การป้องกันการเกิดเหตุการณ์พร้อมกันทางอิเล็กทรอนิกส์
การป้องกันการเกิดเหตุการณ์พร้อมกัน ทางอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic anticoincidence ) เป็นวิธีการ (และฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้อง) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อระงับเหตุการณ์ "พื้นหลัง" ที่ไม่พึงประสงค์ในฟิสิกส์พลังงานสูงฟิสิกส์อนุภาค เชิง ทดลองสเปกโทรสโกปีรังสีแกมมาดาราศาสตร์รังสีแกมมาฟิสิกส์นิวเคลียร์เชิงทดลองและสาขาที่เกี่ยวข้อง
โดยทั่วไปแล้ว ปฏิกิริยาหรือเหตุการณ์ พลังงานสูงที่ต้องการจะเกิดขึ้นและถูกตรวจจับโดย เครื่องตรวจจับชนิดใดชนิดหนึ่งทำให้เกิดพัลส์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นิวเคลียร์ ที่เกี่ยวข้อง แต่เหตุการณ์ที่ต้องการนั้นมักปะปนกับเหตุการณ์อื่นๆ จำนวนมากที่เกิดจากอนุภาคหรือกระบวนการอื่นๆ ซึ่งสร้างเหตุการณ์ที่ไม่สามารถแยกแยะได้ในเครื่องตรวจจับ บ่อยครั้งที่สามารถจัดเรียง เครื่องตรวจ จับโฟ ตอน หรืออนุภาค ทางกายภาพอื่นๆ เพื่อดักจับเหตุการณ์พื้นหลังที่ไม่ต้องการ ทำให้เกิดพัลส์พร้อมกันซึ่งสามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงเพื่อกำจัดพื้นหลังที่ไม่ต้องการได้
ดาราศาสตร์รังสีแกมมา
นักทดลองยุคแรกใน ดาราศาสตร์ รังสีเอกซ์และรังสีแกมมาพบว่าเครื่องตรวจจับของพวกเขาซึ่งติดตั้งบนบอลลูนหรือจรวดสำรวจนั้นถูกรบกวนด้วยฟลักซ์ ขนาดใหญ่ ของโฟตอนพลังงานสูงและ เหตุการณ์อนุภาคประจุ รังสีคอสมิกรังสีแกมมาโดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถควบคุมทิศทางได้โดยการล้อมรอบเครื่องตรวจจับด้วยวัสดุป้องกันหนาที่ทำจากตะกั่วหรือธาตุอื่นๆ ที่คล้ายกัน แต่ก็พบอย่างรวดเร็วว่าฟลักซ์สูงของรังสีพลังงานสูงที่ทะลุทะลวงได้มากในสภาพแวดล้อมใกล้อวกาศทำให้เกิดอนุภาคทุติยภูมิจำนวนมากที่ไม่สามารถหยุดได้ด้วยมวลป้องกันที่เหมาะสม เพื่อแก้ปัญหานี้ เครื่องตรวจจับที่ทำงานเหนือ 10 หรือ 100 keVมักจะถูกล้อมรอบด้วยเกราะป้องกันการเกิดเหตุการณ์พร้อมกันแบบแอคทีฟที่ทำจากเครื่องตรวจจับอื่น ซึ่งสามารถใช้เพื่อปฏิเสธเหตุการณ์พื้นหลังที่ไม่ต้องการได้[ 1 ]

ตัวอย่างแรกของระบบดังกล่าว ซึ่งเสนอโดยKenneth John Frost เป็นครั้งแรก ในปี พ.ศ. 2505 แสดงอยู่ในรูป ระบบนี้มีแผ่นป้องกันแสงวับCsI (Tl) ที่ใช้งาน อยู่รอบเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์/รังสีแกมมา ซึ่งทำจาก CsI (Tl) เช่นกัน โดยทั้งสองเชื่อมต่อกันแบบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อป้องกันเหตุการณ์อนุภาคประจุที่ไม่ต้องการและเพื่อให้เกิดการจัดเรียงเชิงมุมที่จำเป็น[ 2 ]
โดยทั่วไป แล้วจะใช้พลาสติก เรืองแสงเพื่อกรองอนุภาคที่มีประจุ ในขณะที่ ซีเซียมไอโอดีน (CsI) ที่หนากว่า บิสมัทเจอร์มาเนต ("BGO") หรือวัสดุป้องกันรังสีแบบแอคทีฟอื่นๆ จะใช้เพื่อตรวจจับและกำจัดเหตุการณ์รังสีแกมมาที่ไม่ได้มาจากแหล่งกำเนิดในอวกาศ การจัดวางแบบทั่วไปอาจมี ตัวเรืองแสง โซเดียมไอโอดีน (NaI) ล้อมรอบเกือบทั้งหมดด้วยเกราะป้องกันรังสีร่วมซีเซียมไอโอดีน (CsI) ที่หนา โดยมีรูหรือหลายรูเพื่อให้รังสีแกมมาที่ต้องการจากแหล่งกำเนิดในอวกาศสามารถผ่านเข้ามาได้ อาจใช้พลาสติกเรืองแสงวางไว้ด้านหน้า ซึ่งมีความโปร่งใสต่อรังสีแกมมาพอสมควร แต่สามารถกรอง โปรตอนรังสีคอสมิกที่มีปริมาณมากในอวกาศ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การระงับคอมป์ตัน
ในการวิเคราะห์สเปกตรัมรังสีแกมมาการระงับคอมป์ตันเป็นเทคนิคที่ช่วยปรับปรุงสัญญาณโดยการกำจัดข้อมูลที่เสียหายจากรังสีแกมมา ที่ตกกระทบ ซึ่งเกิดการกระเจิง แบบ คอมป์ตันออกจากตัวตรวจจับก่อนที่จะมีการสะสมพลังงานทั้งหมด เป้าหมายคือการลดพื้นหลังที่เกี่ยวข้องกับผลของคอมป์ตัน ( คอมป์ตันต่อเนื่อง ) ในข้อมูลให้น้อยที่สุด[ 3 ] [ 4 ]
เครื่องตรวจจับเจอร์มาเนียมโซลิดสเตตความบริสุทธิ์สูง (HPGe) ที่ใช้ในสเปกโทรสโกปีรังสีแกมมามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโดยทั่วไปไม่กี่เซนติเมตรและมีความหนาตั้งแต่ไม่กี่เซนติเมตรถึงไม่กี่มิลลิเมตร สำหรับเครื่องตรวจจับที่มีขนาดดังกล่าว รังสีแกมมาอาจเกิดการกระเจิงแบบคอมป์ตันออกจากปริมาตรของเครื่องตรวจจับก่อนที่จะปล่อยพลังงานทั้งหมด ในกรณีนี้ การอ่านค่าพลังงานโดยระบบเก็บข้อมูลจะต่ำกว่าความเป็นจริง: เครื่องตรวจจับจะบันทึกพลังงานซึ่งเป็นเพียงเศษส่วนของพลังงานของรังสีแกมมาที่ตกกระทบ[ 3 ]
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เครื่องตรวจจับความละเอียดสูงที่มีราคาแพงและขนาดเล็กจึงถูกล้อมรอบด้วยเครื่องตรวจจับความละเอียดต่ำที่มีขนาดใหญ่และราคาถูกกว่า ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นสารเรืองแสง (NaI และ BGO เป็นที่นิยมใช้มากที่สุด) [ 4 ]เครื่องตรวจจับการระงับจะถูกป้องกันจากแหล่งกำเนิดด้วยตัวกรองแสงหนา และทำงานในลักษณะตรงข้ามกับเครื่องตรวจจับหลัก: หากทั้งสองตรวจจับรังสีแกมมาได้ รังสีนั้นจะต้องกระเจิงออกจากเครื่องตรวจจับหลักก่อนที่จะปล่อยพลังงานทั้งหมด ดังนั้นการอ่านค่า Ge จึงถูกละเลย พื้นที่หน้าตัดสำหรับการปฏิสัมพันธ์ของรังสีแกมมาในเครื่องตรวจจับการระงับมีขนาดใหญ่กว่าของเครื่องตรวจจับหลัก เช่นเดียวกับขนาดของมัน ดังนั้นจึงเป็นไปได้ยากมากที่รังสีแกมมาจะหลุดรอดจากอุปกรณ์ทั้งสอง[ 3 ]
ฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาค
การทดลองสมัยใหม่ในฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาคพลังงานสูงมักใช้วงจรป้องกันการเกิดเหตุการณ์พร้อมกันอย่างรวดเร็วเพื่อกำจัดเหตุการณ์ที่ไม่ต้องการ[ 5 ] [ 6 ] โดยทั่วไปแล้วเหตุการณ์ที่ต้องการมักมาพร้อมกับกระบวนการพื้นหลังที่ไม่ต้องการซึ่งต้องถูกระงับด้วยปัจจัยมหาศาล ตั้งแต่หลายพันถึงหลายพันล้าน เพื่อให้สามารถตรวจจับและศึกษาสัญญาณที่ต้องการได้ ตัวอย่างสุดขั้วของการทดลองประเภทนี้สามารถพบได้ที่เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider ) ซึ่งเครื่องตรวจจับ Atlas และ CMS ขนาดใหญ่ต้องปฏิเสธเหตุการณ์พื้นหลังจำนวนมากในอัตราที่สูงมาก เพื่อแยกเหตุการณ์ที่หายากมากที่กำลังค้นหา
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- การระงับคอมป์ตัน