固体核径迹探测器的原理和应用PDF电子书下载

第一部分基本原理和实验方法 1

第一章 绪论 1

§1.1什么是固体核径迹探测器 1

§1.2固体核径迹探测器发展简史 1

目 录 1

§1.3固体核径迹探测器的应用 6

§1.4结语 9

参考文献 9

§2.1离子在固体中沉积能量的一般描述 12

第二章辐射损伤径迹的特性和形成机制 12

§2.2辐射损伤核心区的范围 14

§2.3辐射损伤径迹的组成 17

2.3.1无机晶体中辐射损伤径迹的组成 18

2.3.2有机聚合物中辐射损伤径迹的组成 19

§2.4辐射损伤径迹的形成机制 21

2.4.1一些不太现实的机制 22

2.4.2与辐射损伤有关的各种物理量 24

2.4.3离子爆炸脉冲 26

2.4.4次级能量损失 29

2.4.5限定能量损失 33

2.4.6初级和次级辐射损伤 34

§2.5辐射损伤径迹的退火 34

2.5.1径迹退火中的活化能 34

2.5.2径迹退火的动力学 36

参考文献 40

§ 3.2化学蚀刻 45

§3.1引言 45

第三章核径迹的显示方法 45

3.2.1化学蚀刻法显示径迹的过程 46

3.2.2探测器的准备 47

3.2.3蚀刻设备 47

3.2.4影响核径迹的记录和显示的因素 48

§3.3电化学蚀刻 49

3.3.1电化学蚀刻方法 49

3.3.2电化学蚀刻设备 49

3.3.3电化学蚀刻的基本过程 51

3.3.4适于电化学蚀刻的探测器应具有的性质 55

3.3.5影响电化学蚀刻效率的因子 56

3.3.6预蚀刻的作用 78

3.3.7改良的电化学蚀刻方法 80

3.3.8水树现象 88

3.3.9电化学蚀刻法的应用 89

§3.4径迹的染色 91

3.4.1径迹染色的机制 91

3.4.2径迹染色的步骤和条件 94

3.4.3影响径迹染色的因素 96

§3.5沉淀缀饰 104

3.5.1氯化银单晶中径迹的缀饰 105

3.5.2玻璃中径迹的缀饰 108

3.5.3云母中径迹的缀饰 108

§3.6径迹变色 109

§3.7混合处理 109

参考文献 110

4.1.2固体核径迹探测器蚀刻参量的测定方法 115

4.1.1影响固体核径迹探测器蚀刻特性的因素 115

第四章化学蚀刻 115

§4.1引言 115

4.1.3蚀刻曲线 117

§4.2蚀刻条件 120

4.2.1各种固体核径迹探测器的蚀刻条件 120

4.2.2蚀刻条件与探测器性能的关系 126

4.2.3蚀刻剂 127

4.2.4蚀刻溶液温度的影响 134

4.2.5蚀刻产物的影响 138

§4.3影响探测器蚀刻特性的环境因素 144

4.3.1温度 145

4.3.2化学因素 157

4.3.3辐照和光化学因素 160

4.3.4电场 163

4.3.5机械作用 164

4.3.6存放时间 167

4.4.1显示径迹全长的方法 168

§4.4一些特殊的技术 168

4.4.2 4π立体角观测样品的制备 170

§4.5常用的探测器材料 171

4.5.1晶体 171

4.5.2玻璃 172

4.5.3塑料 173

参考文献 182

第五章径迹的观测方法 187

§5.1引言 187

5.2.1常规观测方法 188

§5.2光学显微镜观测技术 188

5.2.2增强径迹反差的方法 189

5.2.3利用光导原理照明 191

5.2.4用激光干涉仪精密测定径迹参量 193

5.2.5测定径迹密度的统计学方法 193

§5.3径迹的定位和放大 197

5.3.1化学方法 197

5.3.2光学方法 200

5.4.1电解池法 201

5.3.3电学方法 201

§5.4积分计数技术 201

5.4.2透射或散射光法 202

5.4.3粒子透射 203

5.4.4闪灼计数法 203

5.4.5机械方法 203

§5.5自动化测量技术 204

5.5.1火花计数法和击穿计数器 205

5.5.2图象分析系统 214

参考文献 222

第六章径迹蚀刻动力学 228

§6.1引言 228

§6.2一些基本概念 229

6.2.1蚀刻速率比 229

6.2.2临界角和临界厚度 231

6.2.3关于记录阈 233

6.3.1几何模型 234

§6.3各向同性探测器中，蚀刻速率比为常数时，径迹蚀坑的形成 234

6.3.2径迹参量的计算 236

§6.4各向同性探测器中，蚀刻速率比不是常数时，径迹蚀坑的形成 238

6.4.1几何模型 239

6.4.2径迹参量的计算 242

§6.5各向异性的厚探测器中，径迹蚀坑的形成 244

§6.6厚探测器中径迹蚀刻动力学公式的应用 249

6.6.2锥角 250

6.6.3径迹长度 250

6.6.1入射角 250

6.6.4蚀刻速率比 251

6.6.5探测器表面上径迹的截面 251

6.6.6径迹的轮廓 254

§6.7薄膜探测器中径迹蚀孔的形成 254

6.7.1薄膜穿孔时蚀去的厚度 256

6.7.2蚀孔的发展 256

参考文献 261

7.1.1记录效率和蚀刻效率 263

第七章核粒子的探测和识别 263

§7.1探测效率 263

7.1.2临界角与蚀刻效率 264

7.1.3裂片类核粒子的探测效率 269

7.1.4塑料探测器中，α粒子类核粒子的探测效率 271

7.1.5晶态固体核径迹探测器的探测效率 273

7.1.6蚀刻效率与蚀刻时间的关系 276

7.1.7加热对蚀刻效率的影响 278

§7.2核粒子的识别 278

7.2.1各种识别核粒子的方法 278

7.2.2对实验条件的要求 278

7.2.3探测器的标定 283

§7.3测定径迹蚀锥长度随剩余射程的变化以识别粒子 283

7.3.1 L-R关系的标定 284

7.3.2 VT-J关系和R-E关系 289

7.3.3一些问题和解决的方法 292

§7.4测量径迹轮廓以识别粒子 297

§7.5测定径迹直径以识别粒子 299

§7.6测定径迹最大可蚀刻长度以识别粒子 305

§7.7识别粒子的其他可能方法 307

7.7.1测定径迹开始出现的时间以识别粒子 307

7.7.2在电化学蚀刻过程中测定径迹蚀穿时间以识别粒子 307

§7.8影响分辨率的因素 312

7.8.1探测器的均匀度 312

7.8.2蚀刻条件 314

7.8.3观测量和观测方法 316

参考文献 318

第二部分应 用 323

第八章核物理和粒子物理 323

§8.1引言 323

§8.2裂变 324

8.2.1自发裂变 325

8.2.2裂变势垒高度 335

8.2.3光致裂变 337

8.2.5裂变能量分布 339

8.2.4三分裂 339

8.2.6裂变碎片角分布 343

§8.3重离子核反应 343

8.3.1多重裂变 343

8.3.2重离子引起的碎裂反应 352

8.3.3相对论重离子引起的核反应 356

§8.4高能散变 361

§8.5极低能带电粒子核反应 364

§8.6利用堵塞效应测定复合核寿命 365

§8.7超重元素的探索 367

§8.8粒子物理 373

8.8.1磁单极子的探索 374

8.8.2半人马座事例 374

8.8.3对撞机实验 375

参考文献 376

第九章星际空间核粒子 381

§9.1引言 381

9.2.1元素的核合成过程 387

§9.2星体中的核合成和宇宙线的起源与传播 387

9.2.2星体中核合成的模型 390

9.2.3宇宙线的起源和传播 392

§9.3宇宙线的化学成分 394

9.3.1铁以下宇宙线的化学成分 394

9.3.2超铁宇宙线 396

9.3.3宇宙线化学成分与能量的关系 412

§9.4宇宙线的同位素组成 420

9.5.1超重元素 426

§9.5一些可能的探索 426

9.5.2反物质 427

9.5.3磁单极子 429

§9.6太阳耀斑粒子 434

9.6.1低能（E？15MeV／核子）太阳耀斑粒子的电荷谱和能谱 434

9.6.2高能（E＞15MeV／核子）太阳耀斑粒子的化学组成 440

9.6.3太阳耀斑粒子的同位素组成 441

§9.7太阳风粒子 442

§9.8磁层粒子 443

参考文献 446

第十章 陨石和月球样品中的陈旧径迹 452

§10.1引言 452

§10.2主要的宇宙效应 454

10.2.1空间带电粒子的辐照效应 455

10.2.2陨石的撞击作用及其对辐照效应的制约 457

§10.3陨石和月球样品中，外源造成的径迹 459

10.3.1外源径迹的一般情况 459

10.3.2宇宙线重粒子径迹的密度和生成率 461

10.3.3宇宙线引起的裂变径迹 468

10.3.4高能散变反应中产生的径迹 470

§10.4古代宇宙线和太阳粒子 470

10.4.1地球外样品中古代宇宙线和太阳粒子的记录 470

10.4.2 VH核的通量和能谱 474

10.4.3 Z≥20核的化学组成 478

§10.5衰亡同位素的径迹 482

10.5.1陨石中的衰亡同位素记录 482

10.5.2利用244Pu和U裂变径迹研究陨石母体的冷却史 487

10.5.3月球样品中的衰亡同位素记录 488

10.6.1各种辐照年龄 489

§10.6陨石和月球样品的辐照年龄和辐照史 489

10.6.2陨石和月球岩石样品的重粒子辐照年龄 490

10.6.3陨石和月球岩石样品的散变年龄 494

10.6.4月球土壤的辐照史和辐照年龄 496

§10.7利用陈旧径迹研究陨石和月球表面的侵蚀作用 500

10.7.1消耗质量的侵蚀作用 500

10.7.2微侵蚀作用 502

10.8.1磁单极子 504

§10.8一些可能的探索 504

10.8.2古代月球磁场 505

参考文献 506

第十一章辐射剂量学 511

§11.1引言 511

§11.2中子剂量学 512

11.2.1热中子 512

11.2.2快中子和中能中子 515

11.2.3中子剂量计／能谱计 522

11.2.4一些应用的实例 524

§11.3 α粒子剂量学 526

§11.4多电荷核粒子剂量学 528

参考文献 531

第十二章裂变径迹测定年代与地球科学 535

§12.1引言 535

§12.2裂变径迹测定年代 536

12.2.1天然径迹的来源 536

12.2.2裂变径迹年龄的计算方法 537

12.2.3裂变径迹年龄的测定方法 539

12.2.4影响测定结果的外在因素 541

12.2.5退火效应的校正 545

12.2.6裂变径迹年龄的地质学意义 553

12.2.7一些应用的实例 556

§12.3核径迹技术在地球科学中的其他应用 564

12.3.1岩矿研究 564

12.3.2成矿机制的研究 566

12.3.3地质和矿藏勘察 567

12.3.4氡的迁移与地震预报 570

参考文献 572

第十三章化学元素分析和射线照相 576

§13.1化学元素分析与投影 576

13.1.1利用热中子裂变反应 577

13.1.2利用快粒子裂变反应 582

13.1.3利用其他核反应和α蜕变 583

13.2.1中子照相 589

§13.2射线照相 589

13.2.2重离子照相 593

参考文献 603

第十四章核径迹技术的其他应用 608

§14.1核径迹微孔滤膜 608

14.1.1核径迹微孔滤膜的制备及其特性 608

14.1.2核径迹微孔滤膜的应用 612

14.1.3受控微孔过滤和选择性的微孔滤膜 620

§14.2材料表面的精微加工 620

14.2.1磁光材料的精微加工 621

14.2.2材料表面的织构 624

14.2.3材料的光学特性 626

14.2.4重离子刻版 627

§14.3径迹复制技术的应用 629

14.3.1电子的场致发射 629

14.3.2离子的场致发射 631

14.3.3微复合材料 632

§14.4其他应用 634

14.4.1聚变诊断 634

14.3.5超导电性研究 634

14.3.4微电子学器件 634

14.4.2洗提回收重离子 636

14.4.3计算机软错误的研究 636

14.4.4积分气压计 638

参考文献 638

附录 几种离子在硝酸纤维素和CR-39中的射程和能量损 644

失 644