形丝室(423)

17.7.4 微结构气体探测器(424)

17.7.5 半导体径迹探测器(424)

17.7.6 闪烁光纤径迹室(425)

17.8 量能器(425)

17.8.1 电磁量能器(425)

17.8.2 强子量能器(426)

17.8.3 量能器的刻度和监测(426)

17.8.4 低温量能器(426)

17.9 粒子鉴别(427)

17.9.1 带电粒子鉴别(427)

17.9.2 量能器鉴别粒子(428)

17.9.3 中子探测(428)

17.10 中微子探测器(429)

17.11 动量测量(429)

17.12 老化效应(430)

17.13 通用探测器实例(430)

17.14 电子学(431)

17.15 数据分析(431)

17.16 应用(432)

第18章 习题解答(433)

参考文献(464)

附录1 基本物理常数表(467)

附录2 物理单位的定义及转换(470)

附录3 单质和复合材料的性质(472)

附录4 蒙特卡洛事例产生子(474)

附录5 衰变能级纲图(480)