隨著加速器能量的增長(zhǎng)，產(chǎn)生的粒子數(shù)目越來(lái)越，隨著粒子物理研究的發(fā)展，需要測(cè)量粒子的參數(shù)越來(lái)越多，單個(gè)探測(cè)器已經(jīng)無(wú)法滿足這些需要。20 世紀(jì)60年代末，固定靶實(shí)驗(yàn)和對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)相繼出現(xiàn)了由多種探測(cè)器組成的大型磁譜儀。大型磁譜儀可以同時(shí)測(cè)量粒子的多種性能（如電荷、質(zhì)量、自旋、宇稱、衰變寬度/壽命等）；可測(cè)量粒子的多種運(yùn)動(dòng)學(xué)參量（如能量、動(dòng)量、速度等）；具有較好的粒子分辨本領(lǐng)。大型磁譜儀一般由頂點(diǎn)探測(cè)器、中心徑跡室、飛行時(shí)間計(jì)數(shù)器、切侖科夫計(jì)數(shù)器、穿越輻射探測(cè)器、電磁量能器、強(qiáng)子量能器、μ子計(jì)數(shù)器、亮度監(jiān)測(cè)器、常規(guī)及超導(dǎo)磁鐵等子探測(cè)器構(gòu)成?！?/P>

粒子探測(cè)器的電子學(xué)及數(shù)據(jù)獲取方面也有了很大發(fā)展，以適應(yīng)更高能量的更復(fù)雜的事例測(cè)量，如高精度的位置和能量分辨、快時(shí)間響應(yīng)的探測(cè)器；高集成度、快響應(yīng)電子學(xué)；快速大規(guī)模數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在探測(cè)器方面出現(xiàn)了新型探測(cè)器如閃爍光纖、自猝滅流光管、阻性板探測(cè)器、時(shí)間投影室、平行板雪崩室、硅微條探測(cè)器、微條氣體室等。先后出現(xiàn)了智能和集成度高的VME總線和快總線（FASTBUS），專用集成電路器件（ASIC），硅條探測(cè)器同前級(jí)電子學(xué)組合在一起的集成系統(tǒng)，高速模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換插件（Flash ADC），無(wú)死時(shí)間的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換(TDC)電路，大群微處理器組成的前級(jí)信號(hào)采集處理系統(tǒng)，流水線及在線事例過(guò)濾機(jī)群FARM，智能觸發(fā)邏輯系統(tǒng)以及10^－10秒快時(shí)間響應(yīng)電路等。　

大型磁譜儀自誕生那一天起，在粒子物理探測(cè)方面就顯示出綜合性能的優(yōu)勢(shì)，且規(guī)模越來(lái)越大，精度越來(lái)越高，三十年來(lái)做出了許多重要的高能物理實(shí)驗(yàn)成果。如：一些重要粒子的發(fā)現(xiàn)（J/ψ、Y、W^±、Zo和頂夸克等），電弱統(tǒng)一模型的精確測(cè)定以及量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）模型的檢驗(yàn)等?？梢灶A(yù)言，新世紀(jì)中它的技術(shù)會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展，以適應(yīng)高能物理研究發(fā)展的需要?！?

LHC的探測(cè)器CMS

LHC的探測(cè)器ATLAS

歐洲核子研究中心CERN于1989年建成的90-200 GeV正負(fù)電子對(duì)撞機(jī) LEP 的周長(zhǎng)為27公里。其上的四個(gè)大型實(shí)驗(yàn)裝置的三維尺度大約都在15米左右，而對(duì)撞點(diǎn)周圍的頂點(diǎn)探測(cè)器的位置精度達(dá)十微米左右。每個(gè)裝置參加實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家規(guī)模都達(dá)到500人左右?！?/P>

 CERN建造的新一代質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)LHC屬于高能量加速器，其能量高達(dá)8～20 TeV/束，亮度約為10³³～10³⁴cm^-2s^-1。LHC有很高的多束團(tuán)束流對(duì)撞頻率（即束團(tuán)周期小到25ns）和很大的P-P強(qiáng)作用截面（σ～100mb）。這些都對(duì)粒子探測(cè)技術(shù)提出了極具挑戰(zhàn)性的的要求，LHC的探測(cè)器有以下特點(diǎn)：　

• 具有足夠快的時(shí)間響應(yīng)以提供嚴(yán)格觸發(fā)與避免事例堆積；　
• 具有極高的空間分辨率、多徑跡分辨率與粒子識(shí)別能力；
• 具有龐大的體積以便對(duì)大能量范圍的粒子進(jìn)行精密測(cè)量和有很強(qiáng)的磁場(chǎng)以便進(jìn)行高動(dòng)量測(cè)量。其典型的尺寸為直徑15-20米，長(zhǎng)20-40米,讀出電子學(xué)道數(shù)以10⁷～10⁸計(jì)。數(shù)據(jù)獲取率高達(dá)10¹¹ 字節(jié)/秒（Byte/s）；　
• 具有接受粒子的密封性，即探測(cè)器盡可能覆蓋4π立體角；　
• 具有極高的抗輻射能力。　
  

PEPII的探測(cè)器BABAR

目前運(yùn)行的幾個(gè)粒子工廠如B粒子工廠屬高亮度加速器，包括美國(guó)3.1-9 GeV 正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)PEPII，日本3.5-8 GeV 正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)KEKB它們的亮度都達(dá)L～10³⁴cm^-2s^-1，比同能區(qū)一般對(duì)撞機(jī)的亮度高100倍以上。另外還有意大利的φ介子工廠DAФNE。對(duì)上述B工廠的探測(cè)器（如美國(guó)的BABAR與日本的BELLE）主要要求包括高計(jì)數(shù)率、高分辨率、高抗輻射強(qiáng)度等。 　

水切倫科夫計(jì)數(shù)器內(nèi)部

在尋找新物理的大型非加速器物理（粒子天體物理）實(shí)驗(yàn)前沿方面,其探測(cè)器體積均在數(shù)千至數(shù)萬(wàn)噸之間,以高靈敏度、低本底與低噪聲的特點(diǎn)探測(cè)低事例率的物理現(xiàn)象，如宇宙線或天體過(guò)程中的中微子、宇宙暗物質(zhì)粒子等。測(cè)量精度也由較粗放轉(zhuǎn)向精密。如日本Superkamiokande 實(shí)驗(yàn)用了5 萬(wàn)噸水切倫科夫計(jì)數(shù)器。意大利Gran Sasso 實(shí)驗(yàn)室的MACRO 實(shí)驗(yàn)用了一千噸液體閃爍體，一萬(wàn)噸徑跡探測(cè)器。設(shè)在該實(shí)驗(yàn)室的ICARUS 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃使用近萬(wàn)噸全新探測(cè)器-液氬時(shí)間投影室（LArTPC）。

（高能所科技處制作  資料來(lái)自“粒子探測(cè)器與數(shù)據(jù)獲取”、三思、百科、人民教育出版社、戰(zhàn)略家網(wǎng)站、中國(guó)輻射防護(hù)網(wǎng)、鄭志鵬報(bào)告“大型磁譜儀簡(jiǎn)介”等）