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切伦科夫探测器篇(4)_切伦科夫辐射的特点

作者:互联网

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切伦科夫辐射光的产生及其性质包含如下几个特点:

1,  有确定的方向和阈速度

由上篇的切仑科夫公式可知,一个带电粒子在某一点的切仑科夫辐射是以该点为顶点的一个光锥,这个光锥的轴就是粒子运动的方向,光锥的张角为2θ。当β趋近1时,θ角达到最大arccos(1/n),需要注意的是θ角永远是锐角,即带电粒子产生的切仑科夫辐射是永远向前的。

 

图片

 

 

下表列出了常用切仑科夫辐射介质的性质:

 

介质

折射率n

最大辐射角θmax

  1. 000140

0°57′

  1. 000035

0°29′

二氧化碳

  1. 000410

1°38′

气凝硅胶

  1. 025~1.075

11°22′

  1. 33

41°15′

有机玻璃

  1. 49

47°51′

铅玻璃

  1. 76

55°23′

 

2,  辐射光谱是从紫外光到可见光的连续谱

根据弗兰克和塔姆的理论计算,切仑科夫辐射是连续谱。辐射能量随波长的减小显著增加,波长越短,切仑科夫辐射能量越大。

3,  辐射光量很微弱

切仑科夫辐射消耗的粒子能量非常小,对粒子总能量来说可以忽略不计,而且产生的光子数很少,且紫外光子数目较多,所以切仑科夫探测器设计中要提高光的传输和收集效率,光子探测器的响应尽可能的移向紫外波段。

4,  发光时间短

光脉冲时间响应非常快,由于辐射产生不存在时间延迟,所以光脉冲的持续时间大约等于粒子穿过辐射体的时间。

5,  平面偏振光

切仑科夫辐射是许多子波在一定方向上的相干叠加而成的,所以必定是平面偏振光。

6,  与轫致辐射和荧光有区别

切仑科夫辐射强度很弱,测量时必须利用切仑科夫辐射的特点,与轫致辐射和荧光区别开来。这三者的差异归纳如下:

 

切仑科夫辐射

轫致辐射

荧光

产生条件

带电粒速度子V>c/n且匀速

加速度越大,轫致辐射越强

与粒子运动形式无关

辐射体

均匀透明,只与折射率n有关

与原子序数Z2成正比

荧光物质

辐射角

θ=arccos(1/nβ),E大θ大

Θ≈mc2/E,E大θ小

各向同性

发光时间

10-9~10-11s

————

10-7~10-9s

偏振性质

平面偏振光

偏振光

非偏振光

光强

最强

大于切仑科夫~100倍

辐射光谱

紫外到可见光连续谱

X射线

可见光,线光谱或带光谱

产生机制

介质极化后退极化辐射在一定方向上相干叠加

快速带电粒子速度变化产生辐射

闪烁体原子激化退激辐射

 

标签:伦科夫,切仑,10,探测器,偏振光,轫致辐射,辐射,科夫
来源: https://blog.csdn.net/m0_58064525/article/details/117826694