大气背景辐射观测
2021-08-26 16:39:47
Karida
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实验步骤
1) 直接将Minipix EDU插入电脑USB接口，探测面向上
2) 打开软件Pixet，如下设置好参数：
Mode：counting/Energy
Count（帧数）：60
Time（曝光时间）：60s
Type（测量模式）：Integral（积分）
3) 点击开始按钮进行观测
实验结果
图1 观测到三种不同径迹的辐射粒子
从积分像（图1）可以看到探测到的大气背景辐射大致有三种形状，这三种粒子径迹对应的正是三种辐射粒子。其中，少数大而明亮的斑点是α粒子（图2a）。大量弯弯扭扭，形似蠕虫的径迹是β粒子（图2b）。而第三种单像素或几像素的小点（典型为1-4），大多由γ射线造成（图2c）。
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| 图2a | 图2b | 图2c |
结果阐释
1. α粒子、β粒子和γ射线显示出的不同粒径本质上源于不同质量的带电粒子、光子与硅传感器相互作用的差别。重粒子（如α粒子）有很强的电离本领，电离物质的过程也是它迅速失去能量的过程，因此它在物质中的平均自由程很短。其电离产生的电子-空穴对接近硅传感器（300微米厚）的上表面，电荷在向底部电极运动的同时会发生横向扩散。因此，我们看到的径迹是几十个像素大小的斑点。从图2a的色阶可知，斑点中间的能量更高，而四周沉积的能量相对较少。
2. β粒子是高能的电子或正电子，它进入传感器后会与硅原子的核外电子发生碰撞，而逐渐失去能量。同时这种随机碰撞会改变它的运动方向，从而形成弯曲的径迹。
3. γ射线是能量为几十keV的光子，这种光子跟硅原子作用会放出一个低能电子，只能产生最多几个像素的信号。低能的β粒子也可能形成这种点信号，对于大气背景辐射探测，仅从形状和能量很难分辨其粒子类型。