Principles Of Radiation Interaction In Matter And Detection

Principles Of Radiation Interaction In Matter And Detection pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Leroy, Claude
出品人:
页数:950
译者:
出版时间:2009-2
价格:897.00元
装帧:
isbn号码:9789812818287
丛书系列:
图书标签:
  • 辐射相互作用
  • 物质探测
  • 辐射物理
  • 核物理
  • 医学物理
  • 辐射防护
  • 探测器
  • 散射
  • 吸收
  • 电离辐射
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具体描述

This book, like its first edition, addresses the fundamental principles of interaction between radiation and matter and the principle of particle detectors in a wide scope of fields, from low to high energy, including space physics and the medical environment. It provides abundant information about the processes of electromagnetic and hadronic energy deposition in matter, detecting systems, and performance and optimization of detectors.

In this second edition, new sections dedicated to the following topics are included: space and high-energy physics radiation environment, non-ionizing energy loss (NIEL), displacement damage in silicon devices and detectors, single event effects, detection of slow and fast neutrons with silicon detectors, solar cells, pixel detectors, and additional material for dark matter detectors.

This book will benefit graduate students and final-year undergraduates as a reference and supplement for courses in particle, astroparticle, and space physics and instrumentation. A part of it is directed toward courses in medical physics. The book can also be used by researchers in experimental particle physics at low, medium, and high energy who are dealing with instrumentation.

Contents:Electromagnetic Interaction of Radiation in Matter; Nuclear Interactions in Matter; Radiation Environments and Damage in Silicon Semiconductors; Scintillating Media and Scintillator Detectors; Solid State Detectors; Displacement Damage and Particle Interactions in Silicon Devices; Ionization Chambers; Principles of Particle Energy Determination; Superheated Droplet (Bubble) Detectors and CDM Search; Medical Physics Applications.

《物质中辐射相互作用与探测原理》 这本书深入探讨了辐射与物质相互作用的各个方面,并详述了探测这些相互作用所使用的各种技术和设备。内容涵盖了从基础物理原理到实际应用的广泛范围,旨在为读者提供一个全面且深刻的理解。 第一部分:辐射与物质的相互作用 本部分将细致解析不同类型的电离辐射(如α粒子、β粒子、γ射线、X射线、中子等)在穿过物质时所经历的物理过程。 带电粒子与物质的相互作用: 重点关注带电粒子(如α和β粒子)的能量损失机制,包括电离和激发过程。我们将详细阐述Bethe-Bloch公式的推导与应用,解释能量损失率如何依赖于粒子的能量、电荷以及物质的原子序数和密度。同时,也会介绍布拉格曲线及其物理意义,以及对穿透深度和射程的影响。对于电子和正电子,还将讨论它们在物质中的散射、轫致辐射和湮灭等现象。 光子与物质的相互作用: 深入分析光子(X射线和γ射线)与物质相互作用的三种主要机制:光电效应、康普顿散射和成对产生。我们将详细讲解每种机制的发生条件、概率(截面)以及产物(如光电电子、散射光子、电子-正电子对)。对不同能量范围和不同原子序数物质中这三种效应的相对重要性进行比较分析,并探讨其在辐射屏蔽和探测中的应用。 中子与物质的相互作用: 探讨中子的特性,例如其不带电以及如何与原子核发生相互作用。我们将详细介绍中子的主要吸收和散射反应,包括弹性散射、非弹性散射和俘获反应。重点关注这些反应的截面随中子能量和靶核特性的变化规律,以及它们在核反应堆、中子活化分析等领域的意义。 辐射的生物效应: 简要介绍辐射与生物组织相互作用的初步概念,包括直接和间接电离,以及辐射剂量概念的引入,为后续的辐射防护和医学应用奠定基础。 第二部分:辐射探测器的原理与技术 本部分将系统介绍各种辐射探测器的物理原理、设计特点、性能参数以及具体应用。 气体探测器: 电离室: 详细讲解电离室的工作原理,包括气体的电离、载流子的收集过程以及不同的工作模式(如脉冲模式、电流模式)。分析影响电离室灵敏度、能量分辨率和探测效率的因素。 盖革-弥勒计数器: 深入阐述盖革计数器中的气体放大机制,即雪崩效应。解释其工作特性,包括死区时间、再生效应,以及如何利用其探测高强度辐射。 比例计数器: 介绍比例计数器的工作原理,以及其相较于电离室和盖革计数器的优势,能够进行能量分辨。讨论气体混合物、工作电压和外部电场对比例计数器性能的影响。 闪烁探测器: 无机闪烁体: 详细介绍碘化钠(NaI(Tl))、碘化铯(CsI(Tl))、锗酸铋(BGO)等常用无机闪烁体的发光机制、能谱特性以及光输出。重点分析闪烁体的衰减时间、能量分辨率和探测效率。 有机闪烁体: 介绍有机闪烁体(如塑料闪烁体、液闪)的发光机理,其优点在于响应速度快。讨论其在粒子探测和高能物理实验中的应用。 光电倍增管(PMT)和硅光电倍增管(SiPM): 详细讲解PMT和SiPM作为闪烁体输出光信号转换和放大的核心器件的原理、结构和性能指标,如增益、噪声、响应时间等。 半导体探测器: 半导体材料特性: 介绍半导体探测器所使用的材料(如硅、锗、碲化镉等)的能带结构、载流子产生与复合过程。 PN结探测器: 讲解PN结在辐射探测中的基本原理,通过辐射引起电子-空穴对的产生,并在外加电场作用下被收集,形成电脉冲信号。 硅探测器(如PIPS, SSD): 介绍各种类型的硅探测器,包括表面势垒探测器(SSD)、植入式平面探测器(PIPS)等,阐述其结构、探测机制以及在带电粒子能谱测量中的应用。 锗探测器(如HPGe): 重点介绍高纯锗(HPGe)探测器,分析其优异的能量分辨率,以及其在γ能谱测量中的重要性。讨论其工作条件(如低温冷却)。 其他半导体探测器: 简要介绍碲化镉(CdTe)等化合物半导体探测器,以及它们在便携式设备中的应用前景。 其他探测技术: 热释探测器: 介绍利用辐射引起物质温度变化并将其转换为可测量信号的探测器,如热释发光剂量计(TLD)。 径迹探测器: 讲解固态核径迹探测器(如塑胶片、玻璃片)的工作原理,以及如何利用其记录带电粒子的穿行轨迹。 第三部分:探测器的信号处理与数据分析 本部分关注从探测器输出信号到最终物理量的转化过程。 信号形成与放大: 介绍探测器输出的原始电信号(脉冲或电流)的形成过程,以及信号放大器(如前置放大器、线性放大器)的功能和分类。 脉冲幅度分析(PHA): 讲解PHA技术,如何通过测量脉冲幅度来区分不同能量的辐射,以及多道分析器(MCA)在PHA中的作用。 探测效率与能量分辨率: 详细阐述探测器的探测效率(如何定义、影响因素)和能量分辨率(如何表征、影响因素)的概念,以及它们在实际应用中的重要性。 辐射计量学基础: 介绍辐射剂量的基本概念,如吸收剂量、当量剂量、有效剂量等,以及它们与探测器测量量的关系。 数据采集与处理系统: 简要介绍现代辐射测量中常用的数据采集系统(DAQ)和相关的软件处理工具。 应用领域 本书还将穿插介绍辐射相互作用和探测技术在各个领域的广泛应用,包括: 核物理与高能物理实验: 粒子探测、能量测量、粒子识别。 医学物理: 辐射成像(X射线、CT)、放射治疗、核医学(PET, SPECT)。 核技术应用: 工业探伤、无损检测、材料分析、安全检查。 环境辐射监测: 放射性污染监测、天然本底辐射测量。 天体物理: 空间辐射探测。 本书适合物理学、核工程、医学物理、化学、材料科学等相关专业的研究生、高年级本科生以及从事相关研究和应用工作的科技人员阅读。通过本书的学习,读者将能够深刻理解辐射与物质相互作用的本质,掌握各类辐射探测器的核心原理,并能根据具体需求选择和使用合适的探测技术,为进一步的科学研究和技术开发奠定坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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如果要用一个词来概括这本书带给我的整体感受,那一定是“深度与广度兼备的权威指南”。它并非仅仅停留在理论的表面,而是扎根于坚实的物理基础,同时又紧密联系着现代实验技术的前沿。我特别欣赏它在探讨实际应用部分时所展现出的那种务实精神,它不仅仅是罗列设备参数,而是深入分析了不同探测原理在应对特定辐射环境挑战时的优缺点和权衡取舍。这本书无疑是为那些渴望真正掌握辐射物理核心奥秘,并将其应用于科研或工程实践的读者量身定制的。它不仅仅是一本参考书,更像是一份可以伴随职业生涯不断成长的宝贵工具箱。

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阅读这本书的体验,更像是在跟随一位经验丰富、耐心无比的导师进行一对一辅导。作者的叙事逻辑极其严谨,层层递进,从不急于抛出高深的数学模型,而是先用直观的物理图像来构建读者的认知框架。例如,在讲解能量沉积机制时,它没有直接给出复杂的泊松方程,而是通过一系列由简入繁的类比和思想实验,引导读者自然而然地得出结论。这种教学方法非常有效,它不仅告诉你“是什么”,更重要的是解释了“为什么是这样”。对于我这种喜欢刨根问底的人来说,这种结构简直是完美,它让我能够牢固地掌握知识的来龙去脉,而不是死记硬背公式。

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这本书的排版和印刷质量绝对是业界良心。纸张的选择很有分量感,拿在手里沉甸甸的,阅读体验极佳,长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是,它的注释系统做得非常出色。很多关键术语和公式推导的背景信息,都被巧妙地安排在了页边或脚注,既不打断正文流畅的阅读节奏,又能在需要时提供即时的参考和拓展阅读的线索。我发现自己经常会因为一个有趣的脚注而跳转到别处进行更深入的查阅,这本书成功地激发了我主动学习的欲望。这种对阅读体验的重视,显示了出版方对高端学术书籍市场有着深刻的理解。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮,那种深邃的蓝色调配上简洁有力的标题字体,立刻就抓住了我的眼球。我一直对这个领域充满好奇,但又担心内容太过晦涩难懂,这本书的排版和章节划分给我的第一印象是相当专业的,但又不失亲和力。尤其是前言部分,作者用了一种非常平易近人的方式阐述了本书的写作初衷和核心目标,仿佛在和你进行一场深入的学术探讨,而不是冷冰冰的知识灌输。我特别喜欢它在引言中穿插的一些历史背景故事,这让原本枯燥的物理概念变得生动起来。从目录上看,它覆盖的范围非常广,从基础的粒子物理到实际的探测器应用,体系结构搭建得非常完整,这对于初学者来说无疑是一份极佳的指路明灯,让人忍不住想要立刻翻开内页,一探究竟。

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拿到这本书后,我立刻被其详实的数据图表和精美的插图所吸引。很多教科书在这方面常常敷衍了事,但这本书显然投入了巨大的心血。那些关于不同物质对X射线和伽马射线相互作用截面的图示,清晰到令人惊叹,即便是复杂的能量依赖关系,也能通过这些精心制作的图形直观地展示出来。我花了整整一个下午,只是在研究其中关于布拉格反射和康普顿散射机制的对比图,每一个细节的标注都极其到位,极大地加深了我对这些微观过程的理解。这种对细节的极致追求,体现了作者深厚的学术功底和对教学质量的郑重承诺。我敢断言,仅仅是这些视觉辅助材料,就已经让这本书的价值提升了好几个档次,远超同类参考书的平均水平。

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