DETECTORES BÁSICOS
USADOS PARA PARTÍCULAS
EM GERAL
JUNHO DE 2011
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Detectores a gás
Detector de NaI-Tl para raios gama
Detector semicondutor de silício
Detector semicondutor de GeLi
Emulsões fotográficas
Câmara de nuvens ou câmara de Wilson
Câmara de bolhas
Detector Cerenkov
Medidas de tempo de vôo
Detectores múltiplos
Espectrômetros magnéticos
Contador Geiger
Contadores Geiger
• Fotos de geiger
Contador proporcional
Escolha do gás
Contadores proporcionais
sensíveis à posição
• Fio de alta resistividade
• Gás P10
• Circuitos eletrônicos:
altura de pulso: posição relativa
circuitos soma
circuitos de diferenciação de forma de
pulso
circuitos de coincidência temporal
Uso do detector de fio
Multifios bidimensionais
• Várias camadas de detectores multifios
• Utilidades múltiplas
Eletrônica associada
Interação da radiação com a
matéria
• Efeito fotoelétrico
• Efeito Compton
• Produção de pares
• Gráfico do Evans Na I Tl
Fotomultiplicadora
• RCA 6342
espectro
Detectores semicondutores
• Partículas carregadas: Silicio dopado
• Raios gama: Germânio lítio
Espectro PIXE
Emulsõesfotográficas
• Cesar Lattes
• Ilford com boro
Câmara de nuvens / câmara de
Wilson
A foto mostrada na figura abaixo faz parte de uma
publicação com diversas fotos de câmaras de
Wilson publicadas por Gentner et al (1954) Gentner, W., Maier-Leibnitz, H., and Bothe,H.
(1954) – An Atlas of Typical Expansion Chamber
Photographs, Pergamon Press, London.(apud.
Williams 1991, pg.96.), ilustrando diversos
processos nucleares. Uma fonte alfa de 214 Bi foi
colimada e colocada na parede interna da câmara
para dar um leque de traços visíveis. A mesma
fotografia foi originalmente publicada em 1926, por
K. Philipp, Naturwiss., 14, 1203(1926) (apud
Williams, 1991, pg.94).
Câmara de bolhas
Câmara de bolhas
• Na maioria das câmaras utilizadas o líquido funciona tanto
como alvo, como detector. Uma colisão é então diretamente
visível pelo traço gerado pela partícula incidente (se for
carregada) e por todas as partículas carregadas que saem da
colisão. Hidrogênio e deutério servem de alvos de prótons
livres e de nêutrons e prótons quase livres respectivamente (o
deutério é fracamente ligado, só 2,2 MeV de ligação). Outros
gases como o propano, a mistura de néon e hidrogênio são
usados quando se requer essencialmente um líquido de
densidade maior do que a do hidrogênio líquido, como por
exemplo, no estudo de interações com neutrinos, mostrada na
figura acima.
• O feixe de neutrinos do méson μ incide pela parte de baixo da
fotografia de uma grande câmara de bolhas preenchida com
uma mistura líquida de néon-hidrogênio no CERN. Pode-se ver
muitos traços de partículas carregadas provenientes da
interação entre o méson e um nucleon do líquido. Vários pares
de elétron- pósitron são detectados como indicam os pares de
hélices visíveis ao longo da direção do feixe de neutrinos,
indicada na parte de baixo da foto.. Pode-se ver também um μsaindo como mostra a flecha na parte superior da foto.
Detector Cherenkov
• O efeito Čerenkov ( ou Cherenkov) ocorre quando a
velocidade de uma partícula carregada que atravessa
um meio dielétrico excede a velocidade da luz nesse
meio. Um pequeno número de fótons é emitido num
ângulo fixo determinado pela velocidade da partícula
e pelo índice de refração do meio atravessado. Essa
luz pode ser coletada por uma fotomultiplicadora
formando-se assim um detector. Um contador
Čerenkov de limiar ( a threshold counter) detecta a
presença de uma partícula cuja velocidade excede de
uma quantidade mínima a velocidade da luz no
mesmo meio. Um contador Čerenkov diferencial (
differential Čerenkov counter) pode medir a
velocidade de uma partícula dentro de um certo
intervalo. Contadores Čerenkov com vidro contendo
chumbo são muito utilizados para a detecção de
fótons
• cos Θ = 1/βn
• onde β ˃ 1/n
• Gráfico
Índice de refração
LHC detetor de muitas camadas
Bibliografia
• Evans ,The Atomic Nucleus, Mc Graw Hill, 1955
• Price, Nuclear Radiation Detector, Mac graw
Hill, 1964
• Melissinos, Experiments in Nuclear Physics,
Academic Press, 1966
• Fernow, Introduction to Experimental Particle
Physics, Cambridge University Press, 1986
• Segrè, Nuclei and Particles, Benjamim,1964
• Segrè, From X-Rays to Quarks, Dover,1980
• Material Complementar e anexos STOA
Campo no fio