M. Górski, zakład PVI Detektory promieniowania jonizującego (detectare – po łacinie wykrywać

1. M. Górski, zakład PVI Detektory promieniowania jonizującego (detectare – po łacinie wykrywać np. detektyw – ten, który wykrywa) 1) Co wykrywamy 2) Jak to robimy

2. 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

3. Co chcemy wiedzieć? • Ile było cząstek (bezpieczeństwo) • Jakie to były cząstki • Jakie miały energie • W jakim kierunku leciały

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

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

7. Drugi krok: przyspieszyć elektrony przez przyłożenie wysokiego napięcia:

8. 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

9. Jakie mamy detektory gazowe: • Najstarsze – liczniki Geigera

10. Komora RPC - • dwie płyty z bakelitu o dużej oporności • odległe o ok. 2 milimetry, rozmiary ok. 1 metr • napięcie – ok 10 000 volt • używana 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)‏

11. Komora wielodrutowa • (nagroda Nobla, Jacques Charpak, 1992) • Zastosowania – pomiar torów cząstek • Komora TPC – duży detektor dający • obraz typu zdjęcie

12. Komora projekcji czasowej eksperymentu DELPHI

13. Detektory scyntylacyjne W niektórych materiałach przejście cząstki powoduje powstanie światła Specjalność grupy prof. Moszyńskiego, Akceleratory i detektory

14. Jak działa licznik scyntylacyjny promieni gamma 1) Foton wpada do krzyształu np. jodku sodu (bliski krewny soli kuchennej)‏ 2) Wybija elektron o energii równej fotonowi 3) elektron jonizując kryształ wytwarza światło 4) światło jest rejestrowane w urzadzeniu zwanym fotopowielaczem - światło wybija elektrony (efekt fotoelektryczny)‏ - elektrony są przyspieszane i same wybijają następne – lawina 5) sygnał jest wzmacniany i rejestrowany

15. Detektory półprzewodnikowe Jonizacja powoduje powstanie elektronów w materiale, które zmieniają przewodnictwo Zastosowania: duże detektory (np. CMS – 70 milionów kanałów)‏ Medycyna

16. Detektory śladowe (historia)‏ - komora pęcherzykowa (Glaser, Nobel 1960) (Nie jestem pewnien, czy to nie jest zdjęcie które sam znalazlem w 1975 roku...)‏

17. Jak działa komora pęcherzykowa? 1) budujemy duży zbiornik (1-3 metry)‏ 2) Wypełniamy go (np) ciekłym wodorem 3) Temperatura zbliżona do temperatury wrzenia 4) Na chwilę przed przejściem wiązki gwałtownie obniżamy ciśnienie 5) Wtedy ciecz zaczyna się gotować, powstają bąbelki na torach cząstek (podobnie jak gdy otworzymy butelkę wody sodowej)‏ 6) Robimy zdjęcie

18. Emulsje jądrowe Pierwsza obserwacja jądra zawierającego hiperon lambda – Danysz i Pniewski, 1952