آشکارساز: تفاوت بین نسخه‌ها

از ویکی نجوم
پرش به: ناوبری، جستجو
(آشکارساز تابش هسته ای)
سطر ۱۹: سطر ۱۹:
 
ساده ترین آشکارسازی که نسبت به اثرهای یونشی تابش هسته ای در یک گاز حساس است الکتروسکوپ است.وقتی یک الکتروسکوپ باردار شود، یک ورقه طلا(یا نوعی رسانای سبک وزن دیگر)به وسیله نیروی دافعه الکتریکی، از رسانای ثابتی که به ان متصل است جدا می شود، این جابه‌جایی مقیاسی از بار روی الکتروسکوپ است . تابش هسته ای، هنگام عبور از یک الکتروسکوپ باردار، هوا رو یونیده می کند و الکتروسکوپ به وسیله یون هایی که روی آن جمع می شوند خنثی و تخلیه می شود.
 
ساده ترین آشکارسازی که نسبت به اثرهای یونشی تابش هسته ای در یک گاز حساس است الکتروسکوپ است.وقتی یک الکتروسکوپ باردار شود، یک ورقه طلا(یا نوعی رسانای سبک وزن دیگر)به وسیله نیروی دافعه الکتریکی، از رسانای ثابتی که به ان متصل است جدا می شود، این جابه‌جایی مقیاسی از بار روی الکتروسکوپ است . تابش هسته ای، هنگام عبور از یک الکتروسکوپ باردار، هوا رو یونیده می کند و الکتروسکوپ به وسیله یون هایی که روی آن جمع می شوند خنثی و تخلیه می شود.
 
سه رده عمومی از آشکارسازهای گازی عبارتند از: اتاقک یونش، شمارشگر تناسبی و شمارشگر گایگر.
 
سه رده عمومی از آشکارسازهای گازی عبارتند از: اتاقک یونش، شمارشگر تناسبی و شمارشگر گایگر.
 +
شکل(1)[[پرونده:Ashkarsaz1.jpg|وسط]]
 +
 +
شکل (1) را در نظر بگیرید. اتاقک گازی دارای دو الکترود است، یکی استوانه خارجی و دیگری یک سیم نازک در امتداد محور استوانه. این سیم در یک پتانسیل الکتریکی مثبت بالا نسبت به استوانه قرار داده می شود.دیواره اتاقک خواه از شیشه، فلز یا میکا، آن قدر نازک هست که امکان ورود ذرات باردار یا فوتون ها از خارج را میسر کند.در این اتاقک می توان از گازهای گوناگون استفاده کرد، و فشار نیز از کسری از یک اتمسفر تا چندین اتمسفر می تواند تغییر کند.میدان الکتریکی بین این دو الکترود بسیار نا همگن و در نزدیکی سیم مرکزی بسیار قوی است. تمام آشکارسازهای گازی بر اساس اصل زیر کار می کنند:
 +
 +
•تابش هسته ای، برخی از مولکول های گاز درون اتاقک را یونیده می کند.
 +
 +
•میدان الکتریکی ذرات یونیده را به سوی الکترودها می کشاند و جریانی در مدار تولید می کند.
 +
 +
•جریان حاصل در یک مقاومت توسط ابزارهای الکتریکی اندازه گیری می شود.
 +
'''
 +
آشکارسازهای نیمه رسانا'''
 +
 +
آشکارساز نیمه رسانا، یا حالت جامدف از جمله مفیدترین، دقیقترین و موثرترین آشکارسازهای معاصر است.این آشکارساز در ساده ترین شکل خود شامل یک جامد(ماده نیمه رسانا) مانند ژرمانیم(معمولا همراه با ناخالصی لیتیوم) است که بین دو الکترودی که در آنها تپ خروجی پدیدار می شود قرار گرفته است.در حالی که آشکارسازهای گازی با زوج یون هایی که هر یک شامل یک الکترون آزاد و یک یون اند کار می کنند، آشکارساز نیمه رسانا با "زوج یون هایی" که هر یک شامل یک الکترون و یک حفره اند عمل می کند.
 +
الکترون های یک ماده خالص نیمه رسانا، یا عایق خالص، در حالت عادی به اتم های مادر خویش مقیدند و نمی توانند مانند حامل های بار در بلود سرگردان باشند. در چنین موادی حامل های بار با برانگیختگی گرمایی توسط اتم های ناخالصی مناسب یا، در وسایل آشکارساز،با عبور ذرات پرانرژی تولید می شوند.
 +
اگر یک ذره باردار فرودی یا یک فوتون فرودی به یک الکترون مقید انرژی کافی بدهد، الکترون آزاد می شود.در همین زمان، از جا کندن الکترون مقید از شبکه بلورین، به یک به اصطلاح حفره، یعنی جایی که الکترون از دست رفته است منجر می شود.این حفره در صورتی می تواند پر شود که یک الکترون مجاور به آن منتقل شود، که در این صورت در جای این الکترون، حفره دیگری پدیدار می شود. این فرایند تکرار می شود؛می توان چنین توصیف کرد که حفره‌ای که در جهت مخالف حرکت الکترون هادر ماده حرکت می کند همچون ذره ای با بار مثبت است. به همین دلیل است که زوج الکترون-حفره را زوج "یون" می نامند.یک زوج الکترون-حفره می تواند توسط میدان الکتریکی خارجی شتاب بگیرد و در نتیجه باز هم تعداد بیشتری زوج، که سرانجام به صورت تپ های بزرگ قابل اندازه گیری در الکترودها ثبت می شوند،تولید کند.
 +
برای یک شمارگر نیمه رسانا، اندازه تپ در گستره وسیعی به طور خطی به انرژی ذره مربوط است و شمارگر ها را می توان برای شمارش الکترون هایی با انرژی های جنبشی به کوچکی 20کیلو الکترون ولت و یون های سنگینی با انرژی جنبشی به بزرگی 200مگاالکترون ولت به قدر کافی حساس کرد.کارایی این شمارگر ها در ثبت ذراتی که ناحیه حساس را طی می کنند نزدیک به 100درصد است و از کارایی آشکارسازهای گازی خیلی بزرگتر است.زمان صعود سریع این تپ ها، از مرتبه یک نانو ثانیه() ،باعث می شود که این شمارگرها را بتوان برای آهنگ های شمارش بالا به کار برد.
 +
  
 
[[رده:فیزیک]]
 
[[رده:فیزیک]]

نسخهٔ ‏۵ مارس ۲۰۱۳، ساعت ۰۹:۵۵

این نوشتار خرد توسط مؤلف آن تکمیل می‌شود . لطفا شکیبا باشید . 


آشکارساز ذرات


آشکارساز (در انگلیسی: Particle detector) به ابزاری گویند که با آن بتوان شدت و یا طیف پرتو یونیزان و غیر یونیزان را آشکارسازی و یا سنجش نمود.

امواج الکترومغناطیس یکی از پدیده های بسیار زیبای فیزیکی هستند که مبنا و پایه تمامی سیستم های ارسال صدا و تصویر و اطلاعات در جهان امروز می باشد. این امواج که نور مرئی هم از جنس آن است با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه منتشر می شوند و برای انتشار هم نیاز به محیط خاصی ندارد بدین معنی که در خلاء هم منتشر می شوند. هر رده ی طیفی از امواج الکترومغناطیس احتیاج به یک نوع آشکار ساز خاص دارد.

E-M.JPG


آشکارساز تابش هسته ای

هر آشکارساز تابش هسته ای، اعم از آشکار ساز ذرات باردار یا فوتون های پر انرژی ، در نهایت یک علامت الکتریکی یا تپ ولتاژ را به دست می دهد که به یک مدار شمارشگر داده می شود؛ این مدار با دریافت علامت الکتریکی یا تب ولتاژ، ورود ذره به دستگاه آشکارساز را ثبت می کند. محیطی که در آن ذرات فرودی اثر هایی تولید می کنند که سرانجام به علامت های الکتریکی تبدیل می شوند، می تواند به اشکال گوناگون باشد.متداولترین آشکارساز هایی که در آزمایش های فیزیک هسته ای به کار می روند عبارتند از آشکارسازهای گازی، نیمه رسانا، سوسوزن و چرنکوف.

آشکارسازهای گازی

ساده ترین آشکارسازی که نسبت به اثرهای یونشی تابش هسته ای در یک گاز حساس است الکتروسکوپ است.وقتی یک الکتروسکوپ باردار شود، یک ورقه طلا(یا نوعی رسانای سبک وزن دیگر)به وسیله نیروی دافعه الکتریکی، از رسانای ثابتی که به ان متصل است جدا می شود، این جابه‌جایی مقیاسی از بار روی الکتروسکوپ است . تابش هسته ای، هنگام عبور از یک الکتروسکوپ باردار، هوا رو یونیده می کند و الکتروسکوپ به وسیله یون هایی که روی آن جمع می شوند خنثی و تخلیه می شود. سه رده عمومی از آشکارسازهای گازی عبارتند از: اتاقک یونش، شمارشگر تناسبی و شمارشگر گایگر.

شکل(1)
Ashkarsaz1.jpg

شکل (1) را در نظر بگیرید. اتاقک گازی دارای دو الکترود است، یکی استوانه خارجی و دیگری یک سیم نازک در امتداد محور استوانه. این سیم در یک پتانسیل الکتریکی مثبت بالا نسبت به استوانه قرار داده می شود.دیواره اتاقک خواه از شیشه، فلز یا میکا، آن قدر نازک هست که امکان ورود ذرات باردار یا فوتون ها از خارج را میسر کند.در این اتاقک می توان از گازهای گوناگون استفاده کرد، و فشار نیز از کسری از یک اتمسفر تا چندین اتمسفر می تواند تغییر کند.میدان الکتریکی بین این دو الکترود بسیار نا همگن و در نزدیکی سیم مرکزی بسیار قوی است. تمام آشکارسازهای گازی بر اساس اصل زیر کار می کنند:

•تابش هسته ای، برخی از مولکول های گاز درون اتاقک را یونیده می کند.

•میدان الکتریکی ذرات یونیده را به سوی الکترودها می کشاند و جریانی در مدار تولید می کند.

•جریان حاصل در یک مقاومت توسط ابزارهای الکتریکی اندازه گیری می شود. آشکارسازهای نیمه رسانا

آشکارساز نیمه رسانا، یا حالت جامدف از جمله مفیدترین، دقیقترین و موثرترین آشکارسازهای معاصر است.این آشکارساز در ساده ترین شکل خود شامل یک جامد(ماده نیمه رسانا) مانند ژرمانیم(معمولا همراه با ناخالصی لیتیوم) است که بین دو الکترودی که در آنها تپ خروجی پدیدار می شود قرار گرفته است.در حالی که آشکارسازهای گازی با زوج یون هایی که هر یک شامل یک الکترون آزاد و یک یون اند کار می کنند، آشکارساز نیمه رسانا با "زوج یون هایی" که هر یک شامل یک الکترون و یک حفره اند عمل می کند. الکترون های یک ماده خالص نیمه رسانا، یا عایق خالص، در حالت عادی به اتم های مادر خویش مقیدند و نمی توانند مانند حامل های بار در بلود سرگردان باشند. در چنین موادی حامل های بار با برانگیختگی گرمایی توسط اتم های ناخالصی مناسب یا، در وسایل آشکارساز،با عبور ذرات پرانرژی تولید می شوند. اگر یک ذره باردار فرودی یا یک فوتون فرودی به یک الکترون مقید انرژی کافی بدهد، الکترون آزاد می شود.در همین زمان، از جا کندن الکترون مقید از شبکه بلورین، به یک به اصطلاح حفره، یعنی جایی که الکترون از دست رفته است منجر می شود.این حفره در صورتی می تواند پر شود که یک الکترون مجاور به آن منتقل شود، که در این صورت در جای این الکترون، حفره دیگری پدیدار می شود. این فرایند تکرار می شود؛می توان چنین توصیف کرد که حفره‌ای که در جهت مخالف حرکت الکترون هادر ماده حرکت می کند همچون ذره ای با بار مثبت است. به همین دلیل است که زوج الکترون-حفره را زوج "یون" می نامند.یک زوج الکترون-حفره می تواند توسط میدان الکتریکی خارجی شتاب بگیرد و در نتیجه باز هم تعداد بیشتری زوج، که سرانجام به صورت تپ های بزرگ قابل اندازه گیری در الکترودها ثبت می شوند،تولید کند. برای یک شمارگر نیمه رسانا، اندازه تپ در گستره وسیعی به طور خطی به انرژی ذره مربوط است و شمارگر ها را می توان برای شمارش الکترون هایی با انرژی های جنبشی به کوچکی 20کیلو الکترون ولت و یون های سنگینی با انرژی جنبشی به بزرگی 200مگاالکترون ولت به قدر کافی حساس کرد.کارایی این شمارگر ها در ثبت ذراتی که ناحیه حساس را طی می کنند نزدیک به 100درصد است و از کارایی آشکارسازهای گازی خیلی بزرگتر است.زمان صعود سریع این تپ ها، از مرتبه یک نانو ثانیه() ،باعث می شود که این شمارگرها را بتوان برای آهنگ های شمارش بالا به کار برد.

منبع

ویکی پدیا فارسی[۱]

دانشنامه رشد