Ledningskammer - Wire chamber

"Multiwire" omdirigerer hit. For elektrisk tilkoblingsteknikk, se Printed Board § Multiwire boards .

Et ledningskammer eller flerlednings proporsjonalt kammer er en type proporsjonal teller som oppdager ladede partikler og fotoner og kan gi posisjonsinformasjon om deres bane ved å spore sporene av gassformet ionisering.

Beskrivelse

Ledningskammer med ledninger (W) og katode (-) plater (P). Partiklene som flyr gjennom T vil ionisere gassatomer og frigjøre en ladning som en forsterker (A) samler opp (impuls ved utgangen).

Flertrådskammeret bruker en rekke ledninger ved høyspenning ( anode ), som går gjennom et kammer med ledende vegger holdt ved jordpotensial ( katode ). Alternativt kan ledningene ha jordpotensial og katoden holdes ved en høy negativ spenning; det viktige er at et jevnt elektrisk felt trekker ekstra elektroner eller negative ioner til anodetrådene med liten lateral bevegelse.

Kammeret er fylt med nøye valgt gass, slik som en argon / metanblanding, slik at enhver ioniserende partikkel som passerer gjennom røret vil ionisere omgivende gassatomer. De resulterende ionene og elektronene akselereres av det elektriske feltet over kammeret, noe som forårsaker en lokalisert kaskade av ionisering kjent som et Townsend-skred . Dette samles på nærmeste ledning og resulterer i en ladning proporsjonal med ioniseringseffekten til den oppdagede partikkelen. Ved å beregne pulser fra alle ledningene, kan partikkelbanen bli funnet.

Tilpasninger av denne grunnleggende designen er den tynne spalten, motstandsplaten og drivkamrene . Drivkammeret er også delt inn i spesifikke bruksområder i kammerutformingen kjent som tidsprojeksjon , mikrostripgass og de typer detektorer som bruker silisium.

Utvikling

I 1968 oppfant og utviklet Georges Charpak , mens han var ved European Organization for Nuclear Research ( CERN ), multiwire proporsjonale kammer (MWPC). Denne oppfinnelsen resulterte i at han vant Nobelprisen for fysikk i 1992. Kammeret var en fremgang for den tidligere boblekammerhastigheten for påvisning av bare en eller to partikler hvert sekund til 1000 partikkeloppdagelser hvert sekund. MWPC produserte elektroniske signaler fra partikkeldeteksjon som tillater forskere å undersøke data via datamaskiner. Flertrådskammeret er en utvikling av gnistkammeret .

Fyll gasser

I et typisk eksperiment inneholder kammeret en blanding av disse gassene:

Kammeret kan også fylles med:

Ekvipotensiell linje og feltlinje i en MWPC

Bruk

For høyenergiske fysikkeksperimenter brukes den til å observere en partikkels vei. I lang tid ble boblekamre brukt til dette formålet, men med forbedring av elektronikk ble det ønskelig å ha en detektor med rask elektronisk avlesning. (I boblekamre ble fotografiske eksponeringer gjort, og de resulterende trykte fotografiene ble deretter undersøkt.) Et ledningskammer er et kammer med mange parallelle ledninger, ordnet som et rutenett og satt på høyspenning, med metallhylsen på jordpotensial. Som i Geiger-telleren etterlater en partikkel et spor av ioner og elektroner, som driver mot henholdsvis saken eller nærmeste ledning. Ved å markere ledningene som hadde en puls av strøm, kan man se partikkelens bane.

Kammeret har en veldig god relativ tidsoppløsning, god posisjonsnøyaktighet og en selvutløst operasjon (Ferbel 1977).

Utviklingen av kammeret gjorde det mulig for forskere å studere banene til partikler med mye bedre presisjon, og også for første gang observere og studere de sjeldnere interaksjonene som oppstår gjennom partikkelinteraksjon.

Drivkamre

Cut-away viser interiøret i et drivkammer
Driftkammer ved Musée des Arts et Métiers i Paris

Hvis man også nøyaktig måler tidspunktet for ledningens strømimpulser og tar hensyn til at ionene trenger litt tid på å drive til nærmeste ledning, kan man utlede avstanden partikkelen passerte ledningen. Dette øker nøyaktigheten av banen rekonstruksjon og er kjent som et drivkammer .

Driftkammeret fungerer ved å balansere tapet av energi fra partikler forårsaket av støt med partikler av gass, med tilveksten av energi opprettet med høyenergi elektriske felt i bruk for å forårsake partikkelakselerasjon. Design ligner Mw-kammeret, men i stedet med ledninger i sentrallaget i større avstand fra hverandre. Deteksjon av ladede partikler i kammeret er mulig ved ionisering av gasspartikler på grunn av bevegelsen til den ladede partikkelen.

Fermilab-detektoren CDF II inneholder et drivkammer kalt Central Outer Tracker . Kammeret inneholder argon og etangass, og ledninger atskilt med 3,56 millimeter hull.

Hvis det brukes to drivkamre med ledningene til den ene ortogonale til ledningene til den andre, begge ortogonale mot bjelkeretningen, oppnås en mer presis deteksjon av posisjonen. Hvis en ekstra enkel detektor (som den som brukes i en vetoreteller) brukes til å oppdage, med dårlig eller null posisjonsoppløsning, partikkelen på en fast avstand før eller etter ledningene, kan en tredimensjonal rekonstruksjon gjøres og hastigheten av partikkelen trukket fra forskjellen i tid for partikkelens passasje i den forskjellige delen av detektoren. Dette oppsettet gir oss en detektor kalt et tidsprojeksjonskammer (TPC).

For å måle elektronenes hastighet i en gass ( drivhastighet ) er det spesielle drivkamre, hastighetsdrivkamre som måler driftstiden for kjent sted for ionisering.

Se også

Referanser

Eksterne linker