5.8 探测技术
探测技术
核乳胶
贝克勒尔第一个使用乳胶照相探测射线，他同居里夫妇一起获得了1903年度诺贝尔物理学奖。
量能器
乳胶室曾用于π介子的发现以及在加速器诞生前的强子相互作用研究中，为了能够应用于宇宙线可能出现的最高能量，人们建造出多层不同种类的的材料与X射线胶片或者更灵敏的成像乳胶交错排列的量能器。量能器的基本思想是用铅、铁、塑料或者其他的非成像材料进行各种组合产生电磁级联或者强子级联，再用成像材料层取样。经过标定，簇射发展曲线可以通过光敏层的测量重建出来，这样就能估计级联能量，即产生此级联的粒子能量。
μ子比较稳定，且与物质相互作用截面较小，因此具有很强的穿透能力。事实上人们习惯性地将μ子称为宇宙线中的 “穿透成分”。μ子带电，相对容易探测，因此成为底层大气和地下宇宙线的主要成分。Barrett 等人于 1952 年写了一篇经典的综述，介绍高能μ子通量以及在深地实验中的测量问题，时至今日仍很有用。
光电倍增管
光电倍增管是利用光电效应、二次电子发射和电子光学原理的一种和光电转换倍增器件
光阴极灵敏度/量子效率
定义为用标准白光或蓝光照射阴极时，光阴极产生的光电流与入射光通量之比（μA/lm）。量子效率指的是在一定辐射波长下，发射光电子数与入射光电子数之比，反映了光阴极的光电转换效率
暗电流与噪声
定义暗电流是光电倍增管加上工作电压后，在完全没有光照的情况下的阳极输出电流，大约在E-7到E-11A量级，暗电流的起伏形成了暗电流噪声。还有一种噪声，是伴随入射粒子信号电流而产生，PMT真空管内残余气体被光电子电离或激发，产生光子和正离子，这些粒子会反馈到光阴极或倍增级上，在打出二次电子经倍增形成暗电流
对能量分辨率的影响
由于PMT的光阴极光电发射和二次电子电子发射的统计特性，即使入射相同数量的光子，输出信号的脉冲幅度也不相同，这限制了闪烁体探测器的能量分辨率
渡越时间
光电倍增管是具有很好时间响应的光子探测器，主要是由光阴极发射的光电子经过倍增放大到达阳极所需的时间，称为渡越时间，一般为6~50ns。各个电子到达阳极的时间有涨落，称为渡越时间分散。
在示波器中也可以通过测量阳极输出电流脉冲幅度10%-90%的时间差来描述PMT的时间性能
能量响应
能量响应一般以闪烁体的光输出与入射粒子在闪烁体内能量损耗之间的对应关系来表征，能量响应并不是完全线性的
探测效率
探测效率是粒子在闪烁体内产生可测量的脉冲信号与入射粒子之比
指源发出的粒子被计数系统记录下来的百分数
能量分辨率
探测器的能量分辨率为计数脉冲最大值一半所对应的全宽度（半高宽）ΔU与U0之比
《粒子探测技术》 汪晓莲 P85
空间实验装置
气球实验
大气切伦科夫成像技术
广延大气簇射探测技术
地下实验装置
水下切伦科夫探测技术
中微子探测技术
探测器性能
角分辨
角分辦率是指的是包含68%的事例的时候对应的原初与重建的角差，角分辦的重建精度会随着能量和天顶角变化，角分辦是影响阵列灵敏度的一个重要指标。
芯位分辨
“芯位重建精度为包含68%的事例的时候对应的原初与重建的芯位的差值”是一种用来评价芯位重建方法好坏的指标，它表示在所有模拟或实测的簇射事例中，有68%的事例的芯位重建误差小于或等于这个差值。
能量分辨
探测器硬件
光纤-单模光纤和多模光纤
多模光纤具有更大的直径，支持多个光传输模式（支持不同波长），使用LED作为光源，价格高于单模光纤。
单模光纤采用固态激光二极管作为光源，配套设备比多模更昂贵，综合导致使用多模光纤的成本远小于使用单模光纤的成本，且在短距离光传输条件下，特别是局域网布线场景中，多模光纤与单模光纤的工作状态一样良好。在成本优势的推动下，多模光纤更适合用于数据中心建设。单模光纤则更适合长距离通信。
电缆-同轴电缆
同轴电缆是用于以低信号损耗将高射频 (RF) 信号从一个点传输到另一个点的电传输线，主要用于电话线、有线电视、互联网、手机增强器等等。最常见的两个阻抗值是 50 Ω 和 75 Ω。
注意：同轴电缆必须接地以防止串扰。同轴电缆的其他特点包括：
抗干扰能力强：同轴电缆的外部导体可以有效屏蔽外部电磁干扰，保证信号传输的稳定性和可靠性。
传输距离远：同轴电缆的传输距离比普通电缆更远，信号衰减更小，适用于长距离传输。
阻抗匹配性好：同轴电缆的内外导体之间的结构设计使其具有良好的阻抗匹配性，可以有效减少信号的反射和损耗。
安装方便：同轴电缆具有柔软性和耐磨性，安装方便，适用于各种复杂环境。
电缆-双绞线
双绞线是一种用于传输信号的电缆，由两根细的金属线紧密绞合在一起组成。每根金属线都被称为一条绞线，两条绞线相互缠绕形成绞合，因此被称为双绞线。双绞线是为了消除电缆中的串扰,双绞线电缆减少了来自外部源或有时来自相邻线对的信号干扰。
直通线和交叉线
连接两个不同类型的设备时，应该使用直通线。
连接两个相同类型的设备时，应该使用交叉线。
电磁干扰
电磁干扰（EMI）通常是由电缆外部的来源产生的，它可以是电源线或设备，或者在某些情况下是不符合 ANSI/TIA-568 规范的相邻以太网电缆。通过电磁感应到临近电缆中的不良信号。
串扰
串扰是由一对电线传输到另一对电线的信号的电感应，由于串扰是通过磁力传递的，因此导体不需要彼此物理接触。这种不希望发生的情况可能会导致数据信号传输在长电缆段上变慢或完全终止，双绞线以太网电缆中的电线扭曲可大大减少串扰及其负面影响。
负电压
电压的大小是相对于选择的参考而言的，当实际电压低于参考电压时，电压值为负。负电压的作用包括：
避免电子积聚而产生大电流损坏测试设备和电子部件。因为电子是带负电荷的，它会向正电压方向（高电位端）流动，电子的流动也就形成为电流。使用负电压时，过多的电子因为负电荷的缘故，会聚集到负电压的高电平端，也就是设备电源的接地端，而不会聚集在测试设备上。这样一来，设备因电子聚集而产生电流烧坏设备的机率就大大降低，设备的稳定性能就相应有所提高，设备的稳定性，直接决定了测试系统的稳定性和测量的精确一致度。
在一定程度上避免电磁方面的干扰 根据物理学上电磁场的特性，负电压对于系统测试微安级或是更小级别的电信号时是有有益帮助的，能够提高系统测试毫欧级的小电阻的精确度。而对于使用负电压供电的设备，则可以提高设备的抗电磁干扰能力。
对人体和电子产品的安全性能也好于正电压
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