粒子物理中的电子学-中国科学技术大学
高考志愿填报建议大学专业解析--粒子物理与原子核物理
粒子物理与原子核物理一、专业介绍1、概述：粒子物理与原子核物理是以国内外的大型高能物理实验为依托，从理论和实验上研究物质最基本的构成、性质及其相互作用的规律。
其中也包括粒子物理探测新技术和新型探测器的研究；粒子物理理论研究中的计算物理新方法的开发和研究。
这些研究将深化我们对物质世界更深层次基本规律的认识。
在21 世纪，以兴建若干大科学工程为标志，国际上粒子物理与核物理学科正在继续蓬勃发展并面临着重大的突破，必将继续对各国的国防、能源、交叉学科等的发展起重要的推动作用。
2、研究方向：粒子物理与原子核物理的研究方向主要有：01.理论核物理02.实验核物理03.高能物理与粒子物理04.应用核物理05.微机应用与核电子学06.中子物理与裂变物理07.核聚变与等离子体物理08.非平衡态统计物理（注：各大院校的研究方向有所不同，以北京大学为例）3、培养目标：本专业培养研究生具有量子场论、粒子物理、核物理和近代数学的坚实的理论基础和专门知识，掌握射线探测技术及利用计算机在线获取数据和分析数据的方法，或能使用计算机进行理论研究。
了解该学科发展动态和前沿进展，能够适应我国经济、科技、教育发展需要，并具有独立从事该学科前沿研究和专业教学的能力。
还应较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料，具有开拓进取严谨求实的科学态度和作风。
4、研究生入学考试科目：（1）101思想政治理论（2 )201英语一（3）603普通物理(含力学、热学、电磁学、光学)、604量子力学（4）804经典物理(含电动力学、热力学与统计物理)、809原子核物理报考本专业０１—０６研究方向方向考试科目③限考量子力学，考试科目④中经典物理、原子核物理任选一门；０７—０８研究方向考试科目③限考普通物理，考试科目④限考经典物理。
（注：各大院校的考试科目有所不同，以北京大学为例）5、与之相近的一级学科下的其他专业：理论物理、原子与分子物理、等离子体物理、凝聚态物理、070206声学、光学、无线电物理。
粒子物理学中的基本粒子探测技术
粒子物理学中的基本粒子探测技术粒子物理学是物理学的重要分支之一，它主要研究各种基本粒子之间的相互作用、性质及其规律。
探测技术是粒子物理学中不可或缺的一个重要部分。
粒子物理学需要借助探测技术收集、测量基本粒子的性质与行为，从而推进粒子物理学的发展和进步。
本文将介绍粒子物理学中的基本粒子探测技术，包括探测器的分类、探测器的组成结构、探测原理及其应用。
一、探测器的分类探测器是粒子物理学中进行探测的主要工具。
探测器按照其原理，可以分为以下几类。
1. 材料探测器材料探测器是利用基本粒子在材料中沉积能量，经过电离过程产生载流子的原理。
最常见的材料探测器就是测量辐射的GM计数器。
同时，用于探测粒子径迹经过的凝胶、液体或气体也属于材料探测器，比如伽马射线探测器、电离室等。
2. 半导体探测器半导体探测器是利用基本粒子在半导体中放电，将芯片内的电子引入电路的原理。
半导体探测器具有极高的分辨率和精度，用于探测高能粒子的径迹和电荷。
一些常见的半导体探测器有硅器件和锗器件。
3. 闪烁体探测器闪烁体探测器是利用反应后产生的光子发出强烈的闪烁光，通过探测器探测光子的原理。
闪烁体探测器广泛用于探测中子、伽马射线、X射线、带电粒子等，如闪烁计数器、正电子探测器等。
4. 气体探测器气体探测器利用基本粒子在气体中产生电离，在电场作用下引起电流变化，从而进行探测的原理。
气体探测器通常用于探测高能粒子，如闪烁室、多丝电晕计数器等。
二、探测器的组成结构探测器是粒子物理学中进行探测的主要工具，其基本组成结构包括探测器外壳、前端电子学、计算机控制系统等。
1. 探测器外壳探测器外壳是指保护探测器内部的外部结构，具有良好的密封、隔绝和抗辐射能力。
不同的探测器具有不同的外壳材料和结构。
2. 前端电子学前端电子学是指探测器信号的处理和放大电路，包括前置放大器、信号形成器、可编程逻辑数组（FPGA）等，用于将探测器探测到的信号进行放大和处理，并输出数字信号。
粒子物理与原子物理排名
070202 粒子物理与原子核物理核技术及应用是一门综合性学科，研究带电粒子加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射探信息处理, 广泛应用于科学研究和工农业生产等各个领域。
核技术由于能在微观层次改变物质性质或获取物信息，已成为许多领域研究微观层次的重要手段。
核技术的发展已为人类提供了多种类型的辐射源和辐射探种辐射谱仪、各种核医学和工业景象系统、各种核测控系统和各种物质改性和遗传变异技术、对社会、经济作用。
学生应具有扎实的数学、物理、电工、电子和计算机技术基础，掌握有关专业知识。
熟练掌握一门外事核技术科学研究工作或独立担负技术开发工作的能力，在本学科的某一方面有较好的研究成果或实用的开排名学校名称等级1 北京大学A+2 中国科学技术大学 A3 清华大学 A4 兰州大学 A5 复旦大学A北京大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=15中国科学技术大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6430兰州大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=22507复旦大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6507有该专业的部分院校分数一览（A+、A、B+、B各选部分代表院校）。
2008年录取分数线：北京大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理北京师范大学--物理系-- 粒子物理与原子核物理北京师范大学--材料科学与工程系/低能核物理研究所-- 粒子物理与原子核物理南开大学--物理科学学院-- 粒子物理与原子核物理中国工程物理研究院--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理中国原子能科学研究所--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理山西大学--数学科学学院-- 粒子物理与原子核物理山西师范大学--物理与信息工程学院-- 粒子物理与原子核物理沈阳师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理辽宁师范大学--物理与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理吉林大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理东北师范大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理长春理工大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理哈尔滨工业大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理中国科学技术大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理复旦大学--现代物理所-- 粒子物理与原子核物理武汉大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理兰州大学--核科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理山东大学--物理与微电子学院-- 粒子物理与原子核物理广西大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理福建师范大学--物理与光电信息科技学院-- 粒子物理与原子核物理华中师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理湖北大学--物理学与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理浙江大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理中山大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理郑州大学--物理工程学院-- 粒子物理与原子核物理河南大学--物理与电子学院-- 粒子物理与原子核物理四川大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理四川大学--原子核科学技术研究所-- 粒子物理与原子核物理四川师范大学--电子工程学院-- 粒子物理与原子核物理南京大学--物理学系-- 粒子物理与原子核物理南京师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理。
中国科学技术大学原子物理2016期末考试题
中国科学技术大学2015—2016学年第二学期考试试卷-答案考试科目： 原子物理学 得分： 学生所在系： 姓名： 学号：物理学常数：电子电荷 e = 1.60⨯10-19C ， 电子质量 m e = 9.11⨯10-31kg = 0.511MeV/c 2 Planck 常数 h = 6.63⨯10-34J ⋅s ， 真空光速 c = 3.00⨯108m ⋅s -1真空磁导率 μ0=4π⨯10-7N ⋅A -2， 真空介电常数 ε0 = 8.85⨯10-12C 2⋅J -1⋅m -1 Rydberg 常数 R ∞=10973731m -1， 原子质量单位 u=1.66⨯10-27kg = 931MeV/c 2 玻尔半径a 1 = 0.529⨯10-10m ， 阿伏伽德罗常数 N A = 6.022⨯1023mol -1 玻尔兹曼常数 k =8.62⨯10-5eV ⋅K -1 精细结构常数20114137.036e c απε==，Bohr 磁子 e2B e m μ==0.927⨯10-23J ⋅T -1组合常数：204e πε=1.44fm ⋅MeV ，m e c 2=0.511MeV ，hc = 1.240nm ⋅keV一．选择题（每题3分，共30分，请将答案填入下表中）90°处，相同时间内测量到的粒子数之比为A ．2：3B ．4：9C ．9：16D ．16：9 A2．导致碱金属原子能级精细结构辟裂的原因是A ．原子实的极化和轨道贯穿B ．运动的相对论效应C ．自旋-轨道相互作用D ．以上三者都是 C3．在弗兰克-赫兹实验中，观测到Hg 原子发出的波长为184.9nm 的光谱线，若不考虑反冲，使Hg 原子发出该谱线的电子的动能应当为A ．4.68eVB ．4.9eVC ．5.78eVD ．6.73eV D4．在戴维逊-革末实验中，通过测量被Ni 晶体散射的电子束在空间的分布特征， A ．确定了e/m 的值 B ．证实了电子的波动性 C ．认定了光电效应的确实性 D ．测量了Ni 原子的大小B5．基态氧原子核外电子的排布为1s22s22p4，依据泡利原理和洪德定则，其能量最低的原子态为A．21S0B．23P0C．23P2D．23S1C6．Be为周期表中第4号元素，在基态和激发态，其价电子按LS耦合的方式形成原子态。
中国科学技术大学招收硕士学位研究生
01太阳大气动力学
02行星际动力学
03磁层动力学
04空间等离子体理论及应用
10
(DDioi政治理论
②©201英语
③③312高等数学A
④®447电动力学B或450空间物理基础
070820空间环境科学
01空间天气预报模式的研究及应用
5
①①101政治理论
②©201英语
-\
④④447电动力学B或450空间物理
07高分子成型物理与化学
08高分子溶液
09纳米咼分子材料
10髙分子纳米改性
11高分子辐射化学
12涂料辐射化学
13基础辐射化？
A厶rh、"・E仃4/[■宀
25
①①101政治理论
2®201英语
3@324物理化学
4®444高分子化学或445高分子物
理
070320可再生洁净能源
01生物质的结构和降解机理
02生物质能源化
5
axDioi政治理论
2®201英语
3@324物理化学
4®442有机化孑
070401天体物理
01活动星系核
02宇宙大尺度结构
03相对论天体物理
04吸积盘物理
10
JXDioi政治理论
2®201英语
3®313普通物理A
④④434量子力学或436电动力了A
070602大气物理学与大气环境
01大气物理和大气遥感
4®42 7线性代数与解析几何
070105运筹学与控制论
01数理规划的算法讨论
02评估理论
5
JXDioi政治理论
②②201英语
③③321数学分析
④@427线性代数与解析几何
量子场论粒子物理理论及唯象学-中国科学技术大学
有意申请者请将个人履历表、学术成绩、已发表文 章目录及其引用情况以及三名以上推荐者的推荐信 寄送（或电子邮件方式） ：
安徽省合肥市金寨路96号，230026 中国科技大学交叉学科理论研究中心 王丽 收 Tel: +86-551-63607031 Email: icts@ 也可联系： 卢建新 jxlu@, +86-551-63606635
中心发展规划
长期建设目标：
做出有国际影响的重要研究工作，使中心在弦理论等相关领 域成为亚洲有影响、在国际理论物理学界有一定的知名度的研 究中心。坚持学术优先，营造好的学术氛围，避免浮躁！
队伍建设：
积极引进高水平人才（人选的学术水平应不低于青千要求）， 尤其是加强年青人才的吸引和引进。
Faculty Positions：
二、量子场论、粒子物理理论及唯象学：
肖志广，副教授， 粒子唯象、量子场论及弦理论 丁桂军，特任教授（优青），粒子物理及唯象学 高道能，教授，粒子物理理论及唯象学
三、中高能核物理理论：
王群，教授（百人/杰青），有限温度和密度的量子 场论、夸克物质理论、量子色动力学现象学
科研项目支持情况
中国科学院百人项目、 知识创新方向性项目和 院长基金等 国家基金委杰出青年基金、重点项目、理论物 理重大研究计划和面上项目及主任基金等 科技部973 项目、国家 ‘985’工程和‘211’ 工程经费的支持。
是国内在超弦/M-理论相关方面成立最早的中心, 也是 目前国内弦论及相关领域的主要研究中心之一 涉及研究领域:
超弦/M-理论、引力与宇宙学、量子场 论、粒子物理理论和唯象学、中高能核 物理理论、数学物理
中心及高能理论主要研究方向及人员
一、
超弦/M理论、引力及宇宙学：
等离子体物理学-SpacePhysicsDivisionofUSTC-中国科学技术大学
中文译本。
– Chen, F. F. Introduction to Plasma Physics. 2nd ed. Plenum Press, 1984. 有中文译本。
分布，即
f
n
m
2pkT
3 2
exp(
1 mv2 2
kT
)
• 对于非Maxwellian分布的等离子体，只有有
效的动力学温度：
kT
1 n
(mv2 )
f
dv
等离子体的各种存在
• 等离子体的参 数范围很大， 温度跨越了约7 个量级，密度 跨越约25个量 级，这么大的 范围类，等离 子体物理都是 适用的。
对于等离子体的描述方法
• 1. 单粒子运动
– 仅考虑带电粒子在电磁场中的运动，不考虑带电粒子 运动对电磁场的影响。
– 方法简单直观，但不自洽，无法求出电磁场的变化
• 2. 磁流体力学
– 将等离子体视为受磁场作用的流体，同时考虑流体的 流动使磁场产生的变化。
– 结果是自洽的，但等离子体需保持电中性和高导电性， 以至于无须考虑电场的影响。仅适合处理低频长波的 变化，因而被称为等离子体宏观理论 。
– T.J.M. Body and J. J. Sanderson, The Physics of Plasmas, Cambridge Univ. Press, 2003
– Wolfgang Bamjohann and Rudolf A. Treumann, Basic Space Plasma Physics, Imperial College Press, 1997
中国科学技术大学量子力学考研内部讲义一(01-06)
量子力学理论处理问题的思路① 根据体系的物理条件，写出势能函数，进而写出Schrödinger 方程； ② 解方程，由边界条件和品优波函数条件确定归一化因子及E n ，求得ψn ； ③ 描绘ψn ， ψn *ψn 等图形，讨论其分布特点；④ 用力学量算符作用于ψn ，求各个对应状态各种力学量的数值，了解体系的性质；⑤ 联系实际问题，应用所得结果。
有人认为量子力学的知识很零碎，知识点之间好像很孤立，彼此之间联系不是很紧凑，其实不是这样的，我们可以将量子力学分成好几个小模块来学习的，但是每个模块之间都有一定的联系，都相互支持的，比如算符和表象，表面看二者之间好像不相关，实际上在不同的表象中算符的表示是不一样的：在坐标表象中动量算符ˆp和坐标算符ˆx 之间的关系是ˆx p i x∂=-∂，在动量表象中它们之间的关系为ˆˆx x i p ∂=∂，所以我们在解答一个题目的时候一定要明确所要解决的问题是在哪个表象下，当然一般情况下都是在坐标表象下的。
这里还有一点建议就是经典力学跟量子力学是相对应的，前者是描述宏观领域中物体的运动规律的理论而后者是反映微观粒子的运动规律的理论，所以量子学中的物理量都可以与经典力学中的物理量相对应：薛定谔方程与运动方程；算符与力学量；表象与参考系，所以我们在解答量子力学问题的时候不要单纯的把它当作一个题目来解决，而是分析一个“有趣”的物理现象！针对中科大历年的硕士研究生入学考试，我们可以将量子力学分为六个模块来系统学习：一、薛定谔方程与波函数；二、力学量算符；三、表象；四、定态问题（一维和三维）；五、微扰近似方法；六、自旋，其实前三部分是后三部分的基础，后三部分为具体的研究问题提供方法。
所以在以后的学习中我们就从这几部分来学习量子力学，帮助大家将所有的知识系统起来。
第一部分 薛定谔方程与波函数在经典力学中我们要明确一个物体的运动情况，就需要通过解运动方程得到物体的位移与时间的关系、速度与时间的关系等等，同样的道理，在量子力学中我们要解薛定谔方程，得到粒子的波函数，也就明确了粒子的运动情况，然后再通过对波函数的分析就能得到一系列与之有关的力学量和整个体系的性质。
中国科学技术大学物理学科研究生学位基础课高等量子力学主
•
• •
7）关于学习本高量课程的基本建议
• 物理-自然的科学-研究物质运动最一般的规律及物质的 基本结构的学科 • 量子力学：反映微观世界中物质运动规律性的理论； 介观和宏观物质体系性质与现象的基础 • 物质世界的基本规律通过数学理论表述：数学形式/物 理解释 • Paradox/interpretation • Richard Feynman: “A paradox is only a confusion in our own understanding.”
4.5 de Broglie波（对牛顿力学基本概念的彻底颠覆）
“After long reflexion in solitude and meditation, I suddenly had the idea, during the year 1923, that the discovery [of light quanta] made by Einstein in 1905 should be generalized by extending it to all material particles and notably to electrons.” 相对论时空观：时间-空间、能量-动量 相互转化 能量量子化 动量量子化 波：波长、频率; 粒子：动量、能量 能量=普朗克常数 x 波的频率 某方向动量=普朗克常数 x 该方向波数 （Davisson-Germer实验验证）
教学安排
课程引言
1. 何谓高等量子力学？
即对本科“量子力学”在基本概念与理论描述和在实际 应用方面进行补充、延伸、提高与深化，如 • 1）基本原理和现象描述与处理方式的提高，例如对量 子力学基本理论更侧重讲清来源、与经典物理的联系 和数学理论推导，数学形式更侧重Dirac符号等（ Dirac 符号的描述比常用坐标空间波函数描述状态的方法更 方便和普适） • 2）新的理论处理方法，如Feynman路径积分,密度矩阵 • 3）对不同重要体系的应用之具体与深化，如近似方法 和散射理论 • 4）概念与理论方法的提升，如二次量子化(简介) ，相 对论量子力学（简介） ，量子场论（不讲）
粒子物理学中的粒子探测器与探测技术
粒子物理学中的粒子探测器与探测技术粒子物理学是研究物质最基本的组成和相互作用的学科领域，而粒子探测器则是实现对粒子物理实验的关键工具。
本文将介绍粒子探测器的种类和工作原理，并探讨探测技术在粒子物理研究中的重要性。
一、粒子探测器的种类粒子探测器根据其用途和结构可以分为多种类型，包括径迹探测器、电离辐射探测器、电磁辐射探测器、强子辐射探测器等。
不同种类的探测器具有不同的特点和适用范围。
1. 径迹探测器径迹探测器用于测量粒子的轨迹。
其基本原理是利用感应器测量粒子在探测器中的相对位置变化。
常见的径迹探测器包括闪烁体探测器和气体探测器等。
2. 电离辐射探测器电离辐射探测器用于测量粒子通过介质产生的电离效应。
当粒子穿过介质时，会与其发生相互作用，使得介质中的原子或分子电离。
通过测量电离效应可以确定粒子的能量和类型。
离子化室和半导体探测器是常用的电离辐射探测器。
3. 电磁辐射探测器电磁辐射探测器主要用于测量粒子的电磁相互作用。
这类探测器可以测量粒子在电磁场中的相对位置和能量损失。
常见的电磁辐射探测器包括闪烁体探测器和电子学器件等。
4. 强子辐射探测器强子辐射探测器用于测量强子相互作用过程中产生的粒子。
因为强子产生的粒子通常较为复杂和多样，所以强子辐射探测器需要具备较高的性能和复杂的结构。
束流中子计数器和块状探测器是常见的强子辐射探测器。
二、探测技术在粒子物理研究中的应用探测技术在粒子物理研究中起着至关重要的作用。
通过精确测量粒子的轨迹、能量和电离等信息，科学家们可以研究粒子的性质和相互作用的规律，进而深入了解物质的基本构成。
1. 粒子的鉴别和鉴定不同类型的粒子在探测器中会产生不同的相互作用和能量损失特征，通过测量这些特征，科学家们可以鉴别并鉴定粒子的类型。
这对于粒子物理实验中的粒子辨识非常重要，因为只有准确鉴别出粒子的类型，才能对实验结果进行正确的解读。
2. 能量和动量的测量粒子的能量和动量是粒子物理研究中的重要参量。
理论力学-中国科学技术大学
1 ij 0 i j i j
ijk kmn im jn in jm
z
p
柱坐标系
坐标：
( R, q , z )
o
y
q r r Re R ze z x x R cos q , y R sin q eR cosq e x sin q e y , eq sin q e x cosq e y e , e e , e R q z 0 e q q q R e z e Rq e R eq e vR
R
q
z
)e (2R Rq )e Rq q a (R zez R q
2
q
eR
球坐标系
坐标： ( r , q , j ) r re r r sin q (cos j e x sin j e y ) r cos q e z
z
eq cos q (cos j e x sin j e y ) sin q e z ej sin j e x cos j e y
e x y e y z e z vx
a xe x ye y ze z
o y x
x e y e z 0 e
直角坐标系中的矢量运算
矢量的表示和爱因斯坦求和约定：
a aiei a aiei
点乘： 叉乘：
i 1
3
a b ai bi
分析力学与牛顿力学方法比较
分析力学 优点 牛顿力学 处理方法流程规范 直观，易于理解 善于复杂的体系处理 解算简单问题比较方便 约束越多方程数越少 不够直观 常常需要具体灵活的分析
缺点
对于简单问题的处理 约束越多方程数越多越繁 显得麻烦 琐
粒子物理学中的粒子自旋与自旋耦合
粒子物理学中的粒子自旋与自旋耦合粒子物理学研究微观世界中的基本粒子及其相互作用，其中一个重要的属性是粒子的自旋。
自旋既不是传统的角动量，也不是物体的自旋，而是粒子携带的一种内禀性质，类似于粒子的磁矩。
一、粒子自旋的概念与实验证据粒子的自旋是量子力学中的概念，描述了粒子自身的自旋矢量。
自旋可以理解为粒子在自身轴周围的自旋动量，其具有半整数(1/2, 3/2,等)或整数(0, 1, 2,等)的量子数。
自旋1/2对应于电子、质子等费米子，自旋0对应于光子等玻色子。
实验证据支持了自旋的存在。
例如，双缝实验的观察结果表明，自旋是真实存在的，因为实验测量到的自旋的解释只能通过粒子自旋来解释。
此外，自旋在磁共振成像等应用中也发挥着重要的作用。
二、自旋与角动量自旋既有类似于角动量的性质，也有不同于角动量的性质。
自旋矢量运算满足角动量的代数结构，但自旋与空间旋转的关系与传统的角动量有所不同。
自旋与空间旋转之间的关系可以通过所谓的旋转群描述。
旋转群是描述空间旋转的数学工具，自旋粒子的自旋状态可以通过旋转群的表示来描述。
三、自旋耦合自旋耦合是指粒子之间通过自旋相互作用产生的耦合现象。
自旋耦合对于理解粒子之间的相互作用和产生新的量子态具有重要意义。
在自旋相互作用中，存在两种常见的耦合类型：自旋-自旋耦合和自旋-轨道耦合。
自旋-自旋耦合通常发生在两个自旋粒子之间，其相互作用可以通过哈密顿量描述。
自旋-轨道耦合则是粒子的自旋与它在电磁场中的运动轨道之间的相互作用。
自旋耦合不仅在粒子物理学中起着重要作用，在量子信息处理领域也有广泛的应用。
例如，在量子计算中，利用自旋耦合可以实现量子比特之间的信息传递和处理。
四、粒子自旋的应用粒子自旋的研究和应用涉及到多个领域，具有重要的科学和技术意义。
在粒子物理学中，自旋是粒子性质的重要指标之一，可以帮助理解和描述粒子的行为。
例如，希格斯玻色子的自旋是0，通过其自旋可以推断其与其他粒子的相互作用方式。
中科大应用物理系课程表
应用物理学专业一、专业培养目标培养学生具有坚实的数学基础、广博的物理学基本知识、系统扎实的物理学基础理论、基本实验方法和技能，了解物理学发展的前沿和科学发展的总体趋势，掌握必要的电子技术和计算机应用基础知识，熟练掌握英语，受到基础研究或应用基础研究的初步训练，具有一定的基础科学研究能力和应用开发能力。
培养基础扎实、后劲足、适应能力和知识更新能力较强的高级人才。
毕业后适宜继续攻读物理学及相关的高新技术学科、交叉学科等学科领域的研究生，也可到科研、高等学校、产业部门等从事科研、教学、管理和高新技术研发工作。
二、学制、授予学位及毕业基本要求学制： 四年授予学位： 理学学士课程设置的分类及学分比例如下表：类 别 学 分 比 例（%）通 修 课 70 41.92-42.68学科群基础课 63-66 38.41-39.52专 业 课 ≥15 8.98-9.15任意选修课 8 4.79-4.88毕 业 论 文 8 4.79-4.88合 计 164-1671、通修课：(70学分)参照学校关于通修课的课程要求。
其中物理类理论课程以本专业要求为准，以下课程也作为本专业的通修要求：电子线路基础实验（1学分）、大学物理―现代技术实验(1.5学分)、大学物理－研究性实验(1.5学分)；2、学科群基础课：（63-66学分）MA02*（数学类课程）：（11学分）复变函数（A）（3学分）、数理方程（A）（3学分）、计算方法(B)(2学分)、概率论与数理统计(3学分)；ES72*（电子类课程）：（7学分）电子技术基础（1）（2学分）、电子技术基础（2）（2学分）、电子技术基础（3）（3学分）；PH02*（物理类课程）：（45-48学分）物理讲坛（2学分）、力学（甲型）（4学分）、热学（3学分）、电磁学(4学分)、理论力学(4学分)、光学(4学分)、原子物理(4学分)、电动力学(4学分)、量子力学A(6学分)和量子力学B(4学分)（二选一）、计算物理A(核科学类)(3学分)和计算物理B(非核科学类)(3学分)（二选一）、热力学与统计物理(4学分)、固体物理学A(4学分)和固体物理学B(3学分)（二选一）、物理学专业基础实验（2学分）；3、专业课：（选≥15学分）凝聚态物理方向：（选≥15学分）PH03*（物理类课程）：结构物性与固化（必）（4学分）、凝聚态物理实验（必）（2学分）、凝聚态物理实验方法（4学分）、低温物理导论（3学分）、固体光学与光谱学（3学分）、磁性物理（3学分）、发光学（3学分）、薄膜物理（3学分）、晶体学（3学分）、现代凝聚态理论（3学分）、纳米材料物理与化学（3学分）、固体表面分析原理（3学分）、信息功能材料（3学分）；CH0*（化学类课程）：普通化学实验（1学分）；CS0*（计算机类课程）：数据结构与数据库（3.5学分）、微机原理与接口（3.5学分）；等离子体物理方向：（选≥15学分）PH03*（物理类课程）：等离子体物理理论（必修）（4学分）、等离子体物理实验（必修）（2学分）、等离子体物理导论（2学分）、气体放电原理（3学分）、实验物理中的信号采集处理（4学分）、等离子体诊断导论（3学分）、等离子体实验装置概论（3学分）、等离子体应用（3学分）；PI0*（机械类课程）机械制图（非机类）（3学分）；CS0*（计算机类课程）：数据结构与数据库（3.5学分）、微机原理与接口（3.5学分）；物理电子学方向：（选≥15学分）PH03*（物理类课程）：物理电子学信号采集处理实验（必修）（1.5学分）、粒子探测技术（4学分）、电子系统设计（3学分）、核电子学方法（4学分）、实验物理中的信号采集处理（4学分）、快电子学（3学分）、接口与总线（4学分）、核电子学实验（1.5学分）、计算机在核物理中的应用（3学分）；CS0*（计算机类课程）：微机原理与接口（必修）（3.5学分）、数据结构与数据库（3.5学分）；微电子与固体电子学方向：（选≥15学分）PH03*（物理类课程）半导体物理（必修）（3学分）、微电子系列实验（必修）（2学分）、半导体器件原理（3学分）、半导体模拟集成电路（4学分）、半导体数字集成电路（3学分）、集成电路CAD （3学分）；CS0*（计算机类课程）：微机原理与接口（3.5学分）、数据结构与数据库（3.5学分）；跨学科选修课程：暂不作硬性要求。
【中国科学技术大学物理化学课件】第9章 - 电解与极化概述
4）H2 从电极扩散到溶液内或成气泡逸出。
存在两种理论：
1）迟缓放电理论：
电化学脱附为控制步， 较高，适用
于 Hg，Ag，Zn … 上的极化；
2）复合理论：
复合脱附为控制步， 较低，适用于 Pt，Pd … 上的极化。
3. 迟缓放电理论推导 Tafel 公式
基本思路：
导出电极电势的改变量 （或 ）与电
= i （ i 0）
其中 为常数，与金属的性质有关。
2. 氢离子的阴极还原机理
氢离子电极过程的基本历程： 1） H+向电极表面扩散； 2） H+吸附到电极表面：H+ H+吸 3） H+在电极表面放电并脱附： H+吸 + e ⇌ H吸 H吸+ H+ + e ⇌ H2 （电化学脱附） 或：H吸+ H吸=H2 （复合脱附）
H2O H2 + ½ O2
E可逆 = H+/O2 H+/H2 = 1.23 V
而 E分解 E可逆
（如 H2SO4：E分解 = 1.67 1.23V）
b）中间几个数据，电解反应： HCl ½ H2 + ½ Cl2
E可逆 = Cl/Cl2 0.05916 lg (m )2
化学反应速度（电流密度 i）的关系。
控制步骤为电化学脱附放电过程：
H吸+ H+ + e ⇌ H2
一般地表为：
Ox Ze
Re ( k , k)
Ox Ze
Re ( k , k)
考虑电解过程阴极极化，极化后使 变小
物理电子学（学科代码：080901）-中国科学技术大学研究生院
培养方案——物理电子学（学科代码：080901）一、培养目标本学科是近代物理学、电子学、光电子学、量子电子学、纳电子学及相关技术的交叉学科，主要在电子科学工程和信息科学技术领域内进行基础和应用研究。
本 学科主要针对国家在上述领域发展的战略目标对高层次人才的需求，培养了解本学科发展前沿和动态，具有较高专业水平、较强分析和解决问题能力、能适应各种复 杂环境、能独立从事科研和开发工作的高水平研究人才。
二、研究方向1．快电子学、2．信息物理、3．核信息处理三、学制及学分按照研究生院有关规定。
四、课程设置英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。
学科基础课和专业课如下所列。
基础课：PH05101 高等量子力学（B）★1（4） PH05102 近代物理进展（4）PH05104 高等电动力学（Ⅱ）★2（4） ES15201 物理电子学导论（3）ES15202 高等核电子学（4） ES15204近代信息处理（4）ES15701 近代电子学实验（3）专业课：ES14202 快电子学（3） ES15210 可编程逻辑器件原理及应用（3）PH05103 高等电动力学（4）ES15702 物理电子学逻辑设计与仿真实验（2）PH24211 粒子探测技术（4） PH25210 实验的数据处理（4）PH25211 射线成像原理（4） PH25701 高级物理实验（2）PH55203 固体物理实验方法(Ⅰ)（4）ES16201 高速数字系统设计（4） ES16202 计算机在核及高能物理实验中的应用（2）ES16203 物理电子学应用技术专题（3） ES16204 物理电子学前沿技术（4）ES36201 微电子前沿技术（3）备注：★1和★2二门课程研究生可根据导师要求选择其中一门即可。
五、科研能力要求按照研究生院有关规定。
六、学位论文要求按照研究生院有关规定。
等离子体的基本概念-中国科学技术大学
等离子体的基本概念⏹什么是等离子体？由大量的带电粒子组成的非束缚态的宏观体系●非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。
●粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场及粒子产生的自洽场）的运动紧密耦合，不可分割。
●集体效应起主导作用：等离子体中相互作用的电磁力是长程的。
⏹等离子体是物质第四态⏹电离气体是一种常见的等离子体放电是使气体转变成等离子体的一种常见形式，等离子体 电离气体需要有足够的电离度的电离气体才具有等离子体性质。
“电性”比“中性”更重要( 电离度>10-4 )⏹宇宙中90％物质处于等离子体态●人类的生存伴随着水，水存在的环境是地球文明得以进化、发展的的热力学环境，这种环境远离等离子体物态普遍存在的状态。
因而，天然等离子体就只能存在于远离人群的地方，以闪电、极光的形式为人们所敬畏、所赞叹。
●由地球表面向外，等离子体是几乎所有可见物质的存在形式，大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、太阳内部、星际空间、星云及星团，毫无例外的都是等离子体。
●地球上，人造的等离子体也越来越多地出现在我们的周围。
–日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器–典型的工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理–高技术应用：托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹⏹等离子体参数空间⏹等离子体物理学科发展简史●19世纪30年代起–放电管中电离气体，现象认识–建立等离子体物理基本理论框架●20世纪50年代起–受控热核聚变–空间技术–等离子体物理成为独立的分支学科●20世纪80年代起–气体放电和电弧技术发展应用–低温等离子体物理发展⏹等离子体物理研究领域●低温应用等离子体●高温聚变等离子体●空间和天体等离子体⏹等离子体分类⏹等离子体特性●德拜( Debye )屏蔽在等离子体中引入电场，经过一定时间，等离子体中的电子、离子将移动，屏蔽电场——德拜屏蔽●准中性⏹等离子体基本条件●空间尺度要求：等离子体线度远大于德拜长度λD << L●时间尺度要求：等离子体碰撞时间、存在时间远大于特征响应时间τ >>τp●集合体要求：在德拜球中粒子数足够多，具有统计意义N D＝n e (4 D3 /3 ) >> 1⏹等离子体波●离子声波：离子运动，低频，与普通声波类似，纵波●电子等离子体波：电子运动，高频，纵波●电磁波：横波，等离子体可视为介质，折射率n<1 ，小于等离子体频率的波不能传播⏹无线电波在电离层的反射⏹磁化等离子体中的波动●Alfen 波：低频波，等离子体与磁场冻结在一起，相当于弹性介质●平行于磁场传播的波：左旋偏振波、右旋偏振波●垂直于磁场传播的波：寻常波、异常波等离子体的作用和应用⏹低温等离子体应用●冷等离子体应用–等离子体的化学过程刻蚀，化学气相沉积（成膜）–等离子体材料处理表面改性，表面冶金–光源冷光源（节能）●热等离子体应用–高温加热冶金、焊接、切割–材料合成、加工陶瓷烧结、喷涂、三废处理–光源强光源⏹等离子体军事及高技术应用●军事应用–等离子体天线、等离子体隐身、等离子体减阻、等离子体鞘套、等离子体诱饵●高技术–大功率微波器件、X射线激光、强流束技术、等离子体推进⏹空间天体等离子体●什么保护了我们地球：等离子体●北极光●我们的太阳●星系：巨大的聚变反应堆⏹聚变等离子体●聚变与裂变能●核聚变反应D + T = n + 4H eD + T = p + 3H e●受控热核聚变氘、氚是无环境污染及长寿命放射性废料，500升海水含10克氘，10克氘＋15克氚产生的能量相当于人一生的所需。
博士学位论文-中国科学技术大学
密级:博士学位论文基于先进ASIC芯片的多探测单元信号读出方法与电路设计作者姓名：杨海波指导教师: 苏弘、研究员、中科院近代物理研究所学位类别: 工学博士学科专业: 核技术及应用研究所: 中科院近代物理研究所二〇一五年五月Signals Reading Method and Circuit Design for Multiple Detection Unit Based on the Advanced ASIC ChipsByYang HaiboA Dissertation Submitted toUniversity of Chinese Academy of SciencesIn partial fulfillment of the requirementFor the degree ofDoctor of Science in EngineeringInstitute of Modern Physics, Chinese Academy of SciencesMay, 2015致谢时光一逝永不回，五年，想想很长，过起来却是如此短暂。
回顾在近物所五年的学习生活，有太多的人需要感谢。
首先，谨向我的导师苏弘研究员，致以最衷心的敬意和谢意。
几年的学习生活中，苏老师给过我太多的指导和帮助，心里的感激也非一言半语所能表达。
苏老师敏锐的思维，踏实的做事风格都时时刻刻影响着我。
本论文之所以能够顺利完成，苏老师倾注了大量的心血，从论文的选题、方案设计，到论文定稿都直接得益于苏老师的悉心指导。
这五年以来，苏老师给了我很多有益的教诲，将使我受益终生。
谢谢您，苏老师。
感谢实验室的千奕老师，孔洁老师。
感谢她们对我工作和生活中的帮助，无论是讨论解决思路、方案设计，还是电路的调试、数据分析，还是生活中遇到的问题，都给与了我极大的帮助和无微不至的照顾。
谢谢你们。
感谢次级束物理研究组的陈金达老师，气体探测器组的张秀玲老师，实验物理中心的杜成名师兄，和已经毕业的陈泽师兄。
中国科学技术史学会物理学史专业委员会第18届学术研讨会综述
的控制等方面 ， 探 讨了道教炼丹加热方法 的文化和科学 内涵 。山西大学杨 阳博 士的报告 “ 山西古戏 台声
学分类初探 ” 考察 了山西境 内的 ５ ０ ０余处古戏 台 ， 将其 归纳为 直达型 、 聚 向型、 混响型 和共振 型 四种 ， 认
为共振型最具地 域特色。中 国科学技 术大学 丁兆君 教授 “ 中国粒子 物理学 家的学术 谱 系与学术 传统 ”
的报告 ， 系统梳理 了中国粒子物理学 家谱系的形成 与发 展 ， 分析 了当前我 国物理 学家群 体现状 ， 讨论 学 术 谱系与学科发展 的关系 ， 及 中国粒 子物理学 的学术传统 ， 通过 中 日、 中欧对 比， 指 出我 国物理学研究 传
统 阙如 、 精神传统淡化 。黑龙 江大学 吕厚均教授 “ 北 京天坛 三音石声学 现象频谱 特性初探 ” 的报告 利用
分组 报告分为两个会场 ４个 系列 ：
中国物理学史组 的报告 内容涵盖了 中国古代物理知识应 用、 物理学家传 略、 近现代物理 机构发展史
等 。渭 南师范学 院白秀英 副教 授做 了“ 龚祖 同在 中 国军 用光学 工业方 面 的开创性 贡献 ” 的报 告。 中国 科 学院 自然科学史研究所博 士后黄兴的报告“自由形状磁 体磁矩测 量—— 中国古代指南 针实 验研究瓶 颈 与新 进展” 介绍 了其 开发的一套“自由形状 磁体磁矩测量 及古地磁 场模拟 ” 设备——用 电阻应变 片来 测 量微小力矩 ， 用亥姆霍兹线 圈增强磁 场提高测量精度 以及模 拟古 代地磁 场。它为准 确测定 和评价 古 代 指南针性能提供 了科 学手段。 中国科 学技术 大学 研究生 李 晓兵“ 道 教炼丹 加热方 法探讨 ” 的报告 通 过 解读《 道藏 》 中加热方法 的文字记载 ， 从燃 料选 取 、 取 火方 法 、 炼 丹装 置的设计 、 进 退火 方法 和文武火
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2019/8/15
核探测技术与核电子学重点实验室
暗物质粒子探测卫星
19
广延大气簇射及各种地面/下探测技术
高海拔空气簇射观测站（LHAASO）
西藏羊八井 /云南香格里拉
优势：高海拔和大规模
中日合作：AS
中意合作：ARGO
LHAASO探测器
1平方公里地面簇射粒子阵列ED 9万平方米水契伦科夫探测器WCDA 大气荧光探测器 两台契伦科夫成像望远镜 簇射中心探测器等
高精度定位的顶点探测器 中心径迹探测器 粒子鉴别器 二次径迹探测器和闪烁计数器 电磁量能器 强子量能器 子鉴别器
此外还有亮度监测器
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
5
欧洲粒子物理实验室（CERN）
LEP/LHC
L3
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
CERN
电子学系统实例介绍 发展趋势 在其它领域中的应用
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
27
电子学系统的基本构成
前端读出电子学 Front-End Readout Electronics
触发判选系统 Trigger System
数据获取系统 Data Acquisition System（DAQ）
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
23
BES 读出电子学系统
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
24
大亚湾中微子实验读出电子学系统
2019/8/ห้องสมุดไป่ตู้5
粒子物理实验中的电子学
25
ATLAS实验读出电子 学系统
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
26
粒子物理实验中电子学的特点
粒子物理实验电子学系统的基本构成
粒子物理实验中的电子学 （一）
安琪
2013-10-30
主要内容
粒子物理实验中电子学的特点 粒子物理实验电子学系统的基本构成 电子学系统实例介绍 发展趋势 在其它领域中的应用
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
2
粒子物理实验中电子学的特点
粒子物理实验电子学系统的基本构成 电子学系统实例介绍 发展趋势 在其它领域中的应用
粒子物理实验电子学系统的作用
一个粒子物理实验要使用多种探测器构成一个粒子物理实验装置，以 实现其物理目标。
从信息的角度出发，各种探测器把粒子通过时产生的信息转换成“电 信号”，探测器就相当于各种传感器，物理量 电信号。
所有探测器输出的电信号由电子学系统加
以处理，转化成数字信号（前端读出电子学），
18
暗物质粒子探测卫星（DAMPE）
星基空间暗物质探测实验
探测器阵列
硅探测器 塑料闪烁体的径迹探测器 BGO量能器 中子探测器
PMT读出
电子学挑战
低噪声、106大动态范围的电荷测量； 抗辐射电子学设计； 绝对的电子学稳定性、可靠性和低功耗要求； 恶劣的空间自然环境等影响 。
慢控制 Slow Control
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粒子物理实验中的电子学
28
电子学系统的基本构成
前
端
读
探测器
出
电
子
学
数据获取 DAQ
离线分析
触发判选
慢 控
Trigger
制
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粒子物理实验中的电子学
前
形成事例数据；并由一个特殊的电子学系统
端
读
（触发判选系统）进行实时的筛选，剔除大量 探测器 出
电
的伪事例数据；最后，通过筛选保留的物理上
子
学
感兴趣的事例数据由数据获取系统（DAQ系统）
收集，装配成一个完整的事例数据，并进行记
录，提供给物理学家进行所谓的离线分析。
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粒子物理实验中的电子学
离线 分析
数据获取
DAQ
触发判选
慢 控
Trigger
制
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粒子物理实验电子学系统的特点
“快信号”：纳秒，亚纳秒脉冲信号处理。 “随机性”：信号幅度，时间特性和信号形状。 “环境恶劣”：强磁场，强电场的极端条件，高本底噪声和干扰。 “巨大的电子学通道数”：几十万～几百万的电子学通道。 “高速、高精度的实时数字化”：ADC,TDC等。 “无法应对的原始数据”：必须实施压缩数据，剔除“伪事例”。 “高速、大流量的数据传输”：使用所有最先进的数据传输技术。 “海量的数据处理”：超级存储和计算能力。 “长时间稳定工作”：数月，数年不停机；工作寿命长达十年，二十年。
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粒子物理实验中的电子学
3
两类粒子物理实验
加速器物理实验 非加速器物理实验（宇宙线物理）
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
4
对撞加速器物理实验的探测器系统－谱仪
几乎所有对撞加速器物理实验中的谱仪都是一系列探测器层围绕 束流管道再加上一定的磁场（由螺旋管线圈产生）组成。通常由内到 外依次是：
6
LEP/LHC 加速器环
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
7
L3 Detector
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
8
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
9
ATLAS Detector
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
10
CMS Detector
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
11
北京正负电子对撞机
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
12
北京正负电子对撞机
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
13
北京正负电子对撞机重大改造工程 （BEPCII / BESIII）
BEPC II－双环结构
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
14
北京譜仪的升级改造（BESIII）
四个主要子探测器
主漂移室（MDC）
对撞周期8ns，L1事例
飞行时间探测器（TOF） 判选延迟6.4μs
电磁量能器（EMC） 子鉴别器（MUON）
采用流水线技术
L1事例率：4KHz
实时数据处理和传输
09年7月已通过国家验收
MDC
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TOF
EMC
物理电子学的最新进展
MUC
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BEPCII / BESIII 通过国家验收
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粒子物理实验中的电子学
16
BESIII 的初步进展
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
17
17
宇宙线粒子物理实验（非加速器物理）
国际空间站上的 AMS磁谱仪
AMS-02 Detector
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粒子物理实验中的电子学