[发明专利]一种探测原子核内部物质结构的装置及其方法

权利要求书

1.一种探测原子核内部物质结构的装置，其特征在于：包括两块平行板雪崩探测器，所述的平行板雪崩探测器后装有一个硅探测器，所述的硅探测器后装有一个靶核，所述的靶核后装有两块硅微条探测器，所述的硅微条探测器后装有一个CsI晶体望远镜阵列。

2.根据权利要求1所述的一种探测原子核内部物质结构的装置，其特征在于：所述的两块平行板雪崩探测器双维位置灵敏。

3.根据权利要求2所述的一种探测原子核内部物质结构的装置，其特征在于：所述的硅探测器与平行板雪崩探测器平行且几何中心在同一条直线上。

4.根据权利要求3所述的一种探测原子核内部物质结构的装置，其特征在于：所述的靶核材料可以根据所测量粒子种类进行选择，厚度也可以根据所测量粒子种类进行选择，与硅探测器平行且几何中心在同一条直线上。

5.根据权利要求4所述的一种探测原子核内部物质结构的装置，其特征在于：所述的两块硅微条探测器相互垂直，能够覆盖不同的发射角，与靶核的几何中心在同一条直线上。

6.根据权利要求5所述的一种探测原子核内部物质结构的装置，其特征在于：所述的CsI晶体望远镜阵列为立体多单元m×n(m，n为正整数)阵列，根据所研究核的种类不同，调整与靶核的距离，使得能够覆盖不同的发射角，与靶核平行且几何中心在同一条直线上。

7.一种权利要求1所述的探测原子核内部物质结构的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(1)根据物理目标，选择要研究的原子核作为入射束流，进入权利要求1所述的一种探测原子核内部物质结构的装置。

(2)所选择的原子核束流进入两块平行板雪崩探测器后，可得出束流中每个粒子的运动方向。

(3)所选择的原子核束流飞出平行板雪崩探测器后进入硅探测器，可得出能量损失ΔE信号，结合粒子的飞行时间谱进行束流在靶核前的粒子鉴别，可以鉴别出原子核束流中的不同粒子。

(4)用鉴别出的原子核束流，打击靶核，当入射束流中的部分粒子和靶核碰撞时，有一定的反应几率被布局到具有结团结构的激发态，发生破裂反应。破裂的反应过程可表述为：P+T→B^*+3，B^*→1+2。其中，P代表了炮弹核，T代表了靶核，B代表目标核，1、2、3分别代表了3种末态粒子。

(5)破裂产物集中在前角区，利用硅微条探测器和CsI晶体望远镜立体多单元m×n(m，n为正整数)阵列测出它们碎片的能损ΔE-能量E谱，并分辨出各碎片的种类。

(6)利用得到的出射碎片的质量、能量和发射角等信息，可以计算出破裂产物1、2的动量，重建B^*核子集团衰变阈附近的激发能谱。B^*的激发能E_X(B^*)可表示为：

E_X(B^*)＝E_rel+Q＝E_rel+(m₁+m₂-m)c²

其中E_rel是相对运动的能量，Q是两体破裂反应中系统质量亏损并转换放出的结合能。E_rel可以表示为：

式中，μ是破裂碎片1、2的约化质量，u_rel是碎片1和2的相对运动速度，u₁，u₂，θ分别是其速度及其夹角。通过测量破裂碎片的能量(E₁，E₂)和其夹角(θ)的测量，通过上面两个公式就能重构入射粒子破裂前的激发能谱。

(7)利用得到的入射粒子的激发能谱就可以推得该粒子的内部物质结构。