[發明專利]一種探測原子核內部物質結構的裝置及其方法

在審

• 申請號: 201810567737.X
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN109143311A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 周霞;魏源;馬丹陽;李加興
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種探測原子核內部物質結構的裝置，其特征在于：包括兩塊平行板雪崩探測器，所述的平行板雪崩探測器后裝有一個硅探測器，所述的硅探測器后裝有一個靶核，所述的靶核后裝有兩塊硅微條探測器，所述的硅微條探測器后裝有一個CsI晶體望遠鏡陣列。

2.根據權利要求1所述的一種探測原子核內部物質結構的裝置，其特征在于：所述的兩塊平行板雪崩探測器雙維位置靈敏。

3.根據權利要求2所述的一種探測原子核內部物質結構的裝置，其特征在于：所述的硅探測器與平行板雪崩探測器平行且幾何中心在同一條直線上。

4.根據權利要求3所述的一種探測原子核內部物質結構的裝置，其特征在于：所述的靶核材料可以根據所測量粒子種類進行選擇，厚度也可以根據所測量粒子種類進行選擇，與硅探測器平行且幾何中心在同一條直線上。

5.根據權利要求4所述的一種探測原子核內部物質結構的裝置，其特征在于：所述的兩塊硅微條探測器相互垂直，能夠覆蓋不同的發射角，與靶核的幾何中心在同一條直線上。

6.根據權利要求5所述的一種探測原子核內部物質結構的裝置，其特征在于：所述的CsI晶體望遠鏡陣列為立體多單元m×n(m，n為正整數)陣列，根據所研究核的種類不同，調整與靶核的距離，使得能夠覆蓋不同的發射角，與靶核平行且幾何中心在同一條直線上。

7.一種權利要求1所述的探測原子核內部物質結構的方法，其特征在于按照以下步驟進行：

(1)根據物理目標，選擇要研究的原子核作為入射束流，進入權利要求1所述的一種探測原子核內部物質結構的裝置。

(2)所選擇的原子核束流進入兩塊平行板雪崩探測器后，可得出束流中每個粒子的運動方向。

(3)所選擇的原子核束流飛出平行板雪崩探測器后進入硅探測器，可得出能量損失ΔE信號，結合粒子的飛行時間譜進行束流在靶核前的粒子鑒別，可以鑒別出原子核束流中的不同粒子。

(4)用鑒別出的原子核束流，打擊靶核，當入射束流中的部分粒子和靶核碰撞時，有一定的反應幾率被布局到具有結團結構的激發態，發生破裂反應。破裂的反應過程可表述為：P+T→B^*+3，B^*→1+2。其中，P代表了炮彈核，T代表了靶核，B代表目標核，1、2、3分別代表了3種末態粒子。

(5)破裂產物集中在前角區，利用硅微條探測器和CsI晶體望遠鏡立體多單元m×n(m，n為正整數)陣列測出它們碎片的能損ΔE-能量E譜，并分辨出各碎片的種類。

(6)利用得到的出射碎片的質量、能量和發射角等信息，可以計算出破裂產物1、2的動量，重建B^*核子集團衰變閾附近的激發能譜。B^*的激發能E_X(B^*)可表示為：

E_X(B^*)＝E_rel+Q＝E_rel+(m₁+m₂-m)c²

其中E_rel是相對運動的能量，Q是兩體破裂反應中系統質量虧損并轉換放出的結合能。E_rel可以表示為：

式中，μ是破裂碎片1、2的約化質量，u_rel是碎片1和2的相對運動速度，u₁，u₂，θ分別是其速度及其夾角。通過測量破裂碎片的能量(E₁，E₂)和其夾角(θ)的測量，通過上面兩個公式就能重構入射粒子破裂前的激發能譜。

(7)利用得到的入射粒子的激發能譜就可以推得該粒子的內部物質結構。