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第一部分基本原理和实验方法1

第一章 绪论1

§1.1什么是固体核径迹探测器1

§1.2固体核径迹探测器发展简史1

目 录1

§1.3固体核径迹探测器的应用6

§1.4结语9

参考文献9

§2.1离子在固体中沉积能量的一般描述12

第二章辐射损伤径迹的特性和形成机制12

§2.2辐射损伤核心区的范围14

§2.3辐射损伤径迹的组成17

2.3.1无机晶体中辐射损伤径迹的组成18

2.3.2有机聚合物中辐射损伤径迹的组成19

§2.4辐射损伤径迹的形成机制21

2.4.1一些不太现实的机制22

2.4.2与辐射损伤有关的各种物理量24

2.4.3离子爆炸脉冲26

2.4.4次级能量损失29

2.4.5限定能量损失33

2.4.6初级和次级辐射损伤34

§2.5辐射损伤径迹的退火34

2.5.1径迹退火中的活化能34

2.5.2径迹退火的动力学36

参考文献40

§ 3.2化学蚀刻45

§3.1引言45

第三章核径迹的显示方法45

3.2.1化学蚀刻法显示径迹的过程46

3.2.2探测器的准备47

3.2.3蚀刻设备47

3.2.4影响核径迹的记录和显示的因素48

§3.3电化学蚀刻49

3.3.1电化学蚀刻方法49

3.3.2电化学蚀刻设备49

3.3.3电化学蚀刻的基本过程51

3.3.4适于电化学蚀刻的探测器应具有的性质55

3.3.5影响电化学蚀刻效率的因子56

3.3.6预蚀刻的作用78

3.3.7改良的电化学蚀刻方法80

3.3.8水树现象88

3.3.9电化学蚀刻法的应用89

§3.4径迹的染色91

3.4.1径迹染色的机制91

3.4.2径迹染色的步骤和条件94

3.4.3影响径迹染色的因素96

§3.5沉淀缀饰104

3.5.1氯化银单晶中径迹的缀饰105

3.5.2玻璃中径迹的缀饰108

3.5.3云母中径迹的缀饰108

§3.6径迹变色109

§3.7混合处理109

参考文献110

4.1.2固体核径迹探测器蚀刻参量的测定方法115

4.1.1影响固体核径迹探测器蚀刻特性的因素115

第四章化学蚀刻115

§4.1引言115

4.1.3蚀刻曲线117

§4.2蚀刻条件120

4.2.1各种固体核径迹探测器的蚀刻条件120

4.2.2蚀刻条件与探测器性能的关系126

4.2.3蚀刻剂127

4.2.4蚀刻溶液温度的影响134

4.2.5蚀刻产物的影响138

§4.3影响探测器蚀刻特性的环境因素144

4.3.1温度145

4.3.2化学因素157

4.3.3辐照和光化学因素160

4.3.4电场163

4.3.5机械作用164

4.3.6存放时间167

4.4.1显示径迹全长的方法168

§4.4一些特殊的技术168

4.4.2 4π立体角观测样品的制备170

§4.5常用的探测器材料171

4.5.1晶体171

4.5.2玻璃172

4.5.3塑料173

参考文献182

第五章径迹的观测方法187

§5.1引言187

5.2.1常规观测方法188

§5.2光学显微镜观测技术188

5.2.2增强径迹反差的方法189

5.2.3利用光导原理照明191

5.2.4用激光干涉仪精密测定径迹参量193

5.2.5测定径迹密度的统计学方法193

§5.3径迹的定位和放大197

5.3.1化学方法197

5.3.2光学方法200

5.4.1电解池法201

5.3.3电学方法201

§5.4积分计数技术201

5.4.2透射或散射光法202

5.4.3粒子透射203

5.4.4闪灼计数法203

5.4.5机械方法203

§5.5自动化测量技术204

5.5.1火花计数法和击穿计数器205

5.5.2图象分析系统214

参考文献222

第六章径迹蚀刻动力学228

§6.1引言228

§6.2一些基本概念229

6.2.1蚀刻速率比229

6.2.2临界角和临界厚度231

6.2.3关于记录阈233

6.3.1几何模型234

§6.3各向同性探测器中，蚀刻速率比为常数时，径迹蚀坑的形成234

6.3.2径迹参量的计算236

§6.4各向同性探测器中，蚀刻速率比不是常数时，径迹蚀坑的形成238

6.4.1几何模型239

6.4.2径迹参量的计算242

§6.5各向异性的厚探测器中，径迹蚀坑的形成244

§6.6厚探测器中径迹蚀刻动力学公式的应用249

6.6.2锥角250

6.6.3径迹长度250

6.6.1入射角250

6.6.4蚀刻速率比251

6.6.5探测器表面上径迹的截面251

6.6.6径迹的轮廓254

§6.7薄膜探测器中径迹蚀孔的形成254

6.7.1薄膜穿孔时蚀去的厚度256

6.7.2蚀孔的发展256

参考文献261

7.1.1记录效率和蚀刻效率263

第七章核粒子的探测和识别263

§7.1探测效率263

7.1.2临界角与蚀刻效率264

7.1.3裂片类核粒子的探测效率269

7.1.4塑料探测器中，α粒子类核粒子的探测效率271

7.1.5晶态固体核径迹探测器的探测效率273

7.1.6蚀刻效率与蚀刻时间的关系276

7.1.7加热对蚀刻效率的影响278

§7.2核粒子的识别278

7.2.1各种识别核粒子的方法278

7.2.2对实验条件的要求278

7.2.3探测器的标定283

§7.3测定径迹蚀锥长度随剩余射程的变化以识别粒子283

7.3.1 L-R关系的标定284

7.3.2 VT-J关系和R-E关系289

7.3.3一些问题和解决的方法292

§7.4测量径迹轮廓以识别粒子297

§7.5测定径迹直径以识别粒子299

§7.6测定径迹最大可蚀刻长度以识别粒子305

§7.7识别粒子的其他可能方法307

7.7.1测定径迹开始出现的时间以识别粒子307

7.7.2在电化学蚀刻过程中测定径迹蚀穿时间以识别粒子307

§7.8影响分辨率的因素312

7.8.1探测器的均匀度312

7.8.2蚀刻条件314

7.8.3观测量和观测方法316

参考文献318

第二部分应 用323

第八章核物理和粒子物理323

§8.1引言323

§8.2裂变324

8.2.1自发裂变325

8.2.2裂变势垒高度335

8.2.3光致裂变337

8.2.5裂变能量分布339

8.2.4三分裂339

8.2.6裂变碎片角分布343

§8.3重离子核反应343

8.3.1多重裂变343

8.3.2重离子引起的碎裂反应352

8.3.3相对论重离子引起的核反应356

§8.4高能散变361

§8.5极低能带电粒子核反应364

§8.6利用堵塞效应测定复合核寿命365

§8.7超重元素的探索367

§8.8粒子物理373

8.8.1磁单极子的探索374

8.8.2半人马座事例374

8.8.3对撞机实验375

参考文献376

第九章星际空间核粒子381

§9.1引言381

9.2.1元素的核合成过程387

§9.2星体中的核合成和宇宙线的起源与传播387

9.2.2星体中核合成的模型390

9.2.3宇宙线的起源和传播392

§9.3宇宙线的化学成分394

9.3.1铁以下宇宙线的化学成分394

9.3.2超铁宇宙线396

9.3.3宇宙线化学成分与能量的关系412

§9.4宇宙线的同位素组成420

9.5.1超重元素426

§9.5一些可能的探索426

9.5.2反物质427

9.5.3磁单极子429

§9.6太阳耀斑粒子434

9.6.1低能（E？15MeV／核子）太阳耀斑粒子的电荷谱和能谱434

9.6.2高能（E＞15MeV／核子）太阳耀斑粒子的化学组成440

9.6.3太阳耀斑粒子的同位素组成441

§9.7太阳风粒子442

§9.8磁层粒子443

参考文献446

第十章 陨石和月球样品中的陈旧径迹452

§10.1引言452

§10.2主要的宇宙效应454

10.2.1空间带电粒子的辐照效应455

10.2.2陨石的撞击作用及其对辐照效应的制约457

§10.3陨石和月球样品中，外源造成的径迹459

10.3.1外源径迹的一般情况459

10.3.2宇宙线重粒子径迹的密度和生成率461

10.3.3宇宙线引起的裂变径迹468

10.3.4高能散变反应中产生的径迹470

§10.4古代宇宙线和太阳粒子470

10.4.1地球外样品中古代宇宙线和太阳粒子的记录470

10.4.2 VH核的通量和能谱474

10.4.3 Z≥20核的化学组成478

§10.5衰亡同位素的径迹482

10.5.1陨石中的衰亡同位素记录482

10.5.2利用244Pu和U裂变径迹研究陨石母体的冷却史487

10.5.3月球样品中的衰亡同位素记录488

10.6.1各种辐照年龄489

§10.6陨石和月球样品的辐照年龄和辐照史489

10.6.2陨石和月球岩石样品的重粒子辐照年龄490

10.6.3陨石和月球岩石样品的散变年龄494

10.6.4月球土壤的辐照史和辐照年龄496

§10.7利用陈旧径迹研究陨石和月球表面的侵蚀作用500

10.7.1消耗质量的侵蚀作用500

10.7.2微侵蚀作用502

10.8.1磁单极子504

§10.8一些可能的探索504

10.8.2古代月球磁场505

参考文献506

第十一章辐射剂量学511

§11.1引言511

§11.2中子剂量学512

11.2.1热中子512

11.2.2快中子和中能中子515

11.2.3中子剂量计／能谱计522

11.2.4一些应用的实例524

§11.3 α粒子剂量学526

§11.4多电荷核粒子剂量学528

参考文献531

第十二章裂变径迹测定年代与地球科学535

§12.1引言535

§12.2裂变径迹测定年代536

12.2.1天然径迹的来源536

12.2.2裂变径迹年龄的计算方法537

12.2.3裂变径迹年龄的测定方法539

12.2.4影响测定结果的外在因素541

12.2.5退火效应的校正545

12.2.6裂变径迹年龄的地质学意义553

12.2.7一些应用的实例556

§12.3核径迹技术在地球科学中的其他应用564

12.3.1岩矿研究564

12.3.2成矿机制的研究566

12.3.3地质和矿藏勘察567

12.3.4氡的迁移与地震预报570

参考文献572

第十三章化学元素分析和射线照相576

§13.1化学元素分析与投影576

13.1.1利用热中子裂变反应577

13.1.2利用快粒子裂变反应582

13.1.3利用其他核反应和α蜕变583

13.2.1中子照相589

§13.2射线照相589

13.2.2重离子照相593

参考文献603

第十四章核径迹技术的其他应用608

§14.1核径迹微孔滤膜608

14.1.1核径迹微孔滤膜的制备及其特性608

14.1.2核径迹微孔滤膜的应用612

14.1.3受控微孔过滤和选择性的微孔滤膜620

§14.2材料表面的精微加工620

14.2.1磁光材料的精微加工621

14.2.2材料表面的织构624

14.2.3材料的光学特性626

14.2.4重离子刻版627

§14.3径迹复制技术的应用629

14.3.1电子的场致发射629

14.3.2离子的场致发射631

14.3.3微复合材料632

§14.4其他应用634

14.4.1聚变诊断634

14.3.5超导电性研究634

14.3.4微电子学器件634

14.4.2洗提回收重离子636

14.4.3计算机软错误的研究636

14.4.4积分气压计638

参考文献638

附录 几种离子在硝酸纤维素和CR-39中的射程和能量损644

失644