高能粒子实验装置
正文
高能物理实验需要三大条件：一是粒子源；其次是探测器，用以观察、记录各种高能粒子，大体上可以分成电探测器和径迹探测器两类；第三是用于信息获取和处理的核电子学系统。 径迹探测器包括云室、泡室等探测装置。在历史上，人们曾利用这类探测器在科学上得到重要成果。例如，1932年，C.D.安德森用云室发现了正电子。1960年，中国科学家王淦昌发现反西格马负超子所用的探测器就是24升丙烷泡室。但是，这类探测器已不属于现代的主要实验装置。 在同步加速器上进行高能物理实验，常使用前向谱仪。这是在束流前进方向上有目的地安排一系列电探测器，包括闪烁描迹器、多丝正比室、漂移室、契仑科夫计数器、全吸收量能器等探测装置。例如,用来发现J粒子的双臂谱仪就是一种前向谱仪。 在对撞机上进行高能物理实验时，所用谱仪的安排则另有特点。探测器在结构上应尽可能地从各方面包住对撞区，形成接近4π的立体角。例如，束流管道外包以漂移室,再包以闪烁计数器,外面再包以簇射计数器。簇射计数器外面有大型磁铁形成轴向磁场。磁铁外面包以μ子计数器等，形成多层叠套结构。中国正在兴建的第一台正负电子对撞机上所用的探测装置即属此类型。 所有这些探测高能粒子的实验装置，一般体积都在100～200米3以上，重量达数百吨。然而,其定位精度要求达到10-4米量级，定时精度达到10-10 秒量级,信号通道数达104～105,数据率到107位每秒量级，连续工作时间达103小时以上。因此,完成这样高指标的信息测量工作，必须拥有庞大、复杂、精密的核电子学系统。 高能物理实验用的核电子学系统通常包括下列几个组成部分：①各种探测器信息的获取，包括幅度、时间、径迹坐标等;②各种条件参量的监测,包括磁场强度、气压、电压、温度等；③在线计算机和在线程序，主要用于处理和记录数据，通常还采用预处理技术；④校正和标定，用于检验电路是否正常工作，修正通道的系统误差，保证各通道的一致性；⑤触发判选电路，根据预定的物理条件选择事例，作出是否将信息读出的决定，以便经济有效地利用计算机；⑥电源，包括对探测器供电的高压电源以及对各种电路供电的低压电源。有时需要用程序控制。[1]
为了最终取得物理结果，必须对在线计算机处理后记录在磁带上的数据进一步作离线分析。由于需要分析的事例很多，而每个事例的数据量又极大，离线分析需要使用大型电子计算机。同时,还要编制一整套软件,建立程序库。一般高能物理实验装置中都有巨大的磁场。这就相应地要有一整套磁铁电源和控制测量系统。在整套装置进行工作时，为了保证准确无误地运行，还需要有控制台进行集中的控制和操纵。
特性
高能粒子实验装置，用以发现高能粒子并研究和了解其特性的主要实验工具。[2]