粒子識別技術

基本含義

粒子識別技術還有廣義的含義。例如，在反應堆中測量中子通量時，中子在電離室或裂變室中產生的信號幅度遠大於γ射線的信號幅度，在採取措施避免γ脈衝堆積後，用幅度甄別的方法即可將γ射線地干擾排除。當採用有機閃爍體測量中子時，也可利用中子與γ射線在閃爍體中產生螢光衰落時間的不同，用波形甄別電路對中子和γ射線進行分辨。在高能物理實驗中的事例判選系統，在一定意義上也可認為是粒子識別技術。在實驗核物理中，往往需要確定入射粒子的種類，以便對各種核反應機制和核結構進行研究。

主要內容

在多數情況下，當一個重帶粒子轟擊一個特定的靶核時，其反應產物是很複雜的，而且它們往往具有類似的性質,如α 粒子與3He核，質子與氚核、氚核等。它們與探測介質作用的機制是相同的，無法用一般的測量技術區分，必須根據其原子序數和質量數的不同進行分選。這就是粒子識別技術的主要內容。

常用方法

粒子識別技術常用的有測量能量損失率、飛行時間和磁譜儀三種方法。

能量損失率測量

當粒子穿過靈敏層很薄的全耗盡型探測器時,其能量損失率dE/dx（即通過一定距離的能量損失）、總能量E與粒子質量M、原子序數Z有如下關係，即

這時，可將全耗盡型探測器與測量剩餘能量的探測器排成一線,粒子穿過全耗盡型探測器後,其剩餘能量E′由後面的探測器吸收，即可求得粒子的總能量E。因此,這種方法也稱為望遠鏡式粒子識別系統。根據上述關係式,可將全耗盡型探測器和測量剩餘能量探測器給出的信號送到函式電路進行模擬運算,也可經幅度-數字變換器變換後由計算機進行數字計算,即可得到被測粒子的MZ2值。

粒子飛行時間測量

這是用同時測量粒子能量和它通過一定距離的飛行時間來識別粒子的方法。由於粒子質量有M=2Et2/d2的關係(式中E為入射粒子能量；t為粒子飛行一定距離d所需時間)，當用電子學方法測出粒子飛行時間t和能量E後,即可根據質量M來分辨不同粒子。也可將測量能量損失率方法與飛行時間方法結合起來，分別求出粒子的質量M及原子序數Z。這樣，可以進一步提高對粒子的分辨能力。

磁譜儀方法

帶電粒子在磁場中的偏轉有如下關係式：　E=(Bρ)2Z2/(2M)式中ρ為偏轉軌道的曲率半徑；B為磁場強度。因此，當固定B時,並在磁譜儀的聚焦平面上放置一個位置靈敏探測器，根據探測器給出的位置信息即可得到入射粒子的位置譜,亦即ρ譜。

然後,根據上式求出Z2/（2M）值以分辨粒子。測量位置譜的電子學方法，因使用探測器的類型不同而異。對於分立型位置靈敏探測器，如多絲室就需要從每根絲上引出信號，並各有其單獨的一套記錄電路。這種方法的位置分辨主要由多絲室的絲距所決定。

為了簡化電路,有些多絲室則採用延遲線讀出的形式,根據讀出信號的延遲時間確定入射粒子的位置。對於連續型位置靈敏探測器，如電阻絲正比管、螺旋陰極正比室等，前者可用電荷分除法，即根據探測器陽極絲兩端同時給出脈衝幅度的分配情況確定入射粒子位置；也可用上升時間法，即用電子線路測出陽極絲兩端輸出信號上升時間的不同確定粒子位置。後者則由於螺旋陰極本身就可起延遲線作用而用延遲線法讀出。