前言：
进入21世纪，为了适应原子核物理和粒子物理的实验规模和测量精度的要求，粒子和辐射探测在技术和方法上出现了很多新的研究成果。
本书核心概述
随着电子技术的发展，在实际应用中大量使用的是电子记录的探测仪器。早期基于照相和显微扫描技术一些径迹探测器，如云雾室、气泡室，尽管它们在粒子物理发展中的一些重大发现起了关键作用，但现在已很少应用。
而物理学家利用离子或粒子加速器来产生一定能量的粒子束，并使粒子束和靶粒子碰撞，用各种粒子探测器测量碰撞的反应产物。
各种反应产物可以是带电粒子，不带电的中性粒子以及电磁辐射的场量子。如何精确地探测这些粒子的产额和分布是粒子物理和核物理研究的重要课题之一。
本书主要介绍了微观粒子和辐射与物质相互作用的物理机制，粒子和辐射的探测原理，主要类型粒子探测器的工作原理、构造、性能和应用，并介绍了辐射和辐射防护的基本知识及常用放射性核素的特性。
基本粒子的寿命差异巨大
基本粒子的寿命是指粒子从产生到衰变所经历的一段时间。迄今为止，人们所知道的基本粒子已有300多种。
其中除少数寿命特别长的稳定粒子，如光子、中微子、电子和质子外，其他都会分别通过弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用衰变成别的粒子。
在这些会衰变的粒子中，绝大多数是瞬息即逝的，也就是说，它们往往在诞生的瞬间就已夭折。但由于引起衰变的原因不同，不同粒子的寿命，通常指粒子静止时的平均寿命也有巨大的差异。
通过弱相互作用衰变的粒子有20余种。其中，π±介子的寿命大致为2.6×10-8秒，即π±介子经过一亿分之一秒就衰变成了其他秒子。一亿分之一秒，从我们日常生活中习惯了的时间概念来讲，是不值一提的。
但在微观世界里，它却不能忽视，相反倒是个不太小的数字。在大量能自动衰变的基本粒子中，能活上一亿分之一秒的算是相当长寿的。再来看看通过电磁相互作用衰变的粒子，它们的寿命就要短得多了。
粒子之间存在着相互作用
粒子之间的相互关系有强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用，其中引力相互作用非常弱，可以忽略。通过这些相互作用，产生新粒子或发生粒子衰变等粒子转化现象。
各种粒子分别有各自的内禀性质，有粒子的质量m（静质量，以能量表示）、寿命τ（平均寿命，指静止系的平均寿命）、电荷q（以质子的电荷为单位）、自旋j（以为单位）、宇称p、同位旋i、同位旋第3分量i3、重子数b、轻子数le、、lr、奇异数s、粲数c、底数d等等。
在现有实验的精度下，轻子的行为类似点粒子，没有显示出具有内部结构，而强子显示是复合粒子，具有一定的结构。按照现代粒子物理的观点，介子由一对正反夸克构成，重子由3个夸克构成，轻子和夸克属于同一层次。
标准偏差的大小影响
一种量度数据分布的分散程度之标准，用以衡量数据值偏离算术平均值的程度。标准偏差越小，这些值偏离平均值就越少，反之亦然。
标准偏差的大小可通过标准偏差与平均值的倍率关系来衡量。标准偏差公式：s=sqrt[(∑(xi-x拨)^2)/（n-1）]公式中∑代表总和，x拨代表x的均值，^2代表二次方，sqrt代表平方根。例：有一组数字分别是200、50、100、200，求它们的标准偏差。
x拨=(200+50+100+200)/4=550/4=137.5s^2=[(200-137.5)^2+(50-137.5)^2+(100-137.5)^2+(200-137.5)^2]/(4-1)标准偏差s=sqrt(s^2)stdev基于样本估算标准偏差。标准偏差反映数值相对于平均值(mean)的离散程度。
粒子探测器发挥范围广阔
粒子探测器在从药物开发到医学成像，从保护宇航员到古代文物的年代测定，从测试材料到了解宇宙的各个领域都发挥着重要作用。
①利用雷达科学家可以收集有关雨滴或其他降水的位置，大小和分布,以及风速和风向其他变量的信息。一些更先进的仪器也采用同样的技术，用微波或激光代替无线电波。
②粒子探测器继续改变医务人员看到人体的方式，或者更具体地说，改变他们看到人体的方式。许多类型的医学扫描仪，包括正电子发射断层扫描和磁共振成像依赖于粒子探测器。
③粒子探测器可以帮助科学家们发现病毒，并开发药物来对抗病毒。由称为同步加速器的机器产生的强烈聚焦光束为微观世界提供了一扇窗户。对某些病毒的照射，揭示了它们独特、详细的结构。
④艺术史学家使用x射线，红外线，紫外线和可见光，甚至是电子束来收集有关伟大作品的详细信息。在决定如何最好地修复和保存绘画、雕塑等时，这些信息尤为重要。
⑤粒子探测器有助于测试工业设备的结构完整性，如蒸汽轮机和飞机发动机。智能手机和其他计算设备包含半导体，这些半导体是在一个叫做离子注入的过程中使用粒子探测器设计的。
⑥在地质学中，中子和中子探测器被用来识别地下深处的石油储量和稀有矿物。电子束对食品、食品包装和医疗设备进行消毒，并使用粒子探测器，以确保消费者的安全。
半导体探测器的来龙去脉
半导体探测器有两个电极，加有一定的偏压。当入射粒子进入半导体探测器的灵敏区时，即产生电子-空穴对。
在两极加上电压后，电荷载流子就向两极作漂移运动﹐收集电极上会感应出电荷，从而在外电路形成信号脉冲。
但在半导体探测器中，入射粒子产生一个电子－空穴对所需消耗的平均能量为气体电离室产生一个离子对所需消耗的十分之一左右，因此半导体探测器比闪烁计数器和气体电离探测器的能量分辨率好得多。
半导体探测器的灵敏区应是接近理想的半导体材料，而实际上一般的半导体材料都有较高的杂质浓度，必须对杂质进行补偿或提高半导体单晶的纯度。通常使用的半导体探测器主要有结型、面垒型、锂漂移型和高纯锗等几种类型。
闪烁探测器的原理和特点
主要由闪烁体、光的收集部件和光电转换器件组成的辐射探测器。当粒子进入闪烁体时，闪烁体的原子或分子受激而产生荧光。
利用光导和反射体等光的收集部件使荧光尽量多地射到光电转换器件的光敏层上并打出光电子。这些光电子可直接或经过倍增后，由输出级收集而形成电脉冲。
当闪烁体中原子的轨道电子从入射粒子接受大于其禁带宽度的能量时,便被激发跃迁至导带。
然后,再经过一系列物理过程回到基态，根据退激的机制不同而发射出衰落时间很短的荧光或是较长的磷光。
闪烁探测器具有探测效率高和灵敏体积大等优点。其能量分辨率虽然不如半导体探测器好，但对环境的适应性较强。
暗物质可能是尚未发现的新粒子
如果说暗物质不是黑洞，也不是由普通物质构成的任何不发光天体，那么最大的可能性便是某种尚未发现的新粒子了。
但是所有这些粒子表现出来的性质都不符合天文观测所揭示的暗物质属性，因此很有可能暗物质是某种或者某些尚未发现的新粒子。
天文观测得到的关于暗物质的证据均是来自于引力相互作用，而暗物质显然应该不具有电磁相互作用和强相互作用，否则我们应该能够很容易地看到它们发出电磁辐射或者和物质强烈碰撞等。
暗物质可能具有弱相互作用，这符合目前所有的观测事实。这样的话我们就有可能在实验室里探测到暗物质，就类似于通过大型实验装置探测到中微子一样。
当然暗物质也可能没有弱相互作用，那样的话我们只能说很遗憾，认识暗物质本质的唯一窗户也被关上了。
结尾：
探索物质的基本构成及粒子间的相互作用一直是物理学研究的前沿。探测技术和方法的研究和发展，导致了物理学中许多的重大发现。它不仅在粒子物理和核物理，而且在医学物理、天文物理、考古和地质勘探等学科有广泛的应用。