Drátěná komora - Wire chamber - Wikipedia

"Multiwire" přeadresuje tady. Techniku ​​elektrického připojení viz Deska s plošnými spoji § Desky Multiwire.

A drátěná komora nebo vícevodičová proporcionální komora je typ proporcionální počítadlo který detekuje nabité částice a fotony a může poskytnout informace o poloze na jejich trajektorii,[1] sledováním stop plynné ionizace.[2]

Popis

Drátěná komora s dráty (W) a katodovými (-) deskami (P). Částice letící skrz T budou ionizovat atomy plynu a uvolní náboj, který sbírá zesilovač (A) (impuls na výstupu).

Vícevodičová komora používá řadu vodičů při vysokém napětí (anoda ), které procházejí komorou s vodivými stěnami drženými na zemním potenciálu (katoda ). Alternativně mohou být vodiče na zemním potenciálu a katoda udržována na vysokém záporném napětí; důležité je, že rovnoměrné elektrické pole přitahuje další elektrony nebo záporné ionty k anodovým drátům s malým bočním pohybem.

Komora je naplněna pečlivě zvoleným plynem, jako je směs argon / metan, takže jakákoli ionizující částice, která prochází trubicí, bude ionizovat okolní plynné atomy. Výsledné ionty a elektrony jsou urychlovány elektrickým polem v komoře, což způsobuje lokalizovanou kaskádu ionizace známou jako Townsend lavina. Ten se shromažďuje na nejbližším drátu a vede k náboji úměrnému ionizačnímu účinku detekované částice. Výpočtem pulzů ze všech drátů lze najít trajektorii částic.

Adaptací tohoto základního designu jsou tenká mezera, odporová deska a drift komory. Driftová komora je také rozdělena na rozsahy specifického použití v konstrukcích komor známých jako časová projekce, mikropáskový plyn a ty typy detektorů, které používají křemík.[3][4]

Rozvoj

V roce 1968 Georges Charpak, zatímco v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN ), vynalezl a vyvinul vícevodičová proporcionální komora (MWPC). Tento vynález vedl k tomu, že v roce 1992 získal Nobelovu cenu za fyziku. Komora byla pokrokem v dřívější rychlosti detekce bublinové komory pouze jednou nebo dvěma částicemi každou sekundu na 1000 detekcí částic každou sekundu. MWPC produkoval elektronické signály z detekce částic, což vědcům umožnilo zkoumat data pomocí počítačů.[5][6][7]Vícevodičová komora je vývojem jiskrová komora.[8]

Naplňte plyny

V typickém experimentu obsahuje komora směs těchto plynů:[2]

Komoru lze také naplnit:

Ekvipotenciální vedení a siločára v MWPC

Použití

Pro vysokoenergetická fyzika experimenty, používá se k pozorování dráhy částice. Na dlouhou dobu, bublinkové komory byly použity pro tento účel, ale s vylepšením elektronika bylo žádoucí mít detektor s rychlým elektronickým odečtem. (V bublinových komorách byly provedeny fotografické expozice a výsledný obraz byl vytištěn fotografie Poté byla zkoumána.) Drátová komora je komora s mnoha paralelními dráty, uspořádanými jako mřížka a napájená vysokým napětím, přičemž kovové pouzdro je na zemním potenciálu. Jako v Geigerův počítač, částice zanechává stopu iontů a elektronů, které se posouvají směrem k pouzdru nebo k nejbližší drát, resp. Označením vodičů, které měly puls proudu, lze vidět dráhu částice.

Komora má velmi dobré relativní časové rozlišení, dobrou polohovou přesnost a a samo-spuštěno operace (Ferbel 1977).[12]

Vývoj komory umožnil vědcům studovat trajektorie částic s mnohem lepší přesností a také poprvé pozorovat a studovat vzácnější interakce, ke kterým dochází prostřednictvím interakce částic.

Driftové komory

Výřez ukazující vnitřek driftové komory
Driftová komora u Musée des Arts et Métiers v Paříži

Pokud se také přesně měří časování proudových pulzů drátů a vezme se v úvahu, že ionty potřebují nějaký čas, aby se posunuly k nejbližšímu drátu, lze odvodit vzdálenost, ve které částice prošla drátem. Tím se výrazně zvyšuje přesnost rekonstrukce cesty a je označována jako a driftová komora.

Driftová komora funguje tak, že vyrovnává ztrátu energie z částic způsobenou nárazy s částicemi plynu, s narůstáním energie vytvořené pomocí vysokoenergetických elektrických polí, která způsobují zrychlení částic.[13]Design je podobný komoře Mw, ale místo toho má vodiče ve střední vrstvě ve větší vzdálenosti od sebe.[8] Detekce nabitých částic v komoře je možná ionizací částic plynu v důsledku pohybu nabitých částic.[14]

Detektor Fermilab CDF II obsahuje driftovou komoru zvanou Centrální vnější sledovač.[15] Komora obsahuje argon a plynný ethan a dráty oddělené mezerami 3,56 milimetru.[16]

Jsou-li použity dvě driftové komory s dráty jedné ortogonální na dráty druhého, oba kolmo ke směru paprsku, je dosaženo přesnější detekce polohy. Pokud se k detekci částice v pevné vzdálenosti před nebo za dráty použije slabý nebo nulový poziční rozlišení (jako ten, který se používá u veta), lze provést trojrozměrnou rekonstrukci a rychlost částice odečtené z rozdílu v čase průchodu částice v různé části detektoru. Toto nastavení nám dává detektor s názvem a komora pro projekci času (TPC).

Pro měření rychlosti elektronů v plynu (rychlost driftu ) existují speciální driftové komory, rychlostní driftové komory které měří čas driftu pro známé místo ionizace.

Viz také

Reference

  1. ^ F. Sauli (1977), - Principy činnosti vícevodičových proporcionálních a driftových komor Citováno 2012-02-25
  2. ^ A b W.Frass. Fyzika - C4: Hlavní volba fyziky částic - detektory částic. Oxfordská univerzita. str. 11. Citováno 2012-02-25. byl lokalizován prostřednictvím Dr. C.N. Booth PHY304 Fyzika částic Sheffield University
  3. ^ I. Kisel - [1] Citováno 2012-02-28
  4. ^ University of Manchester - HEP - 101 Citováno 2012-02-28
  5. ^ Počítače ve fyzice, září / říjen 1992 - Polská jazyková škola pro zahraniční studenty - Univerzita Adama Mickiewicze v Poznani - Evropská organizace pro jaderný výzkum Archivováno 2012-02-14 na Wayback Machine Citováno 2012-02-25
  6. ^ H. Johnston - Svět fyziky Citováno 2012-02-25
  7. ^ „Milníky: CERN Experimental Instrumentation, 1968“. Síť IEEE Global History. IEEE. Citováno 4. srpna 2011. - americké ministerstvo energetiky Úspěchy v oblasti výzkumu a vývoje Citováno 2012-02-23
  8. ^ A b Fyzika. Guildford: University of Surrey. Citováno 2012-02-28.
  9. ^ S.E.Derenzo - SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford University (US Department of Energy Office of Science); Muller, Richard; Derenzo, Stephen; Smadja, Gerard; Smith, Dennis; Smits, Robert; Zaklad, Haim; Alvarez, Luis (1971). "Proporcionální počítadlo naplněné kapalinou". Phys. Rev. Lett. 27 (8): 532–535. Bibcode:1971PhRvL..27..532M. doi:10.1103 / PhysRevLett.27.532. OSTI  942298.
  10. ^ Degrange, B .; Guillon, J .; Moreau, F .; Nguyen-Khac, U .; De La Taille, C .; Tisserant, S .; Verderi, M. (1992). "Nízkoenergetická kalorimetrie ve vícevodičové komoře naplněné tetramethylsilanem". Jaderné přístroje a metody ve fyzice Výzkum sekce A: Urychlovače, spektrometry, detektory a související zařízení. 311 (3): 539. Bibcode:1992 NIMPA.311..539D. doi:10.1016 / 0168-9002 (92) 90652-K.
  11. ^ Schotanus P; Van Eijk CWE; Hollander RW; CWE Van Eijk (1988). "Detekce LaF3: Nd3+ scintilační světlo ve fotocitlivé vícevodičové komoře ". Jaderné přístroje a metody ve fyzice Výzkum sekce A: Urychlovače, spektrometry, detektory a související zařízení. 272 (3): 913–916. Bibcode:1988 NIMPA.272..913S. doi:10.1016/0168-9002(88)90780-2.; > G. Charpak Výzkum detektorů zobrazování částic str.537 World Scientific, 1995 Citováno 2012-02-28
  12. ^ T. Ferbel - (zpráva CERN z roku 1977)>
  13. ^ F. E. Zavřít; M. Marten; C. Sutton (11. listopadu 2004). Částicová odysea: cesta k jádru věci. Oxford University Press. Bibcode:2002pojh.book ..... C. ISBN  978-0-19-860943-8. Citováno 2012-02-12.
  14. ^ W. Blum; W. Riegler; L. Rolandi (4. října 2008). Detekce částic s driftovými komorami. Springer. ISBN  9783540766841. Citováno 2012-02-28.
  15. ^ Kotwal, Ashutosh V; Gerberich, Heather K; Hays, Christopher (2003). "Identifikace kosmického záření pomocí časování zásahů driftové komory". Jaderné přístroje a metody ve fyzice Výzkum sekce A: Urychlovače, spektrometry, detektory a související zařízení. 506 (1–2): 110–118. Bibcode:2003 NIMPA.506..110K. doi:10.1016 / S0168-9002 (03) 01371-8.
  16. ^ Fermilab - glosář -fotografie - J. L. Lee Citováno 2012-02-12

externí odkazy