Detekcja cząstek - Rodzaje detektorów - Detektory gazowe

Detektory gazowe

Cząstka jonizuje gaz między dwoma elektrodami o wysokim napięciu. Następuje wyładowanie dające rejestrowalny impuls elektryczny.

Najczęściej spotykane:

Licznik Geigera - Mülera

Historycznie pierwszy detektor elektroniczny. Katodą jest rurka metalowa, anodą - drut w jej środku, podłączony do wzmacniacza i głośnika. Przejście cząstki powoduje słyszalny w głośniku trzask.

Komory drutowe. (Za prace nad tymi detektorami przyznano nawet nagrodę Nobla) 

Wykorzystują one silne pole elektryczne wokół drutu.

• Komora wielodrutowa - położenie cząstki określone jest przez numer drutu dającego sygnał. Precyzja 1 - 2 mm.

• Komora dryfowa - położenie cząstki określone jest przez czas dryfu elektronów jonizacji (~50μ/ns) do najbliższego drutu (100 - 200 μm).

• Komora z odczytem katodowym - położenie cząstki określone jest przez stosunek ładunku indukowanego na różnych elementach katody (50 - 100 μm).

• Komora proporcjonalna - wielkość sygnału jest proporcjonalna do liczby zarejestrowanych cząstek. Wykorzystywana m. in. do pomiaru energii kiedy cząstka pierwotna produkuje dużą liczbę cząstek wtórnych.

Wyładowania w gazie wzdłuż torów mionów kosmicznych.

Nobel dla Charpaka

CERN Photo

Do lat 60 - tych cząstki elementarne badano głównie rejestrując ich oddziaływania w emulsjach i kliszach fotograficznych. analiza takiego zdjęcia wymagała ręcznego pomiaru współrzędnych wielu punktów na torze każdej cząstki. Gigantycznym nakładem pracy można było przeanalizować ~10 000 zdjęć z trwającego kilka lat eksperymentu.

Przełomowym momentem było wynalezienie w 1968 r. komory wielodrutowej. Detektor ten pozwolił na całkowicie automatyczną, elektroniczną rejestrację oddziaływań cząstek. Pozwoliło to na pełną, komputerową ich analizę, co dało możliwość przebadania milionów interesujących przypadków jednego eksperymentu.

Georges Charpak, Polak z pochodzenia, ur. 1924 r. w Dąbrowicy. Ukończył studia na College de France w Paryżu. Od 1959 r. pracuje w CERNie. W 1992 r. został uhonorowany nagroda Nobla za prace nad detektorami cząstek elementarnych, a w szczególności za wynalezienie komory wielodrutowej.

Opracowanie merytoryczne G.Wrochna, prezentacja T.Lach