M. Górski, zakład PVI

Detektory promieniowania jonizującego(detectare – po łacinie wykrywaćnp. detektyw – ten, który wykrywa)

1) Co wykrywamy

2) Jak to robimy

1) Co rejestrujemy? cząstki alfa (jądra helu) elektrony (promieniowanie beta)fotony (promieniowanie gamma)protony, neutrony, miony,........ itd

Obiekty bardzo małe – np. cząstka alfa jest tyle razy mniejsza od ziarnka piasku, ile razy ziarnko jest mniejsze od Ziemi

Co chcemy wiedzieć?Ile było cząstek (bezpieczeństwo) Jakie to były cząstkiJakie miały energieW jakim kierunku leciały

Po co to robimy? Tomografia PET – badania medyczneSprawdzamy, czy w pobliżu instalacji jądrowych nie ma niebezpiecznego promieniowania Badania z fizyki jądrowej i cząstek

2) Jak to robimy? Typy detektorów Gazowe (np. licznik Geigera) Pierwszy krok: zjonizować materię

Drugi krok: przyspieszyć elektrony przez przyłożenie wysokiego napięcia:

Trzeci krok: wzmocnić sygnał (elektronika) Zarejestrować: zapalić lampkę/zapisać informację w komputerze/ zameldować dyrektorowi.......

Rodzaje detektorów gazowych: najstarszy – licznik Geigera – używany głównie do pomiaru dawki promieniowania

Jakie mamy detektory gazowe:Najstarsze – liczniki Geigera

Komora RPC - dwie płyty z bakelitu o dużej opornościodległe o ok. 2 milimetry, rozmiary ok. 1 metrnapięcie – ok 10 000 voltużywana w dużych zestawach w fizyce cząstek

(Np. w eksperymencie CMS na akceleratorze LHC w CERN-ie Warszawa uczestniczyła w testach prototypów oraz w opracowaniu i budowie elektroniki używającej RPC w systemie wyzwalania)

Komora wielodrutowa (nagroda Nobla, Jacques Charpak, 1992) Zastosowania – pomiar torów cząstek

Komora TPC – duży detektor dający obraz typu zdjęcie

Komora projekcji czasowej eksperymentu DELPHI

Detektory scyntylacyjne

W niektórych materiałach przejście cząstkipowoduje powstanie światła

Specjalność grupy prof. Moszyńskiego, Akceleratory i detektory

Jak działa licznik scyntylacyjny promieni gamma1) Foton wpada do krzyształu np. jodku sodu (bliski krewny soli kuchennej)2) Wybija elektron o energii równej fotonowi3) elektron jonizując kryształ wytwarza światło4) światło jest rejestrowane w urzadzeniu zwanym fotopowielaczem - światło wybija elektrony (efekt fotoelektryczny) - elektrony są przyspieszane i same wybijają następne – lawina5) sygnał jest wzmacniany i rejestrowany

Detektory półprzewodnikowe

Jonizacja powoduje powstanie elektronów w materiale, które zmieniają przewodnictwo

Zastosowania: duże detektory(np. CMS – 70 milionów kanałów)Medycyna

Detektory śladowe (historia) - komora pęcherzykowa (Glaser, Nobel 1960)

(Nie jestem pewnien, czy to nie jest zdjęcie które sam znalazlem w 1975 roku...)

Jak działa komora pęcherzykowa?1) budujemy duży zbiornik (1-3 metry)2) Wypełniamy go (np) ciekłym wodorem3) Temperatura zbliżona do temperatury wrzenia4) Na chwilę przed przejściem wiązki gwałtownie obniżamy ciśnienie5) Wtedy ciecz zaczyna się gotować, powstają bąbelki na torach cząstek

(podobnie jak gdy otworzymy butelkę wody sodowej)6) Robimy zdjęcie

Emulsje jądrowePierwsza obserwacja jądra zawierającegohiperon lambda – Danysz i Pniewski, 1952