Elektronisk motslump
Elektronisk antikoincidens är en metod (och dess tillhörande hårdvara) som ofta används för att undertrycka oönskade "bakgrundshändelser" inom högenergifysik , experimentell partikelfysik , gammastrålningsspektroskopi , gammastrålastronomi , experimentell kärnfysik och relaterade områden. I det typiska fallet inträffar en högenergiinteraktion, eller händelse, som man önskar studera och detekteras av någon form av elektronisk detektor, vilket skapar en snabb elektronisk puls i den tillhörande kärnelektroniken . Men de önskade händelserna blandas ihop med ett betydande antal andra händelser, producerade av andra partiklar eller andra processer, som skapar oskiljbara händelser i detektorn. Mycket ofta är det möjligt att arrangera andra fysiska foton- eller partikeldetektorer för att fånga upp de oönskade bakgrundshändelserna, vilket producerar väsentligen samtidiga pulser som kan användas med snabb elektronik för att avvisa eller lägga in sitt veto mot den oönskade bakgrunden.
Gammastrålning astronomi
Tidiga experimenterande inom röntgen- och gammastrålastronomi fann att deras detektorer, som flögs på ballonger eller sondraketer, förstördes av de stora flödena av högenergifotoner och laddade partiklar från kosmisk strålning. Speciellt gammastrålar kunde kollimeras genom att omge detektorerna med tunga skärmningsmaterial gjorda av bly eller andra sådana element, men det upptäcktes snabbt att de höga flödena av mycket penetrerande högenergistrålning som finns i miljön nära rymden skapade skurar av sekundära partiklar som inte kunde stoppas av rimliga skärmningsmassor. För att lösa detta problem var detektorer som arbetar över 10 eller 100 keV ofta omgivna av en aktiv antikoincidenssköld gjord av någon annan detektor, som kunde användas för att avvisa de oönskade bakgrundshändelserna.
Ett tidigt exempel på ett sådant system, som först föreslogs av Kenneth John Frost 1962, visas i figuren. Den har en aktiv CsI(Tl)-scintillationssköld runt röntgen/gammastrålningsdetektorn, även av CsI(Tl), med de två anslutna i elektronisk antisammanfall för att avvisa oönskade laddade partikelhändelser och för att ge den erforderliga vinkelkollimationen.
Plastscintillatorer används ofta för att avvisa laddade partiklar, medan tjockare CsI, vismutgermanat ("BGO") eller andra aktiva skärmningsmaterial används för att upptäcka och lägga veto mot gammastrålningshändelser av icke-kosmiskt ursprung. En typisk konfiguration kan ha en NaI-scintillator nästan helt omgiven av en tjock CsI-antikoincidenssköld, med ett hål eller hål för att tillåta önskade gammastrålar att komma in från den kosmiska källan som studeras. En plastscintillator kan användas tvärs över fronten som är rimligt genomskinlig för gammastrålar, men effektivt avvisar de höga flödena av kosmiska strålprotoner som finns i rymden.
Compton undertryckning
Inom gammastrålningsspektroskopi är Compton-undertryckning en teknik som förbättrar signalen genom att förhindra [ förtydligande behövs ] data som har korrumperats av att den infallande gammastrålningen får Compton att spridas ur målet innan all sin energi deponeras. Effekten [ förtydligande behövs ] är att minimera Compton edge -funktionen i data.
De högupplösta solid state germaniumdetektorerna som används vid gammastrålningsspektroskopi är mycket små, vanligtvis bara några centimeter i diameter och med en tjocklek som sträcker sig från några centimeter till några millimeter. Eftersom detektorerna är så små är det troligt att gammastrålningen kommer att sprida Compton ur detektorn innan den avsätter all sin energi. I detta fall kommer energiavläsningen från datainsamlingssystemet att bli kort: detektorn registrerar en energi som bara är en bråkdel av energin från den infallande gammastrålningen.
För att motverka detta omges den dyra och lilla högupplösta detektorn av större och billigare lågupplösta detektorer, vanligtvis natriumjodidscintillatorer . Huvuddetektorn och dämpningsdetektorn körs i anti-sammanfall, vilket innebär att om de båda detekterar en gammastrålning så har gammastrålningen spridits ut ur huvuddetektorn innan all sin energi deponeras och data ignoreras. Den mycket större undertryckningsdetektorn har mycket mer stoppkraft än huvuddetektorn, och det är högst osannolikt att gammastrålningen kommer att spridas så att den försvinner från båda enheterna.
Kärn- och partikelfysik
Moderna experiment inom kärn- och högenergipartikelfysik använder nästan undantagslöst snabba antisammanfallskretsar för att lägga veto mot oönskade händelser. De önskade händelserna åtföljs vanligtvis av oönskade bakgrundsprocesser som måste undertryckas av enorma faktorer, allt från tusentals till många miljarder, för att de önskade signalerna ska kunna detekteras och studeras. Extrema exempel på den här typen av experiment kan hittas vid Large Hadron Collider , där de enorma Atlas- och CMS-detektorerna måste avvisa ett stort antal bakgrundshändelser i mycket höga hastigheter, för att isolera de mycket sällsynta händelserna som eftersträvas.
Se även
- ^ Laurence E. Peterson, Instrumental teknik i röntgenastronomi . Annual Review of Astronomy and Astrophysics 13 , 423 (1975)
- ^ [1] KJ Frost och ED Rothe, detektor för experiment för lågenergigammastrålning, Proc. 8th Scintillation Counter Symposium, Washington, DC, 1–3 mars 1962. IRE Trans. Nucl. Sci., NS-9, nr 3, sid. 381-385 (1962)
- ^ E. Segrè (red.). Experimentell kärnfysik, 3 vols. New York: Wiley, 1953-59.
- ^ E. Segrè. Kärnor och partiklar. New York: WA Benjamin, 1964 (andra upplagan, 1977).