【摘要】：切倫科夫輻射是指當(dāng)入射粒子在介質(zhì)中的傳播速度大于光在介質(zhì)中傳播速度時(shí)會(huì)發(fā)出微弱可見光的現(xiàn)象。目前切倫科夫輻射已被廣泛地應(yīng)用于生物學(xué)醫(yī)學(xué)環(huán)境科學(xué)衛(wèi)生學(xué)和核物理等學(xué)科的研究和應(yīng)用中。由于切倫科夫輻射在眾多領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，因此加強(qiáng)的切倫科夫輻射理論的研究具有十分重要的意義。 由于要發(fā)生切倫科夫輻射過程要求入射粒子的能量要大于光在該介質(zhì)中的傳播速度，因此要求入射粒子的能量較大，而且產(chǎn)生的切倫科夫輻射光十分微弱，加上輻射體介質(zhì)對(duì)輻射光的吸收，這些都加大了實(shí)驗(yàn)的成本和難度。而通過蒙特卡羅程序包Geant4的方式模擬切倫科夫輻射過程不僅可以克服這些困難，而且還可以逼真地再現(xiàn)帶電粒子在介質(zhì)中的切倫科夫輻射效應(yīng)。 本文利用歐洲核子中心開發(fā)的蒙塔卡羅程序包Geant4模擬了不同能量的電子在水、有機(jī)玻璃和鉛玻璃這三種不同介質(zhì)中的產(chǎn)生的切倫科夫輻射現(xiàn)象。通過模擬分析了入射電子能量和輻射體介質(zhì)與切倫科夫輻射角分布的關(guān)系以及入射電子在介質(zhì)中激發(fā)的次級(jí)電子對(duì)切倫科夫輻射角分布的影響；定性的分析了入射電子能量對(duì)切倫科夫輻射光子數(shù)的關(guān)系以及切倫科夫輻射光在輻射體介質(zhì)中的吸收，最后討論了切倫科夫輻射效應(yīng)的發(fā)光范圍和發(fā)光時(shí)間。結(jié)論如下： （1）切倫科夫輻射角與入射電子的能量和輻射體介質(zhì)的折射率有關(guān)。具體表現(xiàn)為在相同介質(zhì)中，入射電子的能量越大，切倫科夫輻射角越大；對(duì)于相同能量的入射電子，輻射體介質(zhì)的折射率越大，輻射體介質(zhì)的折射率越大。 （2）電子在介質(zhì)中激發(fā)的次級(jí)電子產(chǎn)生的切倫科夫輻射對(duì)入射電子產(chǎn)生的切倫科夫輻射角的影響不大，在分析電子產(chǎn)生的切倫科夫輻射時(shí)可以忽略次級(jí)電子產(chǎn)生的切倫科夫輻射的影響。 （3）電子在介質(zhì)中產(chǎn)生的切倫科夫輻射光大部分位于可見光范圍，并且產(chǎn)生的輻射光十分微弱。產(chǎn)生的切倫科夫輻射光子數(shù)隨著入射電子能量的增加而增加。當(dāng)切倫科夫射光在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生吸收現(xiàn)象。對(duì)于水、有機(jī)玻璃和鉛玻璃這三種不同的介質(zhì)，鉛玻璃對(duì)切倫科夫輻射光的吸收最明顯。 （4）電子在介質(zhì)中發(fā)生切倫科夫輻射效應(yīng)時(shí)的發(fā)光范圍與輻射時(shí)間與入射電子的能量成正比。具體表現(xiàn)為隨著入射電子能量的增加，發(fā)光范圍和輻射時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。并且電子在介質(zhì)中發(fā)生切倫科夫效應(yīng)時(shí)的發(fā)光時(shí)間較短，一般小于1ns。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O571
【圖文】：

[17]利用Geant4模擬討論了Milagro γ射線天文臺(tái)中的水基切倫科夫輻射探測(cè)器對(duì)大氣簇射切倫科夫輻射光的響應(yīng)。其角分布如下圖1.1所示：圖1.1 切倫科夫輻射角分布(紅色曲線代表模擬數(shù)據(jù)，黑色曲線代表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))從圖1.1中可以看出，利用蒙特卡羅程序包Geant4能夠模擬切倫科夫輻射過程，并且模擬結(jié)果能夠與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好的吻合。

等人利用Geant4模擬了切倫科夫輻射光在水中傳播時(shí)的吸收光譜。模擬結(jié)果如圖1.1所示：圖1.2 不同距離處的切倫科夫輻射光譜此外，A. Mishev[19]等人利用CORSIKA5.62和 EGS4模擬了放射源在水中的切倫科夫效應(yīng)。1.3 本文的主要工作為了研究電子在介質(zhì)中產(chǎn)生的切倫科夫輻射光，本文運(yùn)用 Geant4 模擬不同能量電子在水、有機(jī)玻璃和鉛玻璃這三種不同介質(zhì)中產(chǎn)生的切倫科夫輻射角與輻射光譜。并分析了不同入射能量的電子和輻射體介質(zhì)對(duì)切倫科夫輻射角的影響；討論了入射電子在介質(zhì)中激發(fā)的次級(jí)電子產(chǎn)生的切倫科夫輻射對(duì)入射電子產(chǎn)生的切倫科夫輻射的影響；并討論分析了切倫科夫輻射光在介質(zhì)中的吸收；最后模擬了不同介質(zhì)中切倫科夫輻射的發(fā)光范圍和發(fā)光時(shí)間。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 康飛;楊衛(wèi)東;汪靜;;對(duì)切倫科夫光學(xué)成像應(yīng)用前景的思考[J];醫(yī)學(xué)爭(zhēng)鳴;2013年06期

2 楊衛(wèi)東;汪靜;;核素切倫科夫顯像研究進(jìn)展[J];功能與分子醫(yī)學(xué)影像學(xué)(電子版);2013年03期

3 仇小鵬;楊平利;田傳艷;;基于VC++.Net開發(fā)Geant4數(shù)值模擬程序[J];計(jì)算機(jī)仿真;2007年06期

4 劉斌;賈清剛;張?zhí)炜?胡光;胡華四;;水下切倫科夫光光斑的蒙特卡羅模擬[J];強(qiáng)激光與粒子束;2013年01期

5 鐘爾杰;;蒙特卡羅方法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J];實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù);2013年06期

本文編號(hào)：2725249