انواع آشکارسازها

به ابزاری آشکارساز پرتو گفته می شود که توسط آن بتوانیم ذرات پرانرژی را آشکار، ردیابی یا شناسایی کنیم.

در مطلب قبل با آشکارساز ذرات بنیادی آشنا شدید و دانستید که آشکارسازی ذره توسط ماده ای متناسب با ذره تابشی در دستگاه آشکارساز انجام می شود، حال در ادامه مطلب قبل برای درک بهتر لازم است با انواع آشکارسازها و توضیحات بیشتر در مورد آنها صحبت کنیم.

انواع آشکارسازها

اتاقک ابر

اتاقک ابر متشکل از محفظه ای از هوا و بخار آب به حالت اشباع است. در اطراف یون های تشکیل شده از تابش ذرات باردار حامل انرژی ، قطره های آب تشکیل می شود که با نوردهی مناسب می توان مسیر حرکت ذره را دید یا عکسبردای کرد.

اتاقک حبابی

اتاقک حباب متشکل از محفظه ای از مایع فوق گرم است. در اتاقک حباب وقتی به طرز ناگهانی از فشار کاسته می شود، مایع شروع به جوشیدن می کند. حباب ها بر روی یون هایی که در مسیر ذرات باردار تابشی پرانرژی قرار دارند، تشکیل می شوند که می توان آنها را روئیت کرد یا از آنها عکسبرداری کرد .

اتاقک جرقه ای

اتاقک جرقه متشکل از دو صفحه یا دو سیم موازی است که ولتاژ قوی میان هر جفت از صفحه ها برقرار است. در مواقعی که جرقه های قوی بین دو صفحه زده می شود که به احتمال قوی جرقه ها در همان مسیر حرکت ذره باردار حامل انرژی است که در گاز مربوطه یونش ایجاد کرده است که می توان آن را دید یا عکسبرداری کرد .

امولسیون عکاسی

در مسیر ذرات تابشی باردار حامل انرژی دانه های هالوژنه نقره تشکیل می شود که می توان آن را پس از ظهور فیلم عکاسی روئیت کرد .

آشکارساز سوسوزن (سینتیلاسیون)

در یک بلور جسم جامد، برهمکنش ذره باردار پرانرژی با الکترون های مداری باعث کنده شدن آنها می شود. الکترون کنده شده وقتی در تهیجا (مدار الکترونی فاقد الکترون(  می افتد، نور گسیل می کند.  اگر بلور به این نور شفاف باشد، عبور ذره باردار حامل انرژی با سینتیلاسیون یا سوسوزنی نور گسیل شده از بلور علامت داده می شود که این علامت نوری توسط اثر فتوالکتریک به یک تپ الکتریکی تبدیل می شود .

آشکارساز گازی

در آشکارساز گازی ذره باردار حامل انرژی در گاز پر شده میان دو الکترود فلزی تولید زوج الکترون - یون می کند. میدان الکتریکی از برقراری ولتاژ حاصل می شود که این میدان باعث شتاب الکترون ها و یون ها به ترتیب به طرف الکترود مثبت و منفی می شود. چون در مسیر حرکت با اتم های دیگر برخورد می کنند، حرکت آنها حرکت سوقی است .

آشکار سازهای حالت جامد یا نیم رسانا

این نوع آشکار سازها از یک اتصال  p – n میان سیلیسیم یا ژرمانیوم نوع P و نوع n تشکیل یافته است. وقتی ولتاژی در خلاف جهت رسانش دیود اعمال می‌شود،  ناحیه‌ای تهی از حامل های بار در پیوندگاه بوجود می‌آید. هنگامی که ذره باردار حامل انرژی در طول ناحیه تهی حرکت می‌کند، در نتیجه برهمکنش آن با الکترون های داخل بلور مسیر با زوجهای الکترون _ حفره معین می‌شود. الکترون ها و حفره‌ها جمع می‌شوند و تپی الکتریکی در شمارشگر بوجود می‌آید.

طیف ‌سنج های مغناطیسی

در طیف ‌سنج‌های مغناطیسی از میدان مغناطیسی یکنواخت  استفاده می‌کنند. اگر از یک منبع چند تابش مختلف داشته باشیم، وقتی ذرات باردار حامل انرژی تابشی وارد میدان مغناطیسی یکنواخت می‌شوند، مسیرهای دایره‌ای متفاوت می‌گیرند. از برخورد این مسیرهای دایره‌ای متفاوت با وسیله ثابتی مثلا فیلم عکاسی به تعداد ذرات باردار تابشی، تصویر تشکیل می‌شود.

آشکار ساز تلسکوپی

آشکار سازی تلسکوپی متشکل از دو یا چند شمازشگر است که در آن تابش به ترتیب از شمارشگرها عبور می‌کند. شمارشگرهای اولیه نازک هستند، بطوری که ذره نسبتی از انرژی خود را به آنها می‌دهد، ولی در آخرین شمارشگر بطور کامل انرژی ذره جذب می‌شود. این شمارشگر بیشتر برای زمان‌سنجی استفاده می‌شوند.

شمارشگر تناسبی چندسیمی

این شمارشگر به عنوان آشکار سازی که نسبت به محل برهمکنش ذره حساس است، استفاده می‌شود.

قطب‌ سنج ها

اغلب برای اندازه گیری قطبیدگی تابش استفاده می‌شود.

از روش های قابل توجه دیگر که بر پایه خواص مایعات ابر گرم می باشد می توان اشاره کرد. هر گاه مایع خیلی خالصی را تا دمای اندکی بالاتر از نقطه جوش آن گرم کنیم مایع به جوش نمی آید زیرا کشش سطحی از تشکیل حباب های بخار جلوگیری می کند. در سال 1952، دونالد گلازر، فیزیکدان امریکایی کشف کرد که هر گاه مایع ابر گرم را در معرض تابش شدید  قرار دهیم فوری به جوش می آید: انرژی اضافی آزاد شده در رد الکترون های تند که با تابش در مایع ایجاد شده اند تشکیل حباب ها را در مایع آسانتر می کند.

با نوردهی مناسب می توان از آن عکسبرداری کرد. معمولا اتاقک های حباب را بین قطب های الکترومغناطیسی قوی قرار می دهند، به این طریق میدان مغناطیسی مسیر ذرات را خم می کند. با اندازه گیری طول رد باقی مانده از ذره، می توان شعاع انحنای مسیر ذره و چگالی حباب ها و نوع ذره را معین کرد.

اتاقک های حباب جدید به میزان خیلی زیادی تکمیل شده اند. به عنوان مثال اتاقک های حباب پر شده از مایع هیدروژن دارای حجم حساسی از مرتبه چند متر مکعبند.

منبع: ketabnak.com

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان