آشکارساز کریوژنیک (Cryogenic Particle Detector)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
آشکارساز کریوژنیک (Cryogenic Particle Detector) :
آشکارسازهای کریوژنیک دسته خاصی از آشکارسازها هستند که در دماهای بسیار پایین (زیر ۱ کلوین، اغلب در محدوده میلی کلوین) کار می کنند تا به حساسیت فوق العاده بالا برای تشخیص ذرات و برهمکنش های بسیار ضعیف دست یابند. این آشکارسازها بر اساس اندازه گیری افزایش دمای بسیار کوچک (در حد میکروکلوین) ناشی از انرژی ذرات در یک ماده جاذب با ظرفیت گرمایی بسیار کم در دماهای پایین کار می کنند. آنها برای تشخیص ذرات با جرم کم (مانند نوترینوها، ماده تاریک) یا برای طیف سنجی پرتو ایکس با وضوح انرژی بسیار بالا ایده آل هستند.
انواع آشکارسازهای کریوژنیک:
میکروکالریمتر (Microcalorimeter): که قبلا در مورد ۱۲ توضیح داده شد. یک جاذب با ظرفیت گرمایی کم و یک ترمومتر حساس (مانند ترمیستور عکس العمل دهی بالا) که در دمای پایین کار می کنند. انرژی ذره باعث افزایش دمای متناسب با انرژی آن می شود. در اخترشناسی پرتو ایکس و طیف سنجی مواد رادیواکتیو استفاده می شود.
آشکارسازهای TES (Transition-Edge Sensor): نوع خاصی از میکروکالریمتر که از یک فیلم نازک ابررسانا استفاده می کند که در دمای گذار ابررسانا نگه داشته می شود. در این دما، مقاومت با تغییر دمای بسیار کوچک به شدت تغییر می کند و آن را به یک ترمومتر فوق العاده حساس تبدیل می کند. TESها در طیف سنجی پرتو ایکس و برای مطالعه ماده تاریک استفاده می شوند.
آشکارسازهای فونونی (Phonon Detectors): برای تشخیص ارتعاشات شبکه (فونون ها) ناشی از برهمکنش یک ذره در یک بلور بزرگ (مانند ژرمانیوم یا سیلیکون) استفاده می شوند. این آشکارسازها می توانند برای تشخیص ذرات با جرم کم (ماده تاریک) استفاده شوند (مانند آزمایش های CDMS, CRESST).
مزایا:
وضوح انرژی فوق العاده بالا (در حد چند الکترون ولت برای پرتو ایکس).
آستانه انرژی بسیار پایین (قابلیت تشخیص ذرات با جرم کم).
معایب:
نیاز به زیرساخت های پیچیده سرمایشی (یخچال های رقیق سازی - dilution refrigerator).
سرعت پاسخ کند (به دلیل ظرفیت گرمایی و رسانایی حرارتی پایین).
اندازه کوچک و پیچیدگی ساخت.
\[ \Delta T = \frac{E}{C} \quad \text{(در میکروکالریمتر)} \]کاربردها: اخترشناسی پرتو ایکس (ماهواره هایی مانند Athena/X-IFU)، جستجوی ماده تاریک، طیف سنجی مواد رادیواکتیو با دقت بالا، و آنالیز مواد (XRF).
