Transcript detektor
Sugárzásdetektorok • Mit? ++ a • Milyen eneregiájút? • Mennyit? • Milyen pontosan? + p (n) b g n Egyszerű részecskedetektorok fémgömb elektronok - - -- - - vákuum • Elektroszkóp – töltésmennyiség részecskeszám fémlemezkék • TV-képernyő – részecskeszám – pozíció (!) • Fluoreszkáló ernyő (fotólemez) – intenzitás Egyszerű részecskedetektorok - II. a fotólemez és környéke • részecskenyomok • emulzióban csak szerencsével látható Szalay, Csikai, 1954 • Megoldás: – ionizációs kamra – buborékkamra – szikrakamra Növeljük a térfogatot, és fényképezzünk! Egyszerű részecskedetektorok - III. • ionizációs (köd-)kamra 1- fűtés, ion kivonás 2- fűtés 3- alkohol csatorna 4- túltelített gőz 5- nyílás forrásnak 6- fekete fém alaplap 11- alkohol 7- hûtés 12- belső üvegfal 8- alkohol visszafolyás 13- külső üvegfal 9- alkohol bevitel 14- alkoholgőz 10- fűtés • szikrakamra – nagyfeszültségű vezetékek • buborékkamra – folyadék (H2, Ar, Xe) a forráspont körül – hűtés/fűtés ciklusok Egyszerű részecskedetektorok - IV. • trükkök Az eredmény: elektromos +++++++++++ - e + ----------- mágneses B p+ v F Modern detektorok I. - Gázionizációs detektorok sugárzás ionizál kihasználható kondenzátorban áramlökés csövek gáztöltésűek nemesgáz+metán nemesgáz+halogén legegyszerűbb geometria: végablak: a- és b-részecskék, kisenergiájú fotonok +V (DC) végablak „nem kötelező” R1 működés: C jel (AC) R2 anód (drót) katód ionizáció ionlavina (kisülés) Gázionizációs detektorok II. korlátozott proporcionalitás 12 10 Geiger-Müller csõ • ionizációs kamra: – részecskenyomok – részecskeszámlálás – jelnagyság arányos az energiával • Geiger-Müller cső: – csak számlálás begyûjtött ionok száma • proporcionális számláló: 10 10 ionizációs kamra proporcionális számláló 8 10 6 a -részecskék 10 4 10 2 b -részecskék 10 500 feszültség /V 1000 Gázionizációs detektorok III. • Multiwire chamber – Nobel-díj: Charpak, 1992 – „sokdrótos” ionizációs kamra – pozicióérzékeny! – általában gáztöltésű – használnak folyékony Xe-t is – nagy részecskegyorsítók Modern detektorok II. - Szcintillációs detektorok • folyadékszcintillátorok – fénykibocsátó molekulák oldata – oldatok többnyire előre kevertek – először az oldat, majd a szcintillátor molekulái gerjesztődnek – végül fénykibocsájtás • plasztik szcintillátorok – szilárd oldatok • szervetlen kristályok – a kristályrács nyeli el az energiát – szennyező atomok energiaszintek a tiltott sávban Szcintillációs detektorok II. • szcintillátor sugárzásból látható fény • megoldás: • fény nem jó mérhető elektromos jel kell • anódelektronok = áram „elektronikus trükk”: mérhető feszültségjel fotoelektromos effektus, majd elektronok sokszorozása Modern detektorok II. - Félvezető detektorok • n-p diódák hatásos térfogat elõfeszítés nélkül +U n p -U – konzendátor / dióda – ionizáció / vezetési elektronok • kis energia: Si(Li) • nagy energia: HPGe hatásos térfogat elõfeszítéssel • töltött részecskék: surface barrier detektorok – nem n/p, hanem fém/n – többnyire szilicium – jó hatásfok Modern detektorok III. - „Extrém” detektorok • szilárdtest detektorok – sugárzás töltést kelt – erősítés után elektromos jel – pozícióérzékenyek is! (CCD) • termolumineszcens detektorok – elektrongerjesztés, csapdázás – hő hatéséra: fénykibocsájtás – főleg személyi doziméterek • Cserenkov- számlálók – Cserenkov-sugárzás detektálása – többnyire sok fotoelektronsokszorozó A detektorok jellemzői • információ – nyom, energia, szám • reakcióidő – 100 ps-től néhány ms-ig • hatásfok • érzékenység • válaszfüggvény • háttér – árnyékolás: aktív, passzív