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第八章粒子鉴别1

8.1ΔE、E望远镜系统鉴别粒子1

一、鉴别器运算公式1

二、ΔE、E探测器望远镜系统5

三、ΔE、E望远镜中所使用的探测器7

四、鉴别器的分辨率8

8.2飞行时间鉴别法11

一、鉴别原理11

二、鉴别器系统13

三、飞行时间法鉴别能力16

8.3包含磁刚度Bρ的粒子鉴别系统19

一、鉴别原理19

二、鉴别量的测定21

（一）Bρ的测量21

（二）ΔE和E测量23

（三）粒子速度v的测量24

8.4脉冲形状甄别法24

一、比较法（或抵消法）25

二、空间电荷饱和法27

三、上升时间法28

四、双微分过零甄别法28

8.5契仑柯夫辐射效应鉴别法30

一、鉴别原理30

二、C角和辐射体的选择31

三、C计数器类型的选择33

四、质量分辨率36

8.6电离损失相对论上升法38

一、带电粒子在物质中的能量损失38

二、利用相对论上升鉴别粒子39

三、电离损失多点取样42

四、影响能量和动量分辨的因素43

五、测量相对论上升的其它方法45

（一）流光室45

（二）多丝室中计数电离团法45

8.7利用穿越辐射效应鉴别粒子45

一、鉴别原理46

二、影响粒子鉴别的因素47

8.8用簇射量能法及射程法鉴别粒子52

一、电磁簇射和强子簇射52

二、由穿透能力强弱鉴别粒子53

8.9粒子鉴别综述和典型测量系统56

一、粒子鉴别综述56

二、几个典型的探测器系统57

（一）对撞机上的探测器系统57

（二）固定靶探测系统61

第九章寿命测量方法62

9.1长寿命测量62

一、直接测量衰变法62

二、比放射性测量法63

三、测量子核产物的含量65

9.2短寿命测量66

一、延迟符合测量法66

（一）基本原理66

（二）探测器的选择原则及其对延迟符合时间分辨率的影响69

（三）用延迟符合法测量寿命的例子71

二、多普勒线移法71

（一）概述71

（二）反冲距离法73

（三）多普勒线移衰减法79

三、阻塞法89

（一）基本原理89

（二）实验安排90

（三）阻塞法的应用91

四、间接测量法93

（一）库仑激发93

（二）俘获反应94

（三）核共振荧光96

（四）非弹性电子散射97

五、其它测量方法98

（一）测量裂变同质异能态的直接定时法和反冲距离法98

（二）x射线符合法99

（三）电荷阻塞法100

（四）转换电子反冲距离法101

（五）微波法102

9.3粒子寿命的测量103

一、概述103

二、电子学计数法103

（一）π+介子寿命的测量103

（二）K+介子寿命的测量104

三、测距法——A超子寿命的测量106

第十章束流的获得和输运107

10.1由加速器产生初级粒子束107

10.2束流输运系统的基本单元111

一、偏转磁铁112

二、四极磁铁113

三、静电分离器114

四、射频分离器115

10.3由高能加速器产生次级粒子束117

一、概述117

二、高能不分离介子束118

三、分离的带电粒子束121

四、中微子束122

10.4对撞束128

一、为什么需要对撞束128

二、对撞束的获得129

三、亮度及其测量131

四、束流的寿命133

五、与固定靶加速器比较134

第十一章相互作用截面的测量135

11.1引言135

11.2总截面和微分截面135

一、定义135

二、截面的物理意义137

三、部份截面137

11.3透射法测量总截面138

一、基本原理138

二、实验的一般安排138

三、带电粒子反应总截面的测量139

（一）中低能情况139

（二）高能情况141

四、中子反应总截面的测量144

（一）快中子截面的测量144

（二）慢中子截面的测量147

（三）高能中子截面的测量147

五、γ射线与物质相互作用总截面的测量149

11.4微分截面的测量151

一、引言151

二、测量原理151

三、测量方法152

四、粒子束通量的测量153

（一）法拉弟园筒153

（二）监测器154

五、靶厚的测量155

（一）测量带电粒子在靶中的能量损失156

（二）称重法156

（三）光学法156

（四）核反应法156

六、靶核密度的计算157

七、立体角的确定157

八、散射粒子通量的测量157

九、入射粒子束能量的测量158

十、微分截面的计算159

11.5对撞机上截面的测量160

一、对撞束设备的参数160

二、亮度的测量方法161

（一）简接测量法162

（二）直接测量法163

（三）Van der Meer法164

三、储存环探测器的基本要求166

（一）立体角大166

（二）鉴别粒子能力强166

（三）定位精度高166

（四）动量分析精度高166

（五）本底小166

四、截面的测量167

（一）质子——质子对撞机上总截面的测量167

（二）正负电子对撞机上截面的测量170

11.6用气泡室测量截面171

第十二章自旋、磁矩和极化测量174

12.1引言174

12.2原子核自旋和磁矩的测量174

一、光谱法174

（一）原子光谱的超精细结构174

（二）带光谱的测量175

（三）原子束实验176

（四）核磁共振180

二、角关联实验183

（一）实验原理183

（二）实验方法184

（三）自旋的测定186

（四）g因子的测量187

三、轻子g因子的测量190

（一）进动实验的简单原理190

（二）电子的g-2实验192

（三）μ子储存环实验192

四、超子磁矩的测量195

12.3极化测量196

一、极化和极化度197

二、电子极化的测量197

（一）莫脱散射法197

（二）Moller散射法199

（三）韧致辐射201

三、光子极化的测量202

（一）与极化电子的康音顿散射202

（二）穆斯鲍尔效应205

第十三章实验数据的获取和分析206

13.1引言206

13.2实验数据的在线获取206

一、实验数据在线获取的任务和组成206

（一）基本任务206

（二）在线系统的基本组成207

二、事例的在线判选和控制208

（一）事例判选的重要性208

（二）事例判选的原则208

（三）事例判选的方法208

（四）逻辑控制209

三、在线监测和仪器的标定210

（一）仪器监测210

（二）仪器的调整和标定211

13.3数据分析中的基本概念212

一、真值、实验值和误差212

（一）真值A0和实验值A212

（二）误差Δ213

二、有效数字及其运算规则。213

三、误差的分类213

（一）系统误差213

（二）过失误差214

（三）偶然误差214

（四）统计误差214

13.4测量值的误差处理215

一、算术平均值及其分布215

二、误差的表示方法215

（一）均方误差215

（二）平均误差217

（三）可几误差（又称或然误差）218

（四）相对误差218

（五）丰宽度和分辨率218

三、测量结果的误差表示及其几率意义218

（一）误差的几率意义218

（二）置信水平和置信区间219

（二）测量结果的完整报导219

四、非等精度测量的误差处理220

（一）权的概念220

（二）广义算术平均值220

（三）广义算术平均值的误差估计220

（四）单位数的概念221

五、间接测量量的误差221

13.5参数估计和最大似然法222

一、估计值好坏的标准223

（一）一致性223

（二）无偏性223

（三）有效性223

二、点估计和最大似然法223

三、最小方差估计值θ0和θ0的误差224

四、当N很大时，最大似然法的方差估计225

13.6曲线拟合和最小二乘法226

一、曲线拟合的任务和基本方法226

二、线性参数的最小二乘估计227

（一）一般形式227

（二）当A和B都有测量误差的情况228

（三）参数的误差估计229

三、非线性参数的最小二乘估计230

四、约结条件下的最小二乘估计230

（一）参数变换法230

（二）拉格朗日不定乘子法230

五、最小二乘法与最大似然估计231

六、用最小二乘法作多项式曲线拟合231

（一）用最小二乘法按多项式作曲线拟合232

（二）多项式阶数的合理选取232

13.7测量结果的统计假设检验233

一、统计检验的一般步骤和显著水平233

二、x2分布和x2检验233

（一）x2分布和x2量233

（二）x2分布与正则分布的方差234

（三）用x2来检验任意假设分布与实验数据的一致性234

三、分布的一致性与Dmax检验235

（一）Dmax函数235

（二）用Dmax来检验理论假设与测量值之间的一致性235

（三）用Dmax来检验两组数据的一致性235

四、正则分布平均值的分布和t检验236

（一）t函数及其性质236

（二）利用t函数来检验μ和A的符合程度236

（三）利用t分布来检验两组测量平均值是否一致237

五、标准误差的一致性和F检验。237

（一）F函数237

（二）利用F函数来检验方差的一致性238

13.8蒙特卡罗方法及其在实验中的应用239

一、蒙特卡罗方法简介239

（一）蒙特卡罗方法的基本思想239

（二）蒙特卡罗方法解决问题的主要步骤239

（三）伪随机数的获得和检验239

（四）任意分布函数的随机抽样240

（五）蒙特卡罗方法的误差以及提高精度的方法243

二、蒙特卡罗方法在实验物理中的应用243

（一）蒙特卡罗方法在物理实验设计中的应用243

（二）蒙特卡罗方法在数据分析中的应用244

（三）蒙特卡罗方法在探测器原理模拟方面的应用245