เครื่องตรวจจับ MicroMegas (โครงสร้างก๊าซแบบตาข่ายขนาดเล็ก) เป็นเครื่องตรวจจับอนุภาคก๊าซและเป็นการพัฒนาต่อยอดจากห้องลวดคิดค้นขึ้นในปี 1996 โดยGeorges Charpakและ Ioannis Giomataris ^{[ 1 ]}เครื่องตรวจจับ Micromegas ส่วนใหญ่ใช้ในฟิสิกส์เชิงทดลอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฟิสิกส์อนุภาคฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์สำหรับการตรวจจับอนุภาค ไอออนไนซ์

เครื่องตรวจจับไมโครเมกาสใช้ในการตรวจจับอนุภาคประจุที่ผ่านเข้ามาและรับคุณสมบัติต่างๆ เช่นตำแหน่งเวลาที่มาถึง และโมเมนตัมข้อดีของเทคโนโลยีไมโครเมกาสคือการขยายสัญญาณ สูง ถึง 10⁴ ^ในขณะที่ทำงานด้วยเวลาตอบสนองที่รวดเร็วในระดับ 100 ns ซึ่งทำได้โดยการแบ่งห้องก๊าซด้วยตาข่ายขนาดเล็ก ทำให้เครื่องตรวจจับไมโครเมกาสเป็นเครื่องตรวจจับก๊าซแบบไมโครแพทเทิร์นเพื่อลดการรบกวนต่ออนุภาคที่ตกกระทบ เครื่องตรวจจับจึงมีความหนาเพียงไม่กี่มิลลิเมตร^{[ 2 ]}

ขณะที่อนุภาคเคลื่อนที่ผ่านตัวตรวจจับ อนุภาคจะ ทำให้ก๊าซ แตกตัวเป็นไอออนส่งผลให้เกิดคู่ของอิเล็กตรอนและไอออน เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มประมาณ 400 V/cm คู่ดังกล่าวจึงไม่รวมตัวกันอีก และอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วไฟฟ้าขยายสัญญาณ (ตาข่าย) และไอออนจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วลบเมื่ออยู่ใกล้กับตาข่าย อิเล็กตรอนจะถูกเร่งความเร็วโดยสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูง โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 40 kV/cm ในช่องว่างการขยายสัญญาณ ซึ่งจะสร้างคู่ของอิเล็กตรอนและไอออนเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์อิเล็กตรอนถล่มอัตราขยายประมาณ 10⁴ ^จะสร้างสัญญาณที่มีขนาดใหญ่พอที่จะอ่านค่าได้โดยขั้วไฟฟ้าที่ต้องการ โดยปกติแล้วขั้วไฟฟ้าสำหรับอ่านค่าจะถูกแบ่งออกเป็นแถบและพิกเซลเพื่อสร้างตำแหน่งของอนุภาคที่พุ่งชน แอมพลิจูดและรูปร่างของสัญญาณช่วยให้ผู้ใช้ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับเวลาและพลังงานของอนุภาคที่พุ่งชน

สัญญาณนี้เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุในปริมาตรระหว่างตาข่ายขนาดเล็กและอิเล็กโทรดอ่านค่า ซึ่งเรียกว่าช่องว่างการขยายสัญญาณ สัญญาณที่มีความยาว 100 นาโนวินาที ประกอบด้วยยอดอิเล็กตรอน (สีน้ำเงิน) และส่วนหางของไอออน (สีแดง) เนื่องจากความคล่องตัวของ อิเล็กตรอน ในแก๊สสูงกว่าความคล่องตัวของไอออนมากกว่า 1000 เท่า สัญญาณของอิเล็กตรอนจึงถูกบันทึกได้เร็วกว่าสัญญาณของไอออนมาก สัญญาณอิเล็กตรอนช่วยให้สามารถวัดเวลาการตกกระทบได้อย่างแม่นยำ ในขณะที่สัญญาณไอออนจำเป็นสำหรับการสร้างพลังงานของอนุภาคขึ้นมาใหม่

ในปี พ.ศ. 2534 เพื่อปรับปรุงการตรวจจับแฮดรอนในการทดลอง Hadron Blind Detector ^{[ 3 ]} I. Giomataris และ G. Charpak ได้ลดช่องว่างการขยายของห้องประกายไฟ แบบแผ่นขนาน เพื่อลดเวลาตอบสนอง ต้นแบบช่องว่างการขยาย 1 มม. ถูกสร้างขึ้นสำหรับการทดลอง HDB แต่การขยายไม่สม่ำเสมอเพียงพอที่จะใช้ในการทดลอง ช่องว่างระดับมิลลิเมตรไม่ได้รับการควบคุมอย่างเพียงพอและทำให้เกิดความผันผวนของการขยายมาก อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของการลดช่องว่างการขยายได้รับการพิสูจน์แล้ว และแนวคิด Micromegas ถือกำเนิดขึ้นในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2535 ไม่นานก่อนการประกาศรางวัลโนเบลที่มอบให้กับ Georges Charpak สำหรับการประดิษฐ์ห้องลวด Georges Charpak เคยกล่าวว่าเครื่องตรวจจับนี้และแนวคิดใหม่ ๆ อื่น ๆ ที่อยู่ในตระกูลเครื่องตรวจจับก๊าซแบบไมโครแพทเทิร์น (MPGDs) จะปฏิวัติฟิสิกส์นิวเคลียร์และอนุภาคเช่นเดียวกับที่เครื่องตรวจจับของเขาได้ทำ^{[ 4 ]}

เทคโนโลยี Micromegas ได้รับการพัฒนาขึ้นตั้งแต่ปี 1992 ที่CEA SaclayและCERN เพื่อให้ได้เครื่องตรวจจับที่มีเสถียรภาพ เชื่อถือได้ แม่นยำ และรวดเร็วยิ่งขึ้น ในปี 2001 เครื่องตรวจจับ Micromegas ขนาดใหญ่จำนวน 12 เครื่อง ขนาด 40 x 40 ตาราง ^{เซนติเมตร}ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในการทดลองขนาดใหญ่ที่COMPASSซึ่งตั้งอยู่บน เครื่องเร่งอนุภาค Super Proton Synchrotronที่ CERN

อีกตัวอย่างหนึ่งของการพัฒนาเครื่องตรวจจับ Micromegas คือการคิดค้นเทคโนโลยี "bulk" เทคโนโลยี "bulk" ประกอบด้วยการรวมไมโครเมชเข้ากับแผงวงจรพิมพ์ที่มีอิเล็กโทรดอ่านค่าเพื่อสร้าง เครื่องตรวจ จับแบบโมโนลิธิก เครื่องตรวจจับดังกล่าวมีความทนทานสูงและสามารถผลิตได้ด้วยกระบวนการทางอุตสาหกรรม (การใช้งานที่ประสบความสำเร็จได้รับการสาธิตโดย3Mในปี 2549 ^{[ 5 ]} ) ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในวงกว้างได้ ตัวอย่างเช่น การปรับเปลี่ยนไมโครเมชเพื่อให้ไวต่อ แสง UVเครื่องตรวจจับ Micromegas สามารถใช้ตรวจจับไฟป่าได้^{[ 6 ]} Micromegas ที่ไวต่อแสงยังใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการเวลาที่รวดเร็วอีกด้วย PICOSEC-Micromegas ใช้ตัวแผ่รังสี Cherenkovและโฟโตแคโทดอยู่ด้านหน้าปริมาตรก๊าซ และวัดความละเอียดเวลาได้ 24 ps โดยใช้ไอออนไนซ์อนุภาคน้อยที่สุด^{[ 7 ]}

เครื่องตรวจจับ Micromegas ถูกนำไปใช้ในการทดลองหลายอย่าง:

• ฟิสิกส์แฮดรอนิก: โครงการ COMPASS, NA48 และโครงการสำหรับ ILC- TPCและ CLAS12 ที่J-labกำลังอยู่ระหว่างการศึกษาอย่างจริงจัง
• ฟิสิกส์อนุภาค: T2K, CAST , HELAZ, IAXO
• ฟิสิกส์นิวตรอน: nTOF, ESS nBLM ^{[ 8 ]}

เครื่องตรวจจับไมโครเมกะจะถูกนำมาใช้ในการทดลอง ATLASซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการอัปเกรดสเปกโตรมิเตอร์มิวออน ที่วางแผนไว้ ^{[ 9 ]}

• เครื่องตรวจจับการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซ
• เครื่องตรวจจับก๊าซแบบไมโครแพทเทิร์น
• ตัวคูณอิเล็กตรอนก๊าซ