آشکارساز ذرات (Particle Detector)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
آشکارساز ذرات (Particle Detector) :
آشکارساز ذرات یک ابزار است که برای تشخیص و اندازه گیری خواص ذرات بنیادی (مانند الکترون، پروتون، نوترون، میون، فوتون) که از برهمکنش های هسته ای یا کیهانی به وجود می آیند، استفاده می شود. این آشکارسازها قلب آزمایش های فیزیک انرژی بالا (مانند برخورددهنده ها) هستند و برای شناسایی نوع ذره، انرژی، تکانه، بار، و مسیر حرکت آن طراحی شده اند. اغلب، آشکارساز ذرات یک سیستم پیچیده متشکل از چندین نوع آشکارساز است که به صورت لایه لایه قرار گرفته اند تا اطلاعات کاملی از رویداد برخورد به دست آورند.
اجزای یک آشکارساز ذرات مدرن (مانند آشکارسازهای CMS یا ATLAS در سرن):
آشکارساز ردیابی (Tracker): نزدیک ترین لایه به محل برخورد. مسیر ذرات باردار را با دقت بسیار بالا (میکرون) مشخص می کند و با خمش آنها در میدان مغناطیسی، تکانه (momentum) را اندازه می گیرد. معمولا از آشکارسازهای نیمه هادی (سیلیکون پیکسلی یا نواری) یا اتاقک های تناسبی ساخته می شود.
کالریمتر (Calorimeter): برای اندازه گیری انرژی ذرات طراحی شده است. ذرات با برهمکنش در ماده کالریمتر، دوش هایی از ذرات ثانویه ایجاد کرده و تمام انرژی خود را به صورت گرما یا نور (در کالریمترهای سوسوزن) تلف می کنند. دو نوع اصلی: الکترومغناطیسی (برای الکترون ها و فوتون ها) و هادرونی (برای هادرون ها مانند پروتون، پیون).
آشکارساز میون (Muon Detector): بیرونی ترین لایه. میون ها ذراتی هستند که به راحتی از کالریمترها عبور می کنند. آشکارسازهای میون (معمولا اتاقک های گازی بزرگ) حضور و تکانه میون ها را تشخیص می دهند.
آشکارسازهای شناسایی ذرات (PID): مانند آشکارسازهای چرنکوف یا زمان پرواز (TOF) که برای تشخیص نوع ذره (مثلا تمایز الکترون از پیون) استفاده می شوند.
الکترونیک پرسرعت و سیستم های جمع آوری داده، حجم عظیم داده های تولید شده را پردازش کرده و رویدادهای جالب را انتخاب می کنند (triggers).
مزایا: قابلیت شناسایی و اندازه گیری دقیق ذرات.
معایب: پیچیدگی بسیار بالا، هزینه عظیم، و حجم داده بالا.
\[ p = q B R \quad , \quad E = \int \text{انرژی در کالریمتر} \]کاربردها: فیزیک ذرات بنیادی (شتاب دهنده ها)، فیزیک پرتوهای کیهانی، و تصویربرداری پزشکی (PET).
