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
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)。
图2a | 图2b | 图2c |
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。