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 ve≠发=vμ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
索引 487