Detectietechnieken geladen kosmische straling Door Yannick Fritschy en Andries van der Leden

Inhoud Inleiding Halfgeleider detectoren Gas detectoren Scintillatoren Calorimeters RICH Samenvatting

Inleiding Protonen, elektronen, muonen Interacties via sterke kernkracht Indirecte metingen Energieverlies door excitatie of ionisatie is van belang voor het meten van deeltjes

Inleiding Nevelvat of Wilsonvat (1900) Door damp worden langskomende deeltjes geïoniseerd Bellenvat (1952) Verhitte vloeistof maakt deeltjes zichtbaar

Halfgeleider detectoren Elektron-gat creatie – een elektron van valentieband naar geleidingsband – hierdoor ontstaat er een gat in de valentieband Valentieband Geleidingsband

Halfgeleider detectoren Een niet geleidend materiaal wordt verontreinigd (gedoteerd) Hierdoor ontstaat een vrije ladingsdrager – positief: een elektron te weinig (gat) – negatief: een elektron te veel

Halfgeleider detectoren Geladen deeltjes creëren gaten Onder invloed van een elektrisch veld zorgt ieder elektron-gat voor een stroompuls Het aantal pulsen wordt gemeten Wordt vooral gebruikt om deeltje te detecteren

Halfgeleider detectoren Gemiddelde energie van 3 eV Verschillende type detectoren: – Silicium detectoren – Diamant detectoren – Germanium detectoren

Gas detectoren Deeltjes ioniseren het gas in de detector Onder invloed van een elektrisch veld resulteert dit in een stroom Voor een energie van 30 eV

Gas detectoren Verschillende type gas detectoren: – ionisatie kamers – Geiger-Müller tellers

Scintillatoren Een scintillator absorbeert een deeltje met een bepaalde energie Hierdoor raakt het materiaal geëxciteerd Het materiaal keert terug in een lagere toestand en zendt hierbij een foton uit Hiermee kan je de positie en de hoeveelheid van de deeltjes bepalen

Scintillatoren Grootte waarneembare energie hangt af van materiaal Verschillende soorten scintillatoren: – Organische vloeistof – Organisch kristal – Organisch plastic – Anorganisch kristal

Calorimeters

Calorimeter wordt ook wel joulebak genoemd

Calorimeters In de calorimeter wordt een shower opgewekt Het energieverlies van het deeltje wordt gemeten Voor geladen deeltjes heb je een hadronische calorimeter

Calorimeters Calorimeters worden o.a. gebruikt bij: – ATLAS – LHCb

Bremsstrahlung Bij hoge energie is de bremsstrahlung dominant Belangrijk voor elektron vanwege hun kleine massa (vanaf 100 MeV) Muon pas vanaf 1 TeV

RICH Ring Imaging Čerenkov detector Detectie door middel van Čerenkov straling

RICH Massa kan bepaald worden door: Wordt o.a. gebruikt bij ALICE en LHC

Samenvatting EnergieVerschijnselType detector 3 eVElektron-gat creatieHalfgeleider detectoren 30 eVIonisatieGas detectoren 100 eVExcitatieScintillatoren MeVBremsstrahlungCalorimeters* TeVČerenkov stralingRICH