RIVELATORI RIVELATORI Carlo Bernardini Carlo Bernardini Università di Roma “La Università di Roma “La Sapienza” Sapienza” [email protected] [email protected]
May 01, 2015
RIVELATORIRIVELATORI
Carlo BernardiniCarlo Bernardini
Università di Roma “La Sapienza”Università di Roma “La Sapienza”
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Natura dei contatoriNatura dei contatori
Un rivelatore di particelle dotate di una Un rivelatore di particelle dotate di una certa energia è un dispositivo sensibile a certa energia è un dispositivo sensibile a qualche effetto secondario delle particelle qualche effetto secondario delle particelle che attraversano la materia.che attraversano la materia.Le particelle possono essere cariche (elettroni, protoni, nuclei, adroni varii (mesoni o barioni)) o neutre (raggi gamma, neutroni, adroni neutri)
TipologieTipologie
Ci sono varii sottocasi:1a - scintillatori1b – radiatori Cerenkov2a - camere a ionizzazione2b – tubi di Geiger e Müller3a – emulsioi fotografiche3b – camere a nebbia
Modi di impiegoModi di impiego
Tecniche:Coincidenze e anticoincidenze (Rossi)Tempi di voloSpettrometria magnetica (analizzatori)
I primordiI primordi
All’inizio, per rivelare particelle cariche dei raggi cosmici, furono usati addirittura elettrometri trasportati a varie quote.Crookes inventò lo spintariscopio (1903) uno schermo di Solfuro di Zinco SZn su cui si osservavano scintillazioni con un microscopio: ci volevano i “negri” da mettere per ore con l’occhio incollato lì.
Misure di Misure di ionizzazioneionizzazione
Camera a Camera a nebbianebbia
Poi venne la camera di Wilson (1910); C.T.R. Wilson studiava la formazione della nebbia espandendo aria umida raffreddata; gli ioni condensano goccioline lungo il loro cammino
La camera di Rossi e BridgeLa camera di Rossi e Bridge
I contatori di FermiI contatori di Fermi
Poi vennero i Geiger Müller (1913)
Tecniche visualiTecniche visuali
Seguono le emulsioni nucleari
arricchite in Bromuro
d’Argento AgBr per aumentarne
la sensibilità.
Evoluzione delle Evoluzione delle tecniche visualitecniche visuali
La camera a bolle (Glaser 1955): Una C. a B. è un recipiente pieno di un liquido trasparente sovrariscaldato al punto tale che una particella carica che lo attraversa produce ebollizione violenta che riempie il suo cammino di bollicine. Un liquido sovrariscaldato ha una temperatura più alta ma una pressione inferiore alla tensione di vapore. La pressione è governata da un pistone. Lavora in campi magnetici anche elevati.
Gargamelle Gargamelle
Pregi e difettiPregi e difetti
Caratteristiche:Risoluzione in tempo dai secondi (coincidenze a voce, spintariscopio) ai picosecondi (coincidenze elettroniche a stato solido)Risoluzione spaziale, emulsioni 1 micron, altre >100 micron
Scintillatori e Scintillatori e fototubifototubi
Materiali plastici trasparenti nei quali particelle cariche veloci producono vistose eccitazioni atomiche con successivo decadimento rapido (da evitare perciò i decadimenti di livelli metastabili nella scelta del materiale).
Sono osservati con fototubi, cioè amplificatori di correnti elettroniche fotoemesse da fotocatodi metallici (litio o cesio)
Scintillatori liquidiScintillatori liquidi
Effetti specialiEffetti specialiEffetto Cherenkov
Radiazione di transizione
Tracce Tracce + +
tempi:tempi:
camere a camere a scintillascintilla
Varianti della camera a scintillaVarianti della camera a scintilla
AtlasAtlas