Detekcja cząstek --> Rodzaje detektorów

Detekcja cząstek

Pod pojęciem detekcji rozumiemy:

• zaobserwowanie cząstki

• rejestracja obserwacji

• pomiar prędkości, pędu, energii itp.

• identyfikacja

 Podstawowe zjawiska

Cząstka naładowana przechodząc przez materię manifestuje swoją obecność poprzez:

• jonizację ośrodka

• emisję fotonów

Jonizacja

Polega ona na wybijaniu elektronów z atomów ośrodka. W półprzewodnikach przechodząca cząstka może tworzyć pary elektron - dziura.

Emisja fotonów

• Scyntylacja - cząstka przechodząca przez niektóre substancje (NaL) pobudza atomy, które następnie emitują światło (fotony).

• Promieniowanie Czerenkowa - cząstka poruszająca się w ośrodku szybciej niż światło wysyła fotony w stożku przypominającym falę uderzeniową naddźwiękowego samolotu.

• Promieniowanie przejścia - emitowane przez cząstkę na granicy dwóch ośrodków.

• Promieniowanie hamowania - emitowane przez cząstkę zwalniającą w ośrodku.

Detektory

Przykłady technik detekcyjnych:

Cząstka jonizując ośrodek pozostawia ślad w emulsji fotograficznej, przegrzanej cieczy (komora Wilsona), przechłodzonym gazie (komora pęcherzykowa).

Cząstka przechodząca przez półprzewodnik tworzy pary elektron - dziura. Powoduje to przepływ rejestrowalnego prądu (detektory krzemowe mozaikowe i mikropaskowe).

Cząstka jonizuje gaz między dwoma elektrodami o wysokim napięciu. Następuje wyładowanie dające mierzalny impuls elektryczny (komory wielodrutowe, dryfowe, z segmentowaną katodą, RPC).

Cząstka przechodząca przez niektóre substancje (NaJ) pobudza atomy, które następnie emitują światło - fotony (liczniki scyntylacyjne). Światło to jest rejestrowane przez fotoczułe elementy elektroniczne (fotopowielacze, fotodiody).

Cząstka wysyła też fotony (tzw. promieniowanie Czerenkowa) jeżeli porusza się w ośrodku szybciej niż światło (liczniki Czerenkowa).

Współczesne eksperymenty fizyki cząstek stosują kombinacje wielu elementów działających na różnych zasadach.

Opracowanie merytoryczne G.Wrochna, prezentacja T.Lach