กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

ห้องลวด

ห้อง ตรวจจับ แบบใช้ลวดหรือห้องตรวจจับแบบสัดส่วนหลายสายเป็นประเภทของตัวนับแบบสัดส่วนที่ตรวจจับอนุภาคประจุและโฟตอนและสามารถให้ข้อมูลตำแหน่งตามวิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคได้โดยการติดตา...

ห้องลวด

ห้อง ตรวจจับ แบบใช้ลวดหรือห้องตรวจจับแบบสัดส่วนหลายสายเป็นประเภทของตัวนับแบบสัดส่วนที่ตรวจจับอนุภาคประจุและโฟตอนและสามารถให้ข้อมูลตำแหน่งตามวิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคได้[ 1 ]โดยการติดตามร่องรอยของการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซ[ 2 ] เทคนิคนี้เป็นการพัฒนาต่อยอดจาก วิธีการตรวจจับอนุภาค แบบห้องฟองอากาศซึ่งใช้เทคนิคการถ่ายภาพ เนื่องจากช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงสามารถติดตามเส้นทางของอนุภาคได้

คำอธิบาย

ห้องลวดที่มีลวดแอโนด (W) และแผ่นแคโทด (−) (P) อนุภาคที่เคลื่อนที่ไปตามวิถี T จะทำให้แก๊สแตกตัวเป็นไอออน เกิดเป็นคู่ไอออนที่มีอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งจะถูกทวีคูณด้วยปรากฏการณ์ทาวน์เซนด์อะวาแลนซ์ที่ลวดแอโนด ทำให้เกิดพัลส์กระแสไฟฟ้าที่สามารถวัดได้

ห้องตรวจจับอนุภาคแบบหลายสายใช้ ลวด แอโนด จำนวนมากที่มี แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเป็นบวกซึ่งวิ่งผ่านห้องที่มีผนังนำไฟฟ้าซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า ซึ่งทำหน้าที่เป็นแคโทดห้องนี้บรรจุด้วยก๊าซ เช่น ส่วนผสมของอาร์กอนและมีเทน เพื่อให้อนุภาคที่ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนใดๆ ที่ผ่านเข้าไปในท่อจะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมก๊าซโดยรอบและสร้างคู่ไอออน ซึ่งประกอบด้วยไอออน บวก และอิเล็กตรอน ไอออนเหล่านี้จะถูกเร่งความเร็วโดยสนามไฟฟ้าทั่วห้อง ป้องกันการรวมตัวกันใหม่ อิเล็กตรอนจะถูกเร่งไปยังแอโนด และไอออนบวกไปยังแคโทด ที่แอโนดจะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าTownsend avalancheซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่วัดได้สำหรับแต่ละเหตุการณ์การแตกตัวเป็นไอออนดั้งเดิม ซึ่งเป็นสัดส่วนกับพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนที่สะสมโดยอนุภาคที่ตรวจพบ โดยการวัดพัลส์กระแสไฟฟ้าจากแต่ละสายแยกกัน จะสามารถหาเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคได้ การดัดแปลงการออกแบบพื้นฐานนี้ ได้แก่ ห้องตรวจจับอนุภาคแบบช่องว่างบาง ห้องตรวจจับอนุภาคแบบแผ่นต้านทานและห้องตรวจ จับอนุภาค แบบดริฟต์ห้องดริฟต์ยังสามารถแบ่งย่อยออกเป็นช่วงการใช้งานเฉพาะในการออกแบบห้องที่เรียกว่าการฉายภาพเวลาก๊าซไมโครสตริป และเครื่องตรวจจับประเภทที่ใช้ซิลิคอน[ 3 ] [ 4 ]

การพัฒนา

เส้นศักย์เท่ากันและเส้นสนามใน MWPC

ในปี พ.ศ. 2511 Georges Charpakขณะอยู่ที่องค์การวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป ( CERN ) ได้คิดค้นและพัฒนาห้องสัดส่วนแบบหลายสาย ( MWPC ) สิ่งประดิษฐ์นี้ส่งผลให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี พ.ศ. 2535 ห้องดังกล่าวเป็นการพัฒนาต่อยอดจากห้องฟองอากาศแบบเดิมที่มีอัตราการตรวจจับอนุภาคเพียงหนึ่งหรือสองอนุภาคต่อวินาที ไปเป็นการตรวจจับอนุภาคได้ถึง 1,000 อนุภาคต่อวินาที MWPC สร้างสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จากการตรวจจับอนุภาค ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบข้อมูลผ่านคอมพิวเตอร์ได้[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]ห้องแบบหลายสายเป็นการพัฒนาต่อยอดมาจากห้องประกายไฟ[ 8 ]

เติมแก๊ส

ในการทดลองทั่วไป ห้องจะมีส่วนผสมของก๊าซเหล่านี้: [ 2 ]

ห้องดังกล่าวอาจบรรจุด้วยสิ่งต่อไปนี้ได้เช่นกัน:

ใช้

สำหรับ การทดลอง ฟิสิกส์พลังงานสูงนั้น ใช้เพื่อสังเกตเส้นทางของอนุภาค เป็นเวลานานที่ใช้ห้องฟองอากาศ เพื่อจุดประสงค์นี้ แต่ด้วยการพัฒนาด้าน อิเล็กทรอนิกส์ทำให้มีความต้องการที่จะมีเครื่องตรวจจับที่มีการอ่านค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่รวดเร็ว (ในห้องฟองอากาศ จะทำการถ่ายภาพและนำภาพ ที่พิมพ์ ออกมาตรวจสอบ) ห้องลวดเป็นห้องที่มีลวดขนานจำนวนมากเรียงตัวเป็นตารางและต่อกับแรงดันไฟฟ้าสูง โดยตัวเรือนโลหะต่อกับศักย์ไฟฟ้าศูนย์ เช่นเดียวกับในเครื่องวัดรังสีไกเกอร์อนุภาคจะทิ้งร่องรอยของไอออนและอิเล็กตรอน ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปยังตัวเรือนหรือ ลวด ที่อยู่ใกล้ที่สุดตามลำดับ โดยการทำเครื่องหมายลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เราสามารถมองเห็นเส้นทางของอนุภาคได้

ห้องนี้มีความละเอียดของเวลาสัมพัทธ์ที่ดีมาก ความแม่นยำของตำแหน่งที่ดี และ การทำงาน แบบกระตุ้นตัวเอง (เฟอร์เบล 1977) [ 12 ]

การพัฒนาห้องทดลองนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคด้วยความแม่นยำที่ดียิ่งขึ้น และเป็นครั้งแรกที่พวกเขาสามารถสังเกตและศึกษาปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นได้ยากผ่านการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคได้

ห้องลอยตัว

หากเราวัดจังหวะการปล่อยกระแสไฟฟ้าของสายไฟอย่างแม่นยำ และคำนึงถึงว่าไอออนต้องใช้เวลาในการเคลื่อนที่ไปยังสายไฟที่ใกล้ที่สุด เราก็สามารถอนุมานระยะทางที่อนุภาคเคลื่อนที่ผ่านสายไฟได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแม่นยำในการสร้างเส้นทางการเคลื่อนที่ขึ้นใหม่ และเรียกวิธีการนี้ว่าห้องดริฟต์ (drift chamber )

ห้องดริฟต์ทำงานโดยการปรับสมดุลการสูญเสียพลังงานจากอนุภาคที่เกิดจากการชนกับอนุภาคของก๊าซกับการสะสมพลังงานที่สร้างขึ้นด้วยสนามไฟฟ้าพลังงานสูงที่ใช้ในการเร่งอนุภาค[ 13 ]การออกแบบคล้ายกับห้องสัดส่วนแบบหลายสาย แต่มีระยะห่างระหว่างสายชั้นกลางมากกว่า[ 8 ]การตรวจจับอนุภาคที่มีประจุภายในห้องเป็นไปได้โดยการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาคก๊าซเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ[ 14 ]

เครื่องตรวจจับ CDF II ของ Fermilab ประกอบด้วยห้องดริฟต์ที่เรียกว่าCentral Outer Tracker [ 15 ] ห้องนี้บรรจุก๊าซอาร์กอนและอีเทน และสายไฟที่แยกจากกันด้วยช่องว่างขนาด 3.56 มิลลิเมตร[ 16 ]

หากใช้ห้องดริฟต์สองห้อง โดยให้สายของห้องหนึ่งตั้งฉากกับสายของอีกห้องหนึ่ง และทั้งสองห้องตั้งฉากกับทิศทางของลำแสง จะทำให้สามารถตรวจจับตำแหน่งได้แม่นยำยิ่งขึ้น หากใช้ตัวตรวจจับแบบง่ายเพิ่มเติม (เช่นเดียวกับที่ใช้ในตัวนับแบบวีโต) เพื่อตรวจจับอนุภาคที่ระยะห่างคงที่ก่อนหรือหลังสาย โดยมีความละเอียดในการระบุตำแหน่งต่ำหรือไม่มีเลย ก็สามารถสร้างภาพสามมิติขึ้นใหม่ได้ และสามารถอนุมานความเร็วของอนุภาคได้จากความแตกต่างของเวลาที่อนุภาคผ่านในส่วนต่างๆ ของตัวตรวจจับ การจัดตั้งแบบนี้ทำให้เราได้ตัวตรวจจับที่เรียกว่าห้องฉายภาพเวลา ( Time Projection Chamber หรือ TPC )

สำหรับการวัดความเร็วของอิเล็กตรอนในแก๊ส ( ความเร็วลอยตัว ) จะมีห้องลอยตัวพิเศษที่เรียกว่าห้องลอยตัววัดความเร็วซึ่งใช้วัดเวลาลอยตัวสำหรับตำแหน่งการแตกตัวเป็นไอออนที่ทราบแล้ว

ดูเพิ่มเติม

  • การบรรยายที่ไฮเดลเบิร์กเกี่ยวกับห้องไอออนไนเซชันสำหรับการวิจัย
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wire_chamber&oldid=1352061163 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ห้องลวด

ห้อง ตรวจจับ แบบใช้ลวดหรือห้องตรวจจับแบบสัดส่วนหลายสายเป็นประเภทของตัวนับแบบสัดส่วนที่ตรวจจับอนุภาคประจุและโฟตอนและสามารถให้ข้อมูลตำแหน่งตามวิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคได้โดยการติดตา...

คำอธิบาย

ห้องตรวจจับอนุภาคแบบหลายสายใช้ ลวด แอโนด จำนวนมากที่มี แรงดันไฟฟ้า กระแสตรงเป็นบวกซึ่งวิ่งผ่านห้องที่มีผนังนำไฟฟ้าซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า ซึ่งทำหน้าที่เป็น แคโทด ห้องนี้บรรจุด้วยก๊าซ เช่น ส่วนผสมของอาร์กอนและมีเทน...

การพัฒนา

ในปี พ.ศ. 2511 Georges Charpak ขณะอยู่ที่องค์การวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป ( CERN ) ได้คิดค้นและพัฒนา ห้องสัดส่วนแบบหลายสาย ( MWPC ) สิ่งประดิษฐ์นี้ส่งผลให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี พ.ศ.

เติมแก๊ส

ในการทดลองทั่วไป ห้องจะมีส่วนผสมของก๊าซเหล่านี้: [ 2 ]