光學(xué)信息處理在電介質(zhì)探測器粒子徑跡模擬中的應(yīng)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(xué)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(xué)、生物磁化驗(yàn)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(xué)超重元素等基礎(chǔ)科學(xué)以及在例如輻射在人體組織中的行為的精細(xì)測量和癌癥治療等應(yīng)用科學(xué)中的新應(yīng)用也顯而易見。
　　另一方面，電化學(xué)蝕刻被確認(rèn)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(xué)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(yīng)的蝕刻斑的形成機(jī)理還不完全清楚。所以理解固態(tài)核徑跡探測器中電化學(xué)蝕刻的機(jī)制和支配固態(tài)核徑跡探測器中電化學(xué)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(jī)制。核徑跡本質(zhì)上是一些光學(xué)現(xiàn)象。既然電化學(xué)蝕刻實(shí)際是固體中隱性徑跡的顯象過程，所以蝕刻過程的機(jī)制的研究與這一研究中的光學(xué)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(xué)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(xué)過程的機(jī)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(qiáng)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(xué)蝕刻機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究也包含理論研究。在實(shí)驗(yàn)部分，我們測量了PC探測器對厚度的響應(yīng)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(qiáng)正比于宏觀電場強(qiáng)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(qiáng)度的變化行為。我們認(rèn)為，為了精確地解決這一問題，應(yīng)該對粒子徑跡末端的拉普拉斯方程進(jìn)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(xué)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(qiáng)度，我們得到了粒子徑跡末端的最終電場強(qiáng)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(qiáng)度的變化情況通過所產(chǎn)生的強(qiáng)度像顯現(xiàn)出來。我們利用上述方法