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