Collembola szaporodásának vizsgálata vegyi anyaggal szennyezett talajokon
Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 ·...
Transcript of Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 ·...
![Page 1: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/1.jpg)
Compton-effektusSzóródás elektrononA foton energiája csökken, iránya változik.Az impulzus és energia megmaradásából:
10ppp
e+=
2 2 2 2 4
0 1⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅e e ep c m c p c m c p c
10ppp
e−= 2 2 2
0 1 0 12 cosep p p p p= + − ϕ
2 2 2
0 1 0 0 1 12 2 2
e e ep p p p m c p p p m c= + + − −
( )
0
1
01 1 cose
pp
p
m c
=
+ − ϕ( )ϕγνν
cos11
101
−+= hh
0
2
e
h
m c
⋅νγ =
⋅
![Page 2: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/2.jpg)
Compton-effektus
Az átadott energia maximuma ϕ=180 foknál van:
( )ϕγνν
cos11
101
−+= hh
γ
γ
γγ
γ
γ
γγ
γ
γ
E
cm
EEE
EEEe
21
2
11
1
21
2
212
0
max
+
=
+
=+
=+
−=
Valószín�sége (hatáskeresztmetszete) arányos az elektronok számával,azaz Z-vel.
Compton-effektus
Energiafüggésea fotoeffektushozképest gyenge:
![Page 3: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/3.jpg)
Compton-effektus
Hatáskeresztmetszet szögfügg�,A Klein-Nishina formula írja le.Kis energián egyenletesebbeloszlás, nagy energián el�re mutat:
Ennek és a klasszikuselektronsugárnak a mérése:III. év BSc:
![Page 4: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/4.jpg)
PárkeltésAtommag vagy más részecske közelébenA foton energiája egy elektron-pozitron párkeltésére, és azok mozgási energiájára fordítódik.Ehhez legalább 2mec2 foton-energia kell (2x511 keV).(elektron terében kétszer ennyi).
Az elektron-pozitron pár tömegközépponti rendszerében:a végállapot összimpulzusa 0, de a kezdeti fotoné nem lehet az. Ezért szükséges hogy az atommag vagy elektron elvigye az impulzus egy részét.
Energiafüggése:Az 1022 keV küszöbérték felett gyorsan n� a hatáskeresztmetszet, majd lassabban.
párkeltés
![Page 5: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/5.jpg)
A három folyamat összehasonlítása
Fotoeffektusdominál
párkeltés dominál
Compton-eff. dominál
Látszik, hogy a fotoeffektus és a párkeltés Z-függése er�sebb, mint aCompton-effektusé. Nagy energián mindig a párkeltés, kis energián mindiga fotoeffektus a legnagyobb valószín�ség�.
![Page 6: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/8.jpg)
Monoenergiás gamma-spektrumszerkezete, elemi folyamatok
duplakiszökési
csúcs
egyszeres kiszökési
csúcs
Com
pton
-él
foto
csúc
s
Compton-hát
![Page 9: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/10.jpg)
Tematika• Detektorok csoportosítása
• Gáztöltés� detektorok, ionizációs kamra, proporcionális kamra, GM-cs� m�ködése, – feszültség-áram karakterisztika, magreakción alapuló neutrondetektor
GM-csõvel,
• Félvezetõ-detektorok, felépítés, vezetési és vegyértéksáv, HPGe, Ge(Li), Si(Li), miért kell �ket h�teni, – Monoenergiájú gamma-sugárzás detektorban hagyott energiájának
eloszlása, jellegzetes események, spektrum szerkezete, spektrumértelmezése,
• Szcintillációs detektorok– szcintillátor, fényhozam, fotoelektron-sokszorozó, amplitúdó-analizátor,
• Vizuális detektorok, – ködkamra, buborékkamra, nyomdetektor, termolumineszcens
doziméter, szikrakamra, közös mûködési elv
![Page 11: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/11.jpg)
Detektorok, mérések céljaAlapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal, elveszíti az energiájátvagy annak egy részét, sok kis energiájú elektron szabadul fel, ezeket összegy�jtveelektromos jellé alakítjuk.
Milyen detektort válasszunk? Ez a sugárzás fajtájától függ, és hogy mit akarunk mérni.Pl. alfa-sugárzás: vékony (0.01-0.1 mm) detektor elég. Béta: 0.1-1 mm. gamma: 10 cm.
Ha csak a sugárzás jelenléte érdekel: GM-cs�.
Ha az energiát is akarjuk mérni: az energialeadással arányos jel kell.
Pontos méréshez (kis statisztikus flukt.) az kell, hogy az ionizáló részecske sok elektront szabadítson fel (pl félvezet�kben).
Ha pontos id�mérés kell, akkor gyors válaszid� fontos (pl. m�anyag szcintillátor).
Részecske-azonosításhoz speciális detektorok, amelyek a tömegre, töltésre érzékenyek (emulzió, repülési id�, TRD, Cserenkov, TPC, stb).
Nagy intenzitásokhoz: kis holtidej� detektor.
Részecskepálya méréséhez (impulzus): helyérzékeny detektor, MWPC, TPC, Si, stb.
![Page 12: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/12.jpg)
Detektorok
• Ködkamra– Wilson-féle– diffúziós
• Buborékkamra• GM-cs� (Geiger-Müller számláló)• Ionizációs kamra• Félvezet� detektorok• Cserenkov-detektorok• Szcintillációs detektorok
– Szilárd– Folyadék
• Kaloriméterek
![Page 13: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/13.jpg)
Detektorok csoportosítása• Gáztöltés�:
– ionizációs kamra, proporcionális kamra, GM-cs�, – MWPC (Multiwire Prop. Chamber), TPC (Time Projection Ch.)
• Félvezet� detektorok:– HPGe (high purity Ge), Ge(Li), Si(Li)
• Szcintillációs detektorok: – NaI, folyadék, szerves (m�anyag), TLD (termolumineszcens
doziméter)
• Cserenkov-detektorok: – folyadék (víz), gáztöltés�
• Vizuális detektorok: – ködkamra, buborékkamra nyomdetektorok, emulzió, fotolemez…
• Kaloriméterek
![Page 14: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/14.jpg)
Gáztöltés� detektorokTöltött részecske ionizálElektromos térben az elektronok az anódszálra gy�lnekElektromos impulzus
U
töltött
részecske
1) Ionizációs kamra: az U feszültség kicsi, az elektronok nem tudnaktovább ionizálni. Annyi elektron megy az anódra, ahány ionizáció
Kétféle üzemmód: impulzus-üzemmód: egy impulzus/töltött részecske.áram-üzemmód: a részecskefluxussal arányos áram
I
t2) Proporcionális kamra: nagyobb U feszültség. Elektron-lavina (másodlagosionizáció) a szál közelében, ahol az elektromos tér nagy. Az elektronok két ütközésközött elég energiát szereznek az elektromos térb�l az újbóli ionizációhoz.Sokszálas kamra, MWPC, TPC: a részecskék helyét, pályáját is méri.
3) GM cs�: akkora feszültség, hogy önnfenntartó lavina, az egész hengerben.Nagy ellenállással kell sorbakötni (automatikus feszültség-csökkenés a kisüléskor).Mindig azonos nagyságú jelet ad, nem alkalmas energiamérésre, csak érzékenyszámlálásra.
![Page 15: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/15.jpg)
Gázdetektorok
•F
eszültség-áram karakterisztika
U
I
Rekombinációk a gázban
Nincs elektronsokszorozásJel ~ ionizált elektronok száma
Gázer�sítés ElektronsokszorozásJel ~ ionizált el. száma
Mindig óriási lavina
Nincs energiam
érés
GM
ion
izáció
skam
ra
pro
p.
kam
ra
![Page 16: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/19.jpg)
Sokszálas kamrák
![Page 20: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/20.jpg)
Katód-csík kamrák
![Page 21: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/21.jpg)
Resistive plate chamber (RPC)
![Page 22: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/22.jpg)
Time Projection Chamber (TPC)
NA49 kísérlet, CERN SPS
Homogén elektromos és mágneses tér (párhuzamos)Kiolvasás a kamra tetejénMéteres drift úthossz
![Page 23: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/23.jpg)
TPC (NA49)
Drift térfogat He-zsák
![Page 24: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/24.jpg)
Time Projection Chamber
![Page 25: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/26.jpg)
Nyomkövetés az NA49 TPC-vel
![Page 27: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/27.jpg)
TPC - részecskeazonosítás
![Page 28: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/28.jpg)
Neutronok detektálása
• Visszalök�désen alapuló(neutron-mag rugalmas ütközés)
• Magreakciókon alapuló (lassú neutronokra)10B vagy 6LiAtommagtól jóval nagyobb neutronbefogási hatáskm. ~1/vBF3 gázból GM cs�…
n +10B � α +7Li10B(n,α)7Li
Mindkét esetben töltött részecskék mérésére vezetjük vissza!Csak a töltött részecskék ionizálnak. Ezeket a legkényelmesebb mérni.
![Page 29: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/29.jpg)
Félvezet� detektorokPotenciál egykristályban:
Atomtörzs, kötött elektronok
Delokalizáltelektronok
Elektronok hullámfüggvénye sok atomtörzsre kiterjedNagyon sok energiaszint � energiasávKristályrács � sávszerkezet.
Félvezet�knél speciális sávszerkezet:
Vezetési sáv (szabad mozgás)
Vegyérték sáv
Egap � 1 eVSzigetel�: Egap�30eVFém: Egap < 0
![Page 30: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/30.jpg)
Félvezet� detektorok
Lítiumot belediffundálnak: Ge(Li), Si(Li)
Ge Si Ge P Ge
Ge Ge Ge
Ge Ge Li
e-
p típusúszennyezés(pozitív)
n típusúszennyezés(negatív)
+
H�teni kell.
Újabb technika: HPGe: nagyon tisztagermánium (high purity).Folyékony nitrogénnel h�tjük (h�mozgás csökkentése)Beérkez� gamma-foton kilök egy elektront (Compton, fotoeffektus),az elektron ionizál amíg el nem fogy az energiája, elektron-lyuk párok keletkeznek,a rákapcsolt feszültség (néhány kV) hatására kimennek az elektródákra.
t
U0
UJel:
U0 ~ Ne- ~ Ed
-
Amplitúdó-analizátor: osztályozza, hisztogramozza a jeleket nagyság szerint.
Kiürített zóna
![Page 31: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/31.jpg)
Monoenergiás gammasugárzás spektruma
0) Ed=E0 Fotoeffektus1) Ed<E0 Compton-effektus(ok), utána kiszökés2) Ed=E0 Compton-effektusok sorozata3) Ed=E0 Párkeltés, annihiláció, Compton, foto4) Ed=E0-511keV Párkeltés, annihiláció, kiszökés5) Ed=E0-1022keV Párkeltés, annihiláció, kiszökés6) Ed<E0 Visszaszórás, fotoeffektus
E0
Példáklehetséges folyamatokra:
![Page 32: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/32.jpg)
Monoenergiás gamma-spektrumszerkezete, elemi folyamatok
duplakiszökési
csúcs
egyszeres kiszökési
csúcs
Com
pton
-él
foto
csúc
s
Compton-hát
![Page 33: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/35.jpg)
Félvezet� nyomkövet� detektorok
![Page 36: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/36.jpg)
CMS szilícium nyomkövet� rendszer
Pixelek: 66 millió pixel, 25 ns exponálási id�
![Page 37: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/37.jpg)
Sztintillációs detektorokSzcintilláló anyag + fotoelektron-sokszorozó (PMT, photomultiplier tube)Szcintilláció: töltött részecskék energialeadásának hatására gerjesztések, majd kis fényfelvillanásPMT detektálja ezt a látható v. UV fényt: fotoeffektus, majd elektron-sokszorozás
Ed ~ Ngerjesztett ~ Nlátható foton
Fotoeffektus � fotoelektron � befókuszálódik � elektron becsapódik � néhány elektront kiüt � ezek a következ� dinódán megint többszöröz�dnek.10-12 dinóda � milliószoros elektronhozam (er�sítés).
![Page 38: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/38.jpg)
SzcintillációFontos: saját kibocsájtott fotonjaikkal szemben átlátszóak kell, hogy legyenek.
atomtávolság
Ger
jesz
tési
ene
rgia
alapállapot
Gerjesztettállapot
Vibrációs szintek Szerves szcintillátorok:Gerjesztés valamelyik vibrációs szintreA vibrációs alapállapotot gyorsan elériUtána legerjesztd�dés az alapállapotba,foton kibocsátás. Ez a foton nem tud elnyel�dni,nincs elég energiája.
Szervetlen szcintillátorok: pl. NaI kristály(40 foton/keV, 50% hatásfok).Egykristály kell (átlátszóság).Ionizáló részecske a vegyértéksávból a vezetési sávba gerjeszti az elektront.Gap kb. 4 eV. Aktivátorok: pl Tl, szennyezés, energiaszinteket hoz létre a két sáv között.Legerjeszt�dés ezeken keresztül. Önátlátszóság.
Vezetési sáv
vegyértéksáv
![Page 39: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/40.jpg)
Fényvezet�k
• A szcintillátorok és a PMT-k optikai csatolása
• Teljes visszaver�dés fontos, lágy ívek,nincsenek töréspontok
![Page 41: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/41.jpg)
Id�mérés: Time of Flight
KFKI RMKI, CERN
![Page 42: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/42.jpg)
Részecske-azonosítás TOF és p segítségével
![Page 43: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/43.jpg)
A TOF és dE/dx technikák kombinálása
• Egy adott impulzustartományban a részecskék ionizációja és repülési ideje is a tömegükt�l függ.
NA49 TPC és TOF detektorok
CERN SPS
![Page 44: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/44.jpg)
Szcintillációs és félvezet�detektorok felbontásának
összehasonlítása
![Page 45: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/45.jpg)
Cserenkov képalkotó detektorok• Cserenkov sugárzás: már volt róla szó• Közegbeli fénysebességnél gyorsabb töltött részecske esetén
![Page 46: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/46.jpg)
RICH – „Ring Imaging” Cserenkov detektorok
![Page 47: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/47.jpg)
Átmeneti sugárzás detektorok (transition radiation, TRD)
Felhasználás: részecske-azonosítás ott, ahol az id�mérés és a fajlagos ionizáció módszerek már nem m�ködnek
Röntgen tartomány
Sok réteget alkalmaznak (sok sugárzás)
![Page 48: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/48.jpg)
Streamer kamra (szikrakamra)
Fémlemezek, köztük nemesgázTrigger (pl. szcintillátor, nyalábdetektor) hatására hirtelen nagyfeszültség kapcsolódik beAz ionizációk helyén szikra alakul ki.
![Page 49: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/49.jpg)
Elektromágneses záporok
![Page 50: Compton-effektusatomfizika.elte.hu/akos/orak/mrf/2018/mrfmaj4valos.pdf · 2018-05-28 · Detektorok, mérések célja Alapelvek: sugárzás eléri a detektort, kölcsönhat az anyaggal,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041913/5e68740fc9b0640dad2b5f4f/html5/thumbnails/50.jpg)
Elektromágneses kaloriméterekA fotonok, elektronok teljes energiáját elnyelik, a teljes energiával arányos jelet adnak.Energiatartomány: 1 GeV – 1 TeV