Partikeldetektor , elementærpartikeldetektor , ioniserende strålingsdetektor i eksperimentel partikelfysik - en enhed designet til at detektere og måle parametrene for højenergi-atomare og subatomære partikler, såsom kosmiske stråler eller partikler produceret under nukleare henfald eller i acceleratorer .
Forældet
Strålingsbeskyttelsesdetektorer
Detektorer til kernefysik og elementær partikelfysik
I elementær partikelfysik refererer begrebet "detektor" ikke kun til forskellige typer af sensorer til detektering af partikler, men også til store installationer, der er skabt på basis af disse, og som også inkluderer infrastruktur for at opretholde deres ydeevne (kryogene systemer, klimaanlæg, strømforsyninger ), elektronik til læsning og primær databehandling, hjælpesystemer (for eksempel superledende solenoider til at skabe et magnetfelt inde i installationen). Som regel er sådanne installationer nu skabt af store internationale koncerner.
Da konstruktionen af en stor installation kræver en betydelig økonomisk og menneskelig indsats, bruges den i de fleste tilfælde ikke til en bestemt opgave, men til en lang række forskellige målinger. De vigtigste krav til en moderne detektor til eksperimenter ved acceleratoren er:
For specifikke problemer kan der være behov for yderligere krav, for eksempel for eksperimenter, der måler CP-overtrædelse i et system af B mesoner, spilles en vigtig rolle af koordinatopløsningen i området for stråleinteraktion.
Behovet for at opfylde disse betingelser fører til en typisk nutidens ordning med en universel flerlagsdetektor. I den engelsksprogede litteratur sammenlignes en sådan ordning normalt med en løglignende struktur. I retningen fra midten (stråleinteraktionsområdet) til periferien består en typisk detektor for en kolliderende stråleaccelerator af følgende systemer:
Sporingssystemet er designet til at registrere banen for passagen af en ladet partikel: koordinater for interaktionsområdet, afgangsvinkler. I de fleste detektorer er sporingssystemet placeret i et magnetfelt, som fører til en krumning af ladede partiklers baner og gør det muligt at bestemme deres momentum og ladningstegn.
Sporsystemet er normalt baseret på gasioniseringsdetektorer eller halvledersiliciumdetektorer.
Identifikationssystemet gør det muligt at adskille forskellige typer ladede partikler fra hinanden. Funktionsprincippet for identifikationssystemer består oftest i at måle en partikels hastighed på en af tre måder:
Sammen med måling af en partikels momentum i et sporsystem giver dette information om massen og dermed om partikeltypen.
Kalorimeteret er designet til at måle partiklernes energi ved deres fuldstændige absorption. Dette er den eneste måde at detektere fotoner på (da de ikke er ladede og derfor ikke efterlader spor i sporingssystemet). Fotoner og elektroner danner et elektromagnetisk brusebad i stoffet og absorberes således fuldstændigt. Den frigivne energi kan måles enten ved størrelsen af blinket af scintillationslys (scintillationskalorimetre) eller ved at tælle brusepartikler (prøveudtagningskalorimetre).
Myonsystemet kan henføres til identifikationssystemet, men teknisk set er det implementeret separat i den ydre del af detektoren. Oftest er det indbygget i jernet, der lukker den magnetiske flux af sporsystemets solenoide. Myonsystemet gør det muligt at adskille myoner ved deres evne til at rejse lange afstande i stof uden absorption (dette er en konsekvens af, at myonen ikke oplever nuklear interaktion ).
Ud over videnskabelige eksperimenter bruges elementærpartikeldetektorer også i anvendte opgaver - inden for medicin (røntgenapparater med en lav strålingsdosis, tomografer , strålebehandling ), materialevidenskab ( defektoskopi ), til screening af passagerer før flyvning og bagage i lufthavne.