光學信息處理在電介質(zhì)探測器粒子徑跡模擬中的應用.pdf

1、近年來，固態(tài)核徑跡探測器不論是在工業(yè)界還是學術(shù)界都引起了人們的巨大的興趣。這種探測器是一種有效的電介質(zhì)探測器。這方面的研究尤其是在諸如現(xiàn)代納米技術(shù)（包括生物及類生物樣品）、納米電極生物電化學、生物磁化驗和探測等領(lǐng)域的研究工作日益增加。核徑跡在引力場中中子量子態(tài)、核-核相互作用的探測，尋找新的化學超重元素等基礎(chǔ)科學以及在例如輻射在人體組織中的行為的精細測量和癌癥治療等應用科學中的新應用也顯而易見。
　　另一方面，電化學蝕刻被確認為是

2、一種良好的隱性粒子徑跡顯象過程并已被廣泛采用。但是，電化學蝕刻引起的隱性徑跡的形貌和固態(tài)核徑跡探測器的電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的破損現(xiàn)象以及相應的蝕刻斑的形成機理還不完全清楚。所以理解固態(tài)核徑跡探測器中電化學蝕刻的機制和支配固態(tài)核徑跡探測器中電化學蝕刻徑跡形成的理論是重要的。
　　本文試圖研究固體中核徑跡顯現(xiàn)過程的某些根本機制。核徑跡本質(zhì)上是一些光學現(xiàn)象。既然電化學蝕刻實際是固體中隱性徑跡的顯象過程，所以蝕刻過程的機制的研究與這一研究中的光學問

3、題之間有著明顯聯(lián)系。因此，本文首先評述固態(tài)核徑跡探測器中的光學問題；其次，我們試圖給出部分目前還不十分明確的核徑跡探測器電化學過程的機理的正確解釋。我們討論了著名的Mason方程和Smythe方程，這兩個著名的傳統(tǒng)模型可基于粒子徑跡末端電介質(zhì)結(jié)構(gòu)破損現(xiàn)象來解釋固體中徑跡的形成。然而，人們注意到，在考慮幾何參數(shù)對引起蝕刻徑跡末端樹狀破損現(xiàn)象的臨界電場強度的影響的情況下，這兩個模型都無法解釋固體中徑跡形成過程中的所有問題。
　　本文既

4、包含對電化學蝕刻機理的實驗研究也包含理論研究。在實驗部分，我們測量了PC探測器對厚度的響應關(guān)系并且測量了不同探測器的臨界電壓關(guān)系。研究表明，徑跡末端的場強正比于宏觀電場強度，這與利用Smythe方程計算所得的結(jié)果相符合得很好。雖然Mason和Smythe的傳統(tǒng)電介質(zhì)模型分別部分地適用于電介質(zhì)中的短程和長程徑跡，但它們都不能解釋“一般情況下”電場強度的變化行為。我們認為，為了精確地解決這一問題，應該對粒子徑跡末端的拉普拉斯方程進行數(shù)值求解

5、。
　　最后，本文提出了一個關(guān)于電介質(zhì)探測器中電化學徑跡形成的幾何模型。利用Matlab生成的徑跡被轉(zhuǎn)換成初始電壓的M×N階矩陣。我們利用一種基于鄰域法的數(shù)值方法計算了拉普拉斯函數(shù)和典型的固態(tài)核徑跡探測器最終電壓的矩陣。隨后，我們采用另一數(shù)值計算方法計算了探測體單元的電場強度，我們得到了粒子徑跡末端的最終電場強度。在計算的每一步，我們都利用圖象處理方法把探測體上的電壓和電場強度的變化情況通過所產(chǎn)生的強度像顯現(xiàn)出來。我們利用上述方法