Physikalische Prinzipien der Detektion von Elementarteilchen. Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Elementarteilchendetektor“ ist

2.1. Gasentladungsdetektoren. Geiger-Trost-Zähler, Proportionalzähler, Ionisationskammern. Szintillationszähler.

2.2. Cherenkov kontert. Halbleiterzähler.

2.3. Gleisdetektoren mit Filmaufzeichnung von Informationen. Nebelkammer, Blasenkammer, Funken- und Streamerkammer. Kernemulsionsmethode.

2.4. Filmlose Kameras. Proportional- und Driftkammern. Hodoskopische Szintillationssysteme und Cherenkov-Zähler.

Messmethoden und mathematische Datenverarbeitung

3.1. Methoden spektrometrischer Messungen. Magnetische Spektrometer. Spektrometrische Messstrecken mit Halbleiter- und Szintillationszählern mit Datenausgabe an einen Computer. Methoden zur Abbildung mehrdimensionaler Spektren.

3.2. Dosimetrische Messungen. Zulässige Strahlungsflüsse. Schutzmethoden.

3.3. Methoden zur automatischen Verarbeitung von Fotos von Ortungsgeräten. Mechanisch-optische und elektronische Abtastsysteme mit Datenausgabe an einen Computer.

3.4. Physische Installationen mit automatischer Datenausgabe an einen Computer. Arten von Speichergeräten. Der Einsatz unterschiedlicher Computerklassen zur Aufnahme, Vorverarbeitung und Akkumulation von Informationen sowie zur Überwachung und Verwaltung.

Methoden zur Verarbeitung experimenteller Daten

4.1. Grundbegriffe der mathematischen Statistik. Theorie statistischer Schätzungen und Hypothesentests. Maximum-Likelihood-Methode. Experimentplanung.

4.2. Systeme mathematischer Programme zur Verarbeitung und Analyse physikalischer Ergebnisse. Geometrische Rekonstruktion von Teilchenstrahlen. Ein System zur Erkennung einer bestimmten Klasse von Ereignissen. Analyse physikalischer Ergebnisse.

VIII. Grundinformation
in der experimentellen Kernphysik

Grundlegende Eigenschaften von Elementarteilchen

1.1. Bewegung geladener Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern; Bewegungsgleichungen.

1.2. Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie. Ionisationsverluste und Reichweite schwerer geladener Teilchen; der Durchgang von Betateilchen durch Materie. Wechselwirkung neutraler Teilchen mit Materie.

1.3. Elementarteilchen und Kerne. Grundlegende Eigenschaften von Kerneln. Physikalische Eigenschaften von Teilchen: Ladungen, Masse, Spin, Parität, Isospin. Partikellebensdauern.

Methoden zur Erfassung von Elementarteilchen

2.1. Methoden zur Aufzeichnung geladener und neutraler Teilchen.

2.2. Gasgefüllte Zähler und ihre Typen. Ionisationskammern. Gasgefüllte Kameras mit optischer Methode zur Informationserfassung. Funken- und Streamerkammern.

2.3. Gasgefüllte Kameras mit elektronischen Methoden zur Informationserfassung. Mehrdraht-Funken-, Proportional- und Driftkammern.

2.4. Szintillations- und Cherenkov-Detektoren. Photomultiplier.

2.5. Halbleiterdetektoren. Positionsabhängig
Detektoren.

2.6. Detektion von Partikeln mittels Blasenkammern.

Statistische Verarbeitung der Messergebnisse

3.1. Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie. Zufällige Variablen. Grundgesetze der Verteilung von Zufallsvariablen: binomiale Poisson-Verteilung, Gauß-Verteilung.

3.2. Grundlagen der Theorie der Messfehler.

3.3. Grundlagen der Theorie der Fehlberechnungen von Aufzeichnungssystemen.

IX. Allgemeine Funkelektronik und Computertechnik
(für den technischen Zweig der Wissenschaft)

Methoden zur Berechnung elektrischer Schaltkreise und Diagramme

1.1. Analyse linearer Stromkreise. Ersatzschaltungen. Kirchhoffsche Gesetze, Äquivalentgeneratorsatz, Knotenpotentialmethode, Schleifenstrommethode. Quadrupole.

1.2. Analyse elektrischer Signale. Deltafunktion und Stufenfunktion. Fourier-Transformation.

1.3. Übertragung von Signalen durch lineare Systeme. Differentialgleichungen, die Prozesse in elektrischen Schaltkreisen beschreiben. Impulsantwort eines linearen Systems. Überlagerungsintegral. Gerinnungsformel. Übertragungsfunktion. Transiente Prozesse in langen Kreisläufen.

1.4. Grundlagen der Operationsrechnung. Laplace-Transformation.

1.5. Grundlagen der Algebralogik. Erstellen logischer elektronischer Schaltungen.

Halbleiterbauelemente

2.1.Physikalische Funktionsprinzipien von Halbleiterbauelementen. Ihre Klassifizierung.

2.2. Halbleiterdioden. Funktionsprinzip, Hauptmerkmale, Parameter und Betriebsarten. Arten von Dioden: Pulsdioden, Ladungsspeicherdioden, Tunneldioden, Zenerdioden, Leuchtdioden usw. Anwendungsbeispiele.

2.3. Bipolartransistoren. Funktionsprinzip, Hauptmerkmale, Parameter und Betriebsarten. Schaltkreise, Ersatzschaltbilder, Betrieb im Linear- und Schaltmodus. Arten von Trioden. Beispiele für ihre Anwendung.

2.4. Feldeffekttransistoren. Funktionsprinzip, Arten von Feldeffekttransistoren. Hauptmerkmale, Parameter und Betriebsarten. Anwendungsbeispiele.

2.5. Andere Arten von Halbleiterbauelementen: Dinistor, Thyristor, Unijunction-Transistor usw. Ihre wichtigsten Eigenschaften und Parameter. Anwendungsbeispiele.

Integrierte Schaltkreise

3.1. Hybride und monolithische integrierte Schaltkreise. Monolithische integrierte Schaltkreise auf Basis von Bipolar- und MOS-Transistoren, ihre Merkmale. Technologie zur Herstellung integrierter Schaltkreise verschiedener Art.

3.2. Analoge integrierte Schaltkreise: Differenz- und Operationsverstärker, Spannungsregler, Code-Analog- und Analog-Code-Wandler. Ihre wichtigsten Parameter, Anwendungsbeispiele.

3.3. Integrierte Logikschaltungen. Ihre Einteilung nach Schaltung und technischem Design. Hauptparameter. Geschwindigkeit der Strecken. System logischer Elemente. Triggertypen. Anwendungsbeispiele.

3.4. Integrierte Schaltkreise mit mittlerem Integrationsgrad: Zähler, Register, Schalter, Decoder, Addierer usw.

3.5. Integrierte Schaltkreise mit einem hohen Integrationsgrad: komplexe logische Geräte, Speichergeräte, Mikroprozessoren usw. Möglichkeiten, den Integrationsgrad weiter zu erhöhen.

In der russischsprachigen Wissenschafts- und Bildungsliteratur sind zum Thema dieses Buches nur sehr wenige Veröffentlichungen bekannt, die längst zu einer bibliografischen Rarität geworden sind.
Diese Veröffentlichung zeichnet sich durch die Vollständigkeit der Darstellung der Funktionsprinzipien von Detektorsystemen, die systematische Beschreibung ihres technischen Aufbaus und ihrer praktischen Umsetzung sowie eine Diskussion ihres Anwendungsbereichs aus.
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Dies ist ein hervorragendes Lehr- und Nachschlagewerk für alle, die Strahlungs- und Teilchendetektoren in ihrer praktischen Arbeit verwenden.

Wechselwirkung von Teilchen und Strahlung mit Materie.
Teilchen und Strahlung können nicht direkt nachgewiesen werden, sondern nur durch ihre Wechselwirkung mit Materie. Die Wechselwirkungen geladener Teilchen unterscheiden sich im Allgemeinen von den Wechselwirkungen neutraler Teilchen, beispielsweise Photonen. Jeder Interaktionsprozess kann die Grundlage für eine Art Erkennung sein. Es gibt viele verschiedene Arten von Wechselwirkungen und damit eine große Anzahl von Teilchen- und Strahlungsdetektoren. Darüber hinaus können für dasselbe Teilchen bei unterschiedlichen Energien unterschiedliche Arten der Wechselwirkung eine bedeutende Rolle spielen.

In diesem Kapitel werden die grundlegenden Mechanismen der Wechselwirkung zwischen Teilchen und Materie ausführlich erörtert. Einige Effekte werden bei der Beschreibung spezifischer Detektortypen erwähnt. Wir werden keine Ausdrücke für die Wirkungsquerschnitte aus ersten Prinzipien ableiten, sondern nur die Endergebnisse präsentieren, wie sie auf Teilchendetektoren anwendbar sind.

Inhalt
Vorwort der Herausgeber der Übersetzung Vorwort zur russischen Ausgabe Vorwort des Autors Einleitung
1 Wechselwirkung von Teilchen und Strahlung mit Materie
1.1 Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie
1.1.1 Energieverluste für Ionisierung und Anregung
1.1.2 Spezifische Ionisierung
1.1.3 Mehrfachstreuung
1.1.4 Bremsstrahlung
1.1.5 Direkte Erzeugung von Elektron-Positron-Paaren
1.1.6 Energieverluste durch photonukleare Wechselwirkungen
1.1.7 Gesamtenergieverlust
1.1.8 Reichweite-Energie-Beziehung für geladene Teilchen
1.2 Photonenwechselwirkung
1.2.1 Fotoeffekt
1.2.2 Compton-Effekt
1.2.3 Geburt von Paaren
1.2.4 Gesa
1.3 Starke Hadronenwechselwirkung
1.4 Drift und Diffusion in Gasen
2 Hauptmerkmale von Teilchendetektoren
3 Strahlungseinheiten
4 Detektoren für Ionisations- und Trackingmessungen
4.1 Ionisationskammern
4.2 Proportionalzähler
4.3 Geigerzähler
4.4 Streamer-Röhren
4.5 Erkennung von Partikeln in Flüssigkeiten
4.6 Mehrdraht-Proportionalkammern
4.7 Flache Driftkammern
4.8 Zylindrische Drahtkammern
4.8.1 Zylindrische Proportional- und Driftkammern
4.8.2 Strahldriftkammern
4.8.3 Zeitprojektionskameras (TPCs)
4.9 Zeitprojektionskameras mit optischer Aufnahme
4.10 Auswirkungen der Alterung in Drahtkammern
4.11 Blasenkammern
4.12 Nebelkammern
4.13 Streamer-Kameras
4.14 Kammern auf Entladungsröhren
4.15 Funkenkammern
4.16 Kernemulsionen
4.17 Silberhalogenidkristalle
4.18 Röntgenfilme
4.19 Thermolumineszenzdetektoren
4.20 Radiophotolumineszenzdetektoren
4.21 Kunststoffdetektoren
4.22 Vergleich von Detektoren für Ionisations- und Trackingmessungen
5 Zeitmessungen
5.1 Photomultiplier
5.2 Szintillationszähler
5.3 Flache Funkenzähler
6 Partikelidentifizierung
6.1 Neutronenzähler
6.2 Neutrino-Detektoren
6.3 Flugzeitzähler
6.4 Cherenkov-Zähler
6.5 Übergangsstrahlungsdetektoren (TRDs)
6.6 Trennung nach Energieverlusten
6.7 Vergleich der Methoden zur Partikelidentifizierung
7 Energiemessung
7.1 Halbleiterdetektoren
7.2 Elektronen- und Photonenkalorimeter
7.3 Hadronische Kalorimeter
7.4 Partikelidentifizierung in Kalorimetern
7.5 Kalibrierung und Überwachung von Kalorimetern
7.6 Kryokalorimeter
8 Pulsmessung
8.1 Magnetische Spektrometer für Experimente mit festen Zielen
8.2 Magnetische Spektrometer für spezielle Anwendungen
9 Elektronik
10 Informationsverarbeitung
Anhang A: Tabelle grundlegender physikalischer Konstanten
Anhang B: Definition physikalischer Größen und ihrer Einheiten
Referenzliste
Alphabetischer Index.

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Am späten Abend des 29. April (vorerst verschoben) bringt die NASA den Teilchendetektor Cern AMS-02 in die Umlaufbahn. Der Bau dieses Detektors dauerte 10 Jahre, seine älteren „Brüder“ arbeiten bereits fleißig am Large Hadron Collider, also unter der Erde, und dieser wird ins All fliegen! :) :)

Hier ist die Pressemitteilung von Cernovo. Ab 21:30 Uhr mitteleuropäischer Zeit wird es eine Online-Übertragung des Starts geben. CERN Twitter wird auch Berichte übermitteln. Der Start und alle weiteren Arbeiten können auf der Experiment-Website verfolgt werden. Zunächst erzähle ich Ihnen kurz etwas über die Apparatur und die wissenschaftlichen Aufgaben.

AMS-02 ist ein echter Teilchendetektor mit (fast) allen seinen Eigenschaften. Seine Größe beträgt 4 Meter, das Gewicht 8,5 Tonnen. Natürlich ist es nicht mit einem solchen Koloss wie ATLAS zu vergleichen, aber für den Start ins All (und die Installation auf der ISS) ist das schon einiges.

Wenn unterirdische Detektoren Teilchen registrieren, die bei künstlichen Kollisionen von Protonen und anderen Teilchen entstehen, dann wird AMS-02 kosmische Strahlung registrieren – Teilchen mit sehr hoher Energie, die aus dem Weltraum zu uns gelangen und durch „natürliche Beschleuniger“ beschleunigt werden. Kosmische Strahlung wird natürlich schon seit langem, fast einem Jahrhundert, untersucht, aber mit ihr sind immer noch viele Geheimnisse verbunden.

Die wichtigste Aufgabe des neuen Detektors besteht darin, die Zusammensetzung der kosmischen Strahlung mit höchster Genauigkeit zu messen. Wie hoch ist der Anteil der Antimaterie an der kosmischen Strahlung? Wie verändert es sich mit der Energie? Gibt es einige neue schwere stabile Teilchen (Teilchen der Dunklen Materie) in kleinen Mengen, die nicht in Kollidern produziert werden können, die das Universum aber produzieren konnte? Oder deuten vielleicht einige subtile Merkmale im Energiespektrum gewöhnlicher Teilchen darauf hin, dass sie beim Zerfall bisher unbekannter superschwerer Teilchen entstanden sind?

AMS-02 wird diese Fragen untersuchen, indem es den Durchgang kosmischer Strahlungsteilchen durch das Detektormaterial aufzeichnet und deren Impuls, Geschwindigkeit, Energiefreisetzung und Ladung misst. Das „Fenster“ der optimalen Detektorempfindlichkeit für Teilchenenergie liegt zwischen etwa 1 GeV und mehreren TeV. Dieses Fenster deckt die Vorhersagen vieler Modelle ab und überschneidet sich auch mit den Empfindlichkeitsfenstern der Detektoren am LHC. Doch anders als beim Large Hadron Collider fungiert hier das Universum selbst als Beschleuniger, und das könnte weitreichende Folgen haben.

Subdetektoren und Subsysteme AMS-02 ().

Genau wie klassische bodengestützte (genauer: unterirdische) Detektoren enthält es mehrere separate Detektionssysteme, die unterschiedliche Eigenschaften von Partikeln messen. Nur im Gegensatz zu ihnen blickt AMS-02 nicht „nach innen“, sondern „nach außen“; Es sieht eher aus wie ein Segment eines fortschrittlichen modernen Detektors.

Das Gerät wird auf der Experiment-Website kurz beschrieben. Es gibt auch Spurdetektoren, die die Flugbahn rekonstruieren, Cherenkov-Detektoren, die die Teilchengeschwindigkeit messen, elektromagnetische Kalorimeter, die die Teilchenenergie messen, und andere Systeme. Zwei verschiedene Magnete trennen unterschiedliche Ladungen gleichzeitig (ich habe gelogen). Die Ladungen werden durch einen 0,125 Tesla starken Permanentmagneten aus einer Neodymlegierung getrennt. Und außerdem verfügt AMS-02 über etwas, das unterirdische Detektoren nicht haben – GPS-Sensoren und ein Sternenverfolgungssystem :)

Der Bau dauerte 10 Jahre, die Kosten beliefen sich auf etwa 1,5 Giga-Dollar. An der AMS-Kollaboration sind 56 Institute aus 16 Ländern beteiligt.

Hauptsache, das Ding fliegt jetzt erfolgreich davon. Wir schauen uns den Launch morgen Abend an!

Geigerzähler.

Szintillationszähler.

Halbleiterdetektor. In einem Halbleiterkristall erzeugt ein Teilchen zusätzliche Ladungen – Elektron-Loch-Paare. Unter dem Einfluss einer angelegten Spannung bewegen sie sich zu den Detektorelektroden und erzeugen im externen Stromkreis einen elektrischen Impuls.

Streifendetektor. Eine Matrix aus zueinander senkrechten Siliziumstreifen ermöglicht es, die Koordinaten eines Teilchens mit hoher Genauigkeit zu messen.

Cherenkov-Zähler des Neutrino-Detektors (Los Alamos, USA).

MEPhI-Mitarbeiter montieren den Übergangsstrahlungsdetektor (TRD) für die ATLAS-Installation (Cern, Genf).

Wilson-Kammer.

Blasenkammer.

Foto der Kollision von Schwefel- und Goldionen in einer Streamer-Kammer (einer Art Funkenkammer). Die Spuren geladener Teilchen, die bei Kollisionen darin entstehen, sehen aus wie Ketten separater, nicht verschmelzender Entladungen – Streamer.

Der erste Detektor für geladene Teilchen war eine Nebelkammer.

Funktionsprinzip der ersten Nebelkammer.

Moderne Anlage zur Aufzeichnung von Elementarteilchen ATLAS.

Seit der Entdeckung des ersten Elementarteilchens, des Elektrons, Ende des 19. Jahrhunderts entwickeln Physiker seit mehr als hundert Jahren immer neue Instrumente zur Untersuchung dieser kleinsten Einheiten der Materie.

Geladene Teilchen sind am einfachsten zu erkennen, weshalb sie schon früher entdeckt wurden. Sie werden durch die Ionisierungsspur identifiziert, die Elektron-Ionen-Paare auf ihrem Weg hinterlassen. Nachdem das Elektron im Strahlenstrom der Entladungsröhre entdeckt wurde, befanden sich ein Proton (der Kern eines Wasserstoffatoms), ein A-Teilchen (der Kern eines Heliumatoms), Kerne anderer Elemente und eine ganze Galaxie von Elementarteilchen bald entdeckt, von relativ leichten Mesonen über schwere Hyperonen bis hin zu noch massiveren Teilchen, zu denen auch schwere Quarks gehören (siehe „Wissenschaft und Leben“ Nr. 8, 1994).

Eine direkte Registrierung neutraler Teilchen ist unmöglich: Sie ionisieren keine Materie und machen sich nur bei Wechselwirkungen mit der Bildung geladener Teilchen bemerkbar, die sie „beleuchten“. So wurden das Neutron (aus Rückstoßprotonen), das Gammaquant (aus Elektron-Positron-Paaren) und viele andere „Neutrale“ entdeckt.

Geräte, die Partikel „fangen“, werden in zwei Gruppen unterteilt – Zähler und Kameras.

Zähler zeichnen den Durchgang eines Teilchens auf, bestimmen den Zeitpunkt (manchmal mit hoher Genauigkeit, bis zu Nanosekunden, 10-9 s), die verlorene Energiemenge und ob sie zur Herstellung eines „Teleskops“ verwendet werden. durch eine elektronische Koinzidenzschaltung verbunden, dann die Ankunftsrichtung des Teilchens. Der Geiger-Gasentladungszähler, der der Physik seit fünfzig Jahren treue Dienste leistet, ist wohlbekannt; ein Proportionalzähler, dessen Signal als Maß für den Ionisationsverlust des Partikels dient; Familie von Szintillationszählern. In anorganischen Szintillatoren (NaI-, CsI-Kristalle usw.), ihren organischen (Anthracen usw.) und plastischen (Polystyrol usw.) Analoga treten Lumineszenzblitze unter dem Einfluss geladener Teilchen auf. Dieses schwache Leuchten wird durch Photomultiplier-Röhren (PMTs) millionenfach verstärkt. Szintillationszähler erschienen Mitte des letzten Jahrhunderts und werden bis heute erfolgreich eingesetzt.

Halbleiterzähler, deren Signal durch Elektron-Loch-Paare in der Halbleiterschicht gebildet wird, sind Szintillatoren in ihrer Empfindlichkeit überlegen. Die besten davon, mit Lithium dotierte Germaniumkristalle (Ge(Li), messen die Teilchenenergie mit einer Genauigkeit von 0,1 %, haben aber eine begrenzte Größe und erfordern eine starke Kühlung. Streifendetektoren, die in den letzten Jahren weit verbreitet sind, sind u. a Art von Halbleiterzählern in Form schmaler Siliziumstreifen auf einem festen Substrat. Ihre zueinander senkrechten Schichten ermöglichen die Messung der Koordinaten von Partikeln mit einer Genauigkeit von mehreren zehn Mikrometern.

Eine Ionisationskammer, einer der ältesten Detektoren, ist im Wesentlichen ein Zähler, der die Gesamtladung misst, die ein Teilchen aufgrund der Ionisation erzeugt. Seine verschiedenen Modifikationen (Gas, Flüssigkeit) werden immer noch zur Messung der Energie von Teilchen und ihrer Strahlen verwendet, besonders häufig in der Dosimetrie. Eine Hochdruck-Xenonkammer, deren Energieauflösung Ge(Li)-Kristallen etwas unterlegen ist, ist in ihrer Größe nicht begrenzt und erfordert keine Kühlung, was besonders für die Durchführung von Experimenten auf Satelliten wertvoll ist.

Noch empfindlicher sind Tscherenkow-Zähler, die kohärente Strahlung eines Teilchens erfassen, das sich in einem Medium mit einer Geschwindigkeit bewegt, die größer als die Lichtgeschwindigkeit ist. Ihre neueste Errungenschaft sind die sogenannten RICH-Detektoren (Ring Imajing Cherenkov), die nicht einzelne Photonen, sondern den gesamten Ring des Cherenkov-Lichts „sehen“, was es ermöglicht, viele Eigenschaften des detektierten Teilchens zu messen. Zu dieser Detektorklasse gehören auch TRD-Detektoren (Transition Radiation Detector), Zähler der Übergangsstrahlung, die entsteht, wenn ein geladenes Teilchen die Grenze zweier Medien überschreitet. Sie trennen ultrarelativistische Teilchen (deren Geschwindigkeit sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt) in einem riesigen Teilchenstrom und werden zunehmend in Hochenergiebeschleunigern eingesetzt.

Ein Ensemble von Zählern, die in einem Strom registrierter Teilchen platziert werden, bildet eine sogenannte hodoskopische Installation, die es ermöglicht, den Weg jedes einzelnen Teilchens zu verfolgen und, wenn man es in ein Magnetfeld bringt, seinen Impuls und sein Ladungszeichen zu messen. Die Zähler sind mit Kalorimetern überzogen – Geräten, die die Energien von Teilchen anhand des Schauers von Elektronen, Positronen und Photonen messen, die sie in der Materie erzeugen. Im „Flugzeitsystem“ enthaltene Zähler messen die Geschwindigkeit eines Teilchens. Moderne Beschleunigeranlagen mit Tausenden von Zählern liefern ein räumliches Bild des Ereignisses – der Entstehung vieler Sekundärteilchen, ihrer Zerfälle und Wechselwirkungen, die auftreten, wenn ein beschleunigtes Teilchen auf ein Ziel trifft.

Kameras oder Spurdetektoren sind Geräte zur Verfolgung der Flugbahn eines geladenen Teilchens mit allen Folgeprodukten. Der erste Spurendetektor war die bekannte Wilson-Kammer (in der ausländischen Literatur „Nebelkammer“). Das Funktionsprinzip besteht in der Bildung von Nebeltröpfchen auf der Ionisierungsspur eines Partikels in unterkühltem Dampf nach einer plötzlichen Druckentlastung. Die in einem Magnetfeld platzierte Wilson-Kammer wurde zu Beginn des letzten Jahrhunderts zu einem der wichtigsten physikalischen Instrumente; Experimente damit führten zu vielen grundlegenden Entdeckungen.

Später verlagerte sich die Führungsrolle in der Messtechnik auf die Blasenkammer, in der Partikelspuren mikroskopisch kleine Gasblasen in einer überhitzten Flüssigkeit erzeugten. Blasenkammern, insbesondere solche, die mit flüssigem Wasserstoff gefüllt sind (Protonentargets), haben zu hervorragenden Ergebnissen bei Beschleunigerexperimenten beigetragen. Die berühmte Mirabel-Flüssigwasserstoffkammer (die größte der Welt) wurde an vielen Beschleunigern betrieben, darunter am IHEP-Synchrophasotron (Protvino). Die Nachteile thermodynamischer Kammern (Wilson, Blase) sind die geringe Geschwindigkeit und die Unmöglichkeit der Datenautomatisierung, die nach der Einführung eines Computers als Kontroll- und Verarbeitungszentrum in das Experiment zu einem spürbaren Hindernis wurde.

Einen besonderen Platz nimmt die Fotoemulsionskamera (eine Weiterentwicklung der nuklearen Fotoemulsionsmethode) ein – ein Rekordbrecher in der Genauigkeit von Koordinatenmessungen (bis zu 1 Mikrometer), aber für die Arbeit mit Zählern und einem Computer völlig ungeeignet. Die Daten daraus müssen manuell verarbeitet werden.

Es wurde durch elektrische Entladungsgeräte ersetzt, die die Effizienz der Verwendung von Beschleunigerstrahlen (aufgrund der Geschwindigkeit und der Möglichkeit des „Andockens“ an Partikelzähler) erheblich steigerten: Funkenkammern und ihre Variante – Streamer-Kammern. Funken und Streamer – Ketten einzelner Entladungen – folgen der Ionisationsspur mit hoher Genauigkeit, selbst in Form eines Bogens, wenn sich das Teilchen in einem Magnetfeld bewegt. An wichtigen Experimenten nahmen verschiedene Arten von Funken- und Streamerkammern teil, aber Mehrdrahtkammern – Proportional-, Drift- und andere Modifikationen – erwiesen sich als universelleres und flexibleres Mittel, das modernen Anforderungen gerecht wird.

Die Registrierung neutraler Teilchen erfolgt mit den gleichen Methoden wie geladene (Zähler + Kameras), nur unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sie zunächst geladene Teilchen erzeugen müssen.

Einen besonderen Platz nehmen Neutrinodetektoren ein – Teilchen, die weder an starken noch an elektromagnetischen Wechselwirkungen teilnehmen. Die Durchschlagskraft von Neutrinos ist enorm; ihr Fluss kann eine Bleischicht von Tausenden von astronomischen Einheiten durchdringen. Die Wahrscheinlichkeit ihrer Wechselwirkung mit Materie ist um viele Größenordnungen geringer als die von geladenen Teilchen. Aus diesem Grund müssen Anlagen zum Nachweis von Neutrinos große Abmessungen und eine große Masse haben, gemessen in Tausenden von Tonnen. Um den Hintergrund durch fremde geladene Teilchen zu reduzieren, werden Neutrinodetektoren unter großen Materieschichten angebracht (Untergrund- und Unterwasseranlagen). Sonnenneutrino-Detektoren sind weithin bekannt geworden – Homestake (Davis-Chlor-Argon-Detektor, USA), Kamiokande (Japan) sowie russische – der Gallium-Germanium-Detektor in Baksan und die Baikal-Installation im klaren Wasser des berühmten Sees ( siehe „Wissenschaft und Leben“) „Nr. 8, 1994).

Geigerzähler-Illustration.
In einem mit Gas gefüllten Glasrohr mit einem Druck von 100–200 mmHg. Art. werden zwei Elektroden angebracht – eine Anode in Form eines dünnen Fadens und eine zylindrische Kathode an der Wand der Röhre, an die eine konstante Spannung von mehreren hundert Volt angelegt wird. Wenn ein geladenes Teilchen in die Röhre eindringt, ionisiert das Gas. Freie Elektronen bewegen sich mit Beschleunigung in Richtung Anode und bewirken eine sekundäre Ionisierung des Gases. Es kommt zu einer Entladung, wodurch ein elektrischer Impuls entsteht.

Illustration „Szintillationszähler“.
Wenn ein geladenes Teilchen auf einen Szintillator (Kristall, Zelle mit Flüssigkeit oder Kunststoffschicht) trifft, erscheint darin ein schwacher Lumineszenzblitz. Sein Licht gelangt durch einen Lichtleiter in eine Photovervielfacherröhre, die einen elektrischen Impuls erzeugt, dessen Amplitude proportional zum Energieverlust des einfallenden Teilchens ist.

Illustration „Cherenkov-Zähler des Neutrino-Detektors (Los Alamos, USA)“.
167 Tonnen Mineralöl vermischt mit Szintillator werden in den Behälter gefüllt. Bei der Wechselwirkung von Neutrinos mit Materieatomen entstehen hochenergetische Elektronen, deren Geschwindigkeit größer ist als die Lichtgeschwindigkeit im Medium. Wenn sie sich bewegen, entsteht ein Leuchten, das sich kegelförmig ausbreitet. Es wird von 1220 Photomultiplierröhren an den Wänden des Behälters aufgezeichnet.

Illustration „Wolkenkammer“.
Ein Behälter mit Glasdeckel und einem Kolben am Boden wird mit gesättigten Dämpfen aus Wasser, Alkohol oder Äther gefüllt. Beim Absenken des Kolbens kühlen die Dämpfe aufgrund der adiabatischen Expansion ab und werden übersättigt. Ein geladenes Teilchen, das die Kammer passiert, hinterlässt auf seinem Weg eine Kette von Ionen. Der Dampf kondensiert auf den Ionen und macht die Partikelspur sichtbar.

Illustration „Blasenkammer“.
Der Behälter ist mit gut gereinigter Flüssigkeit gefüllt. In der Flüssigkeit gibt es keine Dampfbildungszentren, daher kann sie über den Siedepunkt hinaus überhitzt werden. Aber ein vorbeiziehendes Teilchen hinterlässt eine ionisierte Spur, entlang derer die Flüssigkeit kocht und ihre Flugbahn mit einer Blasenkette markiert. Moderne Kammern verwenden flüssige Gase – Propan, Helium, Wasserstoff, Xenon, Neon usw. Im Bild: eine am Lebedev Physical Institute entworfene Blasenkammer. 1955–1956.

Illustration „Der erste Detektor für geladene Teilchen – eine Wolkenkammer.“
Der erste Detektor für geladene Teilchen, die Wilson-Kammer, wurde am 19. April 1911 geschaffen. Die Kammer war ein Glaszylinder mit einem Durchmesser von 16,5 cm und einer Höhe von 3,5 cm. Die Oberseite des Zylinders war mit aufgeklebtem Spiegelglas bedeckt, durch das Partikelspuren fotografiert wurden. Im Inneren befand sich ein zweiter Zylinder, darin befand sich ein ins Wasser gesenkter Holzring. Es verdunstete von der Ringoberfläche und sättigte die Kammer mit Wasserdampf. Eine Vakuumpumpe erzeugte ein Vakuum in einem kugelförmigen Behälter, der über einen Schlauch mit Ventil mit der Kammer verbunden war. Beim Öffnen des Ventils entstand in der Kammer ein Vakuum, der Wasserdampf wurde übersättigt und auf den Spuren geladener Teilchen kondensierten sie in Form von Nebelstreifen (weshalb das Gerät in der ausländischen Literatur auch Nebelkammer genannt wird). - „Nebelkammer“).

Illustration „Das Funktionsprinzip der ersten Nebelkammer.“
Die Kugeln 2 und 3 sind am Faden 1 aufgehängt. Der Faden wurde durchgebrannt, während gleichzeitig Ventil 4 geöffnet wurde. Die fallenden Kugeln schlossen die Kontakte 5 und 6 in Reihe und waren mit Hochspannungsquellen verbunden – Batterien von Leidener Gläsern. Die Röntgenröhre 7 wurde eingeschaltet und ionisierte mit ihrer Strahlung das Gas in der Kammer. Nach einer Hundertstelsekunde erschien in der Funkenstrecke 8 ein Funke, der die Spuren beleuchtete. Sie wurden von der Kamera 9 fotografiert. So begann vor fast hundert Jahren die Erforschung der Mikrowelt.

Illustration „Moderne Anlage zur Aufzeichnung von Elementarteilchen ATLAS.“
Eine moderne Anlage zur Aufzeichnung von Elementarteilchen, ATLAS, konzipiert für den Betrieb am Large Hadron Collider (LHC), der am Zentrum für Europäische Kernforschung (CERN) in Genf gebaut wird. Dieses gigantische Bauwerk mit der Höhe eines achtstöckigen Gebäudes beherbergt Geräte zur Aufzeichnung der Wechselwirkungen von Hadronen – Elementarteilchen, die an der sogenannten starken Wechselwirkung beteiligt sind. Dies sind Myonendetektoren 1, Spurübergangsstrahlungsdetektor 8, elektromagnetische und hadronische Kalorimeter 3, 4, 7, riesige supraleitende Magnete 2, 5, 9. Die Detektoren sind mit einer dicken Strahlungsschutzschicht 6 bedeckt. Alle Geräte sind mit einem hergestellt Genauigkeit von 100 Mikrometern und müssen unter Bedingungen starker Felder und Flüsse von Photonen und Neutronen mit einer Dichte von 107 cm2/s viele Jahre lang synchron arbeiten. ATLAS erfasst alle Partikel, die in jedem beliebigen Winkel am Detektor ankommen, und zeichnet gleichzeitig deren Eigenschaften auf. Die Basis der gesamten Installation ist ein Übergangsstrahlungsdetektor, der Spuren ultrarelativistischer Teilchen registrieren und sie anhand der Röntgenemission klassifizieren soll, die auftritt, wenn sie die Grenze zweier Medien (hier Luft-Polypropylen) überschreiten, ein Phänomen, das in entdeckt wurde den 1950er Jahren von V. L. Ginzburg und I. M. Frank. Der Detektor besteht aus 400.000 Röhren mit einem Durchmesser von 4 mm und vierschichtigen Wänden mit einer Dicke von 28 Mikrometern. Vom Funktionsprinzip her ähneln sie einem Geigerzähler: Ein Rohr ist mit einem Gasgemisch gefüllt, entlang seiner Achse verläuft ein dünner Draht mit einer Spannung von +1500 V. Das Teilchen ionisiert das Gas, das Elektron driftet zum Draht ( Anode). Das resultierende Signal wird von Hochgeschwindigkeitsgeräten gelesen, die die Ankunftszeit und die Koordinaten mit einer Genauigkeit von etwa 1 ns und 100 μm aufzeichnen. Der gesamte Detektor nimmt ein Volumen von mehreren Kubikmetern ein und ermöglicht es, jede Sekunde die „Sorten“ von etwa 10 Milliarden Teilchen zu registrieren und zu erkennen.

In der Kernphysik und Elementarteilchenphysik sowie in zahlreichen Wissenschaftsbereichen, die radioaktive Teilchen in ihrer Praxis verwenden (Medizin, Forensik, Industriekontrolle usw.), kommt den Fragen der Detektion, Identifizierung und Spektralanalyse ein bedeutender Stellenwert zu geladener Teilchen und Photonen hoher Energie (Röntgen- und Gammastrahlen). Schauen wir uns zuerst die Röntgen- und Gammastrahlendetektoren und dann die Detektoren für geladene Teilchen an.

Röntgen- und Gammastrahlungsdetektoren.

Das klassische Bild eines Uransuchers zeigt einen ergrauten, hitzegeplagten Menschen, der mit einem Geigerzähler in der Hand durch die Wüste wandert. Heutzutage gibt es bei Detektoren große Fortschritte. Alle modernen Detektoren nutzen den folgenden Effekt: Die Energie eines in den Detektor eintretenden Photons wird zur Ionisierung eines Atoms genutzt und aufgrund des photoelektrischen Effekts wird ein Elektron emittiert. Dieses Elektron wird in verschiedenen Sensortypen unterschiedlich gehandhabt.

Reis. 15.19. Proportionaler Partikelzähler.

Ionisationskammer, Proportionalzähler, Geigerzähler. Diese Detektoren bestehen aus einer (normalerweise) zylindrischen Kammer mit einem Durchmesser von mehreren Zentimetern, durch deren Mitte ein dünner Draht verläuft. Die Kammer kann mit einer Art Gas oder einem Gasgemisch gefüllt sein. Auf einer Seite befindet sich ein schmales „Fenster“ aus Material, das die Strahlung, die Sie interessiert, durchlässt (Kunststoff, Beryllium usw.). Der Mitteldraht hat ein positives Potenzial und ist mit einem elektronischen Schaltkreis verbunden. Ein typischer Aufbau eines solchen Detektors ist in Abb. dargestellt. 15.19.

Wenn ein Strahlungsquant in der Kammer erscheint, ionisiert es das Atom und sendet ein Photoelektron aus, das dann Energie abgibt und die Gasatome ionisiert, bis die Energieversorgung aufgebraucht ist. Es stellt sich heraus, dass ein Elektron pro erzeugtem Elektron-Ionen-Paar etwa 20 V Energie freisetzt, sodass die von einem Photoelektron freigesetzte Gesamtladung proportional zur ursprünglich von der Strahlung getragenen Energie ist. In der Ionisationskammer wird diese Ladung gesammelt und durch einen Ladungsverstärker (Integrator) verstärkt, der auch als Photomultiplier fungiert. Der Ausgangsimpuls ist also proportional zur Strahlungsenergie. Ein Proportionalzähler funktioniert auf ähnliche Weise, aber an seinem Mitteldraht wird eine höhere Spannung aufrechterhalten, sodass die von ihm angezogenen Elektronen eine zusätzliche Ionisierung bewirken und das resultierende Signal größer ist. Der Ladungsvervielfachungseffekt ermöglicht die Verwendung von Proportionalzählern bei niedrigen Strahlungsenergiewerten (in der Größenordnung von Kilovolt und darunter), wenn Ionisationszähler nicht verwendet werden können. In einem Geigerzähler wird der Mitteldraht auf einer Spannung gehalten, die hoch genug ist, dass jede anfängliche Ionisierung einen großen, einzelnen Ausgangsimpuls (mit einem festen Wert) erzeugt. In diesem Fall erhalten Sie einen schönen großen Ausgangsimpuls, haben aber keine Informationen über die Röntgenenergie.

In Abschn. In Abbildung 15.16 erfahren Sie mehr über ein interessantes Werkzeug namens Pulsweitenanalysator, mit dem Sie eine Folge von Pulsen unterschiedlicher Breite in ein Histogramm umwandeln können. Wenn die Pulsbreite ein Maß für die Energie des Teilchens ist, dann erhalten wir mit Hilfe eines solchen Geräts nichts weiter als ein Energiespektrum! Mit einem Proportionalzähler (aber nicht mit einem Geigerzähler) können Sie also eine spektrografische Analyse der Strahlung durchführen.

Solche gasgefüllten Zähler werden im Energiebereich von bis eingesetzt. Proportionalzähler haben eine Auflösung von etwa 15 % beim Energiewert (eine übliche Kalibrierung für Strahlung, die durch den Zerfall von Eisen-55 entsteht). Sie sind kostengünstig und können sehr groß oder sehr klein sein, erfordern jedoch eine äußerst stabile Stromversorgung (die Multiplikation steigt exponentiell mit der Spannung) und sind nicht sehr schnell (die maximal praktisch erreichbare Zählgeschwindigkeit wird grob durch den Wert von 25.000 Zählungen bestimmt). /Mit).

Szintillatoren. Szintillatoren wandeln die Energie eines Photoelektrons, eines Compton-Elektrons oder eines Elektron-Positron-Paares in einen Lichtimpuls um, der von einer an das Gerät angeschlossenen Photovervielfacherröhre wahrgenommen wird.

Ein üblicher Szintillator ist kristallines Natriumiodid, gemischt mit Thalium. Wie bei einem Proportionalzähler ist der Ausgangsimpuls dieses Sensors proportional zur einfallenden Röntgen- (oder Gamma-)Energie, was bedeutet, dass die spektrografische Analyse mit einem Impulsbreitenanalysator durchgeführt werden kann (Abschnitt 15.16). Typischerweise bietet der Kristall eine Auflösung in der Größenordnung von 6 % bei einem Energiewert von 1,3 MeV (ein üblicher Wert für Gammastrahlen, den der Zerfall liefert) und wird im Energiebereich von bis zu mehreren GeV verwendet. Der Lichtimpuls hat eine Dauer in der Größenordnung von , daher haben diese Detektoren eine relativ hohe Geschwindigkeit. Kristalle können unterschiedliche Größen von bis zu mehreren Zentimetern haben, nehmen jedoch stark Wasser auf und sollten daher geschlossen gelagert werden. Da Licht irgendwie eliminiert werden muss, werden die Kristalle normalerweise in einem Metallgehäuse geliefert, das ein mit einer dünnen Aluminium- oder Berylliumplatte abgedecktes Fenster hat, in dem sich eine integrierte Photovervielfacherröhre befindet.

Auch bei Szintillatoren kommen Kunststoffe (organische Materialien) zum Einsatz, die sich dadurch auszeichnen, dass sie sehr preiswert sind. Ihre Auflösung ist schlechter als die von Natriumiodid und sie werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo es um Energien über 1 MeV geht. Die Lichtimpulse sind sehr kurz – ihre Dauer beträgt etwa 10 ns. In der biologischen Forschung werden Flüssigkeiten („Cocktails“) als Szintillatoren verwendet. Dabei wird das auf Radioaktivität zu untersuchende Material zu einem „Cocktail“ gemischt, der in eine dunkle Kammer mit Photomultiplier gegeben wird. In biologischen Labors findet man sehr schöne Instrumente, bei denen der Prozess automatisiert ist; Durch die Zählkammer werden nacheinander verschiedene Ampullen hineingelegt und die Ergebnisse protokolliert.

Festkörperdetektoren. Wie in anderen Bereichen der Elektronik wurde auch die Erkennung von Röntgen- und Gammastrahlen durch Fortschritte in der Silizium- und Germanium-Halbleitertechnologie revolutioniert. Festkörperdetektoren funktionieren genauso wie klassische Ionisationskammern, allerdings ist das aktive Volumen der Kammer in diesem Fall mit einem nichtleitenden (reinen) Halbleiter gefüllt. Eine angelegte Spannung von etwa 1000 V bewirkt eine Ionisierung und erzeugt einen Ladungsimpuls. Bei der Verwendung von Silizium verliert das Elektron nur etwa 2 eV pro Elektron-Ionen-Paar, was bedeutet, dass die gleiche Röntgenenergie viel mehr Ionen erzeugt als in einem proportionalen Gasdetektor und aufgrund repräsentativerer Statistiken eine bessere Energieauflösung bietet. Einige andere, weniger signifikante Effekte tragen ebenfalls zur verbesserten Leistung des Geräts bei.

Es stehen verschiedene Arten von Festkörperdetektoren zur Verfügung: auf der Basis (sogenanntes) und reinem Germanium (oder IG), die sich durch das Halbleitermaterial und die verwendeten Verunreinigungen zur Bereitstellung isolierender Eigenschaften voneinander unterscheiden. Sie alle arbeiten bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff, und alle Arten von mit Lithium dotierten Halbleitern müssen jederzeit kalt gehalten werden (hohe Temperaturen sind für den Detektor genauso schädlich wie für frischen Fisch). Typische Basisdetektoren haben einen Durchmesser von 4 bis 16 mm und werden im Energiebereich von 1 bis eingesetzt. Beim Arbeiten mit höheren Energien von bis zu 10 MeV kommen IG-basierte Detektoren zum Einsatz. Gute Basisdetektoren haben eine Auflösung von 150 eV bei einem Energiewert, der 6-9 mal besser ist als Proportionalzähler. Germaniumdetektoren haben eine Auflösung in der Größenordnung bei einem Energiewert von 1,3 MeV.

Reis. 15.20. Röntgenspektrum eines Edelstahlblechs, erhalten mit einem Argon-Proportionalzähler und -Detektor basierend auf .

Um zu veranschaulichen, was diese hohe Auflösung bewirkt, haben wir ein Edelstahlblech mit 2-MeV-Protonen beschossen und das resultierende Röntgenspektrum analysiert. Dieses Phänomen wird als protonengetriebene Röntgenemission bezeichnet und ist ein leistungsstarkes Mittel zur Analyse von Substanzen, das die relativen Positionen der Spektren von Elementen nutzt. In Abb. Abbildung 15.20 zeigt ein Energiespektrum (erhalten mit einem Pulsweitenanalysator), wobei jedes Element zwei sichtbaren Röntgenimpulsen entspricht, zumindest wenn ein Detektor verwendet wird, der auf basiert. In der Grafik sind Eisen, Nickel und Chrom zu sehen. Wenn Sie den unteren Rand des Diagramms vergrößern, können Sie andere Elemente sehen. Bei Verwendung eines Proportionalzählers entsteht ein „Brei“.

Reis. Abbildung 15.21 zeigt eine ähnliche Situation für Gammastrahlendetektoren.

Reis. 15.21. Gammaspektrum von Kobalt-60, erhalten mit einem Natriumiodid-Szintillator und einem Ge(Li)-Detektor. (Aus der Broschüre Canberra Ge(Li) Detector Systems von Canberra Industries, Inc.)

Reis. 15.22. Kryostat mit Sensor. (Mit freundlicher Genehmigung von Canberra Industries)

Diesmal vergleichen wir einen Szintillator-basierten und einen darauf basierenden Sensor. Kollegen von Canberra Industries haben uns bei der Erstellung dieser Grafik geholfen. Unser Dank geht an Herrn Tench. Wie im vorherigen Fall lag der Vorteil hinsichtlich der Auflösung auf der Seite der Festkörperdetektoren.

Festkörperdetektoren haben die höchste Energieauflösung aller Röntgen- und Gammastrahlendetektoren, haben aber auch Nachteile: einen kleinen aktiven Bereich in einem großen und unhandlichen Paket (siehe z. B. Abb. 15.22), relativ geringe Leistung (Erholung). Zeit kostet mehr), hohe Kosten und darüber hinaus erfordert die Arbeit mit ihnen viel Geduld (aber vielleicht möchten Sie ja auch auf den „Verschlinger“ von flüssigem Stickstoff aufpassen, wer weiß).

Detektoren für geladene Teilchen.

Die soeben beschriebenen Detektoren dienen der Erfassung der Energie von Photonen (Röntgen- und Gammastrahlen), nicht jedoch der Energie von Elementarteilchen. Partikeldetektoren sehen etwas anders aus; Darüber hinaus werden geladene Teilchen durch elektrische und magnetische Felder entsprechend ihrer Ladung, Masse und Energie abgelenkt, was die Messung der Energie geladener Teilchen erheblich erleichtert.

Detektoren mit Oberflächenenergiebarriere. Diese Germanium- und Siliziumdetektoren ähneln denen von . Sie müssen jedoch nicht gekühlt werden, was den Aufbau des Geräts erheblich vereinfacht. (Und Sie haben die Möglichkeit, etwas Freizeit zu haben!) Oberflächenenergiebarrieredetektoren sind in Durchmessern von 3 bis 50 mm erhältlich. Sie werden im Energiebereich von 1 MeV bis Hunderten von MeV eingesetzt und haben eine Auflösung von 0,2 bis 1 % bei einem Alphateilchen-Energiewert von 5,5 MeV (eine übliche Energiekalibrierung, die durch den Zerfall von Americium-241 bereitgestellt wird).

Cherenkov-Detektoren. Bei sehr hohen Energien (1 GeV und mehr) kann ein geladenes Teilchen das Licht in einem materiellen Medium übertreffen und Tscherenkow-Strahlung, eine „sichtbare Stoßwelle“, verursachen. Sie werden häufig in Experimenten der Hochenergiephysik eingesetzt.

Ionisationskammern. Die klassische gasgefüllte Kammer, die wir oben im Zusammenhang mit Röntgenstrahlung besprochen haben, kann auch als Detektor für geladene Teilchen verwendet werden. Die einfachste Ionisationskammer besteht aus einer mit Argon gefüllten Kammer und einem über die gesamte Länge verlaufenden Draht. Je nachdem, mit welchen Energien die Kammer arbeiten soll, kann ihre Länge zwischen mehreren Zentimetern und mehreren zehn Zentimetern liegen; Bei einigen Gerätetypen werden nicht nur ein, sondern mehrere Drähte oder Platten und andere Füllgase verwendet.

Duschkammern. Eine Duschkammer ist das elektronische Äquivalent einer Ionisationskammer. Das Elektron gelangt in eine mit flüssigem Argon gefüllte Kammer und erzeugt einen „Schwall“ geladener Teilchen, die dann von den geladenen Platten angezogen werden.

Hochenergiephysiker nennen solche Geräte gerne Kalorimeter.

Szintillationskammern. Ein geladenes Teilchen kann mit Photomultiplierröhren durch ultraviolette Blitze, die entstehen, wenn sich ein geladenes Teilchen in einer mit flüssigem oder gasförmigem Argon oder Xenon gefüllten Kammer bewegt, mit sehr guter Energieauflösung nachgewiesen werden. Szintillationskammern sind schneller als Ionisations- und Duschkammern.

Driftkameras. Dies ist die neueste Errungenschaft auf dem Gebiet der Hochenergiephysik, die auf Fortschritte im Bereich interaktiver Hoczurückzuführen ist. Ihr Konzept ist einfach: eine Kammer, in der sich ein Gas unter Atmosphärendruck (das übliche Gemisch aus Argon und Ethan) und viele Drähte befinden, an denen Spannung angelegt ist. In der Kammer wirken elektrische Felder, und wenn ein geladenes Teilchen in die Kammer eindringt und das Gas ionisiert, befinden sich die Ionen im Wirkungsbereich der Drähte. Die Amplituden der Signale und Zeitpunkte entlang aller Leitungen werden überwacht (hier kommt der Computer zur Rettung) und auf der Grundlage dieser Informationen wird die Flugbahn des Teilchens konstruiert. Wenn in der Kammer auch ein Magnetfeld vorhanden ist, kann auch das Ausmaß der Bewegung bestimmt werden.

Die Driftkammer hat ihre Position als universeller Detektor für geladene Teilchen in der Hochenergiephysik erlangt. Es kann eine räumliche Auflösung in der Größenordnung von 0,2 mm oder besser für Volumen bieten, die sogar für Sie geeignet sind.