2、粒子追踪探测器的原理与应用

粒子追踪探测器的原理与应用

1. 气态追踪探测器

气态追踪探测器是粒子物理实验中常用的探测器类型，它利用粒子在气体中产生的电离效应来追踪粒子的轨迹。以下是几种常见的气态追踪探测器。

1.1 漂移室

漂移室通过测量粒子穿越时间与感应线上信号时间的差值来计算漂移距离。在与线正交的坐标 v 上，经过精确校准后，可实现低于 0.1 毫米的空间分辨率。不过，漂移室需要比多丝正比室（MWPC）少得多的电子通道，但必须更仔细地进行监测和校准。此外，相对于感应线的空间位置存在左右模糊性，每个击中都有一个镜像击中，这种模糊性必须在轨迹查找或拟合阶段解决。沿着线的空间位置 w 可以通过比较线两端的电荷来测量，分辨率可达几毫米。

1.2 圆柱形漂移室

圆柱形漂移室在对撞机实验中广泛使用，它由多达 60 个圆柱形层组成，交替排列着场线和感应线，这些线大多与对撞机的束流平行。在其局部坐标系中，z 轴是室的对称轴。横向平面上的测量点可以用极坐标 (Rm, Φm, zm) 表示，其中 Rm 是感应线的径向位置，Φm 是线的极角加上或减去漂移角 Φd（即漂移距离 d 除以 Rm）。漂移距离的分辨率通常在 0.1 - 0.2 毫米的数量级。与平面漂移室一样，每个击中都有一个镜像击中，模糊性需要在轨迹查找或拟合阶段解决。z 坐标可以通过电荷分割或添加相对于“轴向”层倾斜的“立体”线层来测量，所得 zm 的空间分辨率等于漂移距离分辨率除以立体角的正弦值，通常为 2 - 3 毫米。

1.3 漂移管

漂移管是带有单根感应线的小型漂移室，可具有矩形或圆形截面，并可排列成圆柱形或平面层。在平面层中，线可以沿两个或更多方向运行，在两个正