آشکارساز ذرات

در فیزیک ذرات بنیادی، فیزیک هسته‌ای و مهندسی هسته‌ای آزمایشگاهی و کاربردی آشکارساز ذرات (در انگلیسی: Particle detector) یا آشکارساز پرتو به ابزاری گویند که با آن بتوان ذرات پرانرژی را آشکار، ردیابی یا شناسایی کرد، مانند موارد حاصل از واپاشی هسته ای، پرتوهای کیهانی یا واکنشهای شتاب دهنده های ذرات بنیادی. موارد جدید تر به عنوان گرماسنج انرژی ناشی از پرتوزایی را اندازه گیری می‌کنند. آشکارسازها برای اندازه گیری گشتاور مغناطیسی، اسپین، بار الکتریکی و ... ذرات هم کاربرد دارد.

آشکارسازی ذرات عبارتست از فرآیندی که در آن خصوصیاتی مانند جرم، انرژی، بار الکتری ، مسیر حرکت و ... و در مجموع نوع یک ذره حامل انرژی که در واکنش های هسته ای بوجود می آید، توسط دستگاهی (اغلب آشکارساز) تعیین می شود.

فرآیند آشکارسازی متشکل از یک دستگاه آشکارساز است که بسته به نوع ذره تابشی و آشکارسازی خصیصه ای از ذره، نوع دستگاه فرق می کند .سهم عمده در آشکارسازی ذره توسط ماده ای متناسب با ذره تابشی در دستگاه آشکارساز انجام می شود که عبارت است از برهمکنش ذره باردار حامل انرژی با الکترون های مداری ماده آشکارسازی که این برهمکنش توسط مدارهای الکترونیکی آشکارساز، به یک پالس الکتریکی تبدیل می شود.

وسایل آشکار سازی ریز ذره ها از جمله (اتاقک ابر ویلسون، شمارگر سوسوزن و شمارگر تخلیه گازی ) هستند. هر چند این آشکار سازها را اغلب برای بررسی ذرات بنیادی به کار می برند، اما کار کردن با آنها گاهی چندان راحت نمی باشد. در واقع مناسب ترین فرایندهای اندرکنش که با تبدیل متقابل ذرات همراه می باشند رویدادهای نسبتا نادری هستند. قبل از آنکه برخورد مناسبی رخ دهد، ذره در طی مسیر خود باید با شمار زیادی الکترون و هستک برخورد کند. در واقع ، در ماده چگال باید مسافتی برابر با دهها سانتی متر یا حتی متر را بپیماید (ذرات بارداری با انرژی میلیاردها الکترون ولت در چنین فاصله ای فقط کسری از انرژی خود را در نتیجه یونش از دست می دهد.)

هر گاه مواد لیان مانند سولفید روی یا نفتالین با ذرات باردار تند بمباران شوند، بخش قابل توجهی از انرژی ذرات باردار که در ماده کند شده اند به نور مرئی تبدیل می شود: برخورد یک ذره باردار تند به یک لایه از چنین ماده ای موجب درخشش نور کوتاهی می شود که به سوسوزنی معروف است. روشنایی درخشش های سوسوزنی به ویژه برای ذرات آلفا بیشتر می باشد.

اما در اتاقک ابر ویلسون با شمارگر تخلیه گازی لایه حساس بسیار نازک است (هر گاه در مقایسه با ماده چگال حساب شود.) به این دلیل برای آشکارسازی ذرات روش های دیگری اندیشیده شده است. از این روش ها، روش عکسبرداری بسیار کارساز است. با گذشتن ذره باردار از میان صفحه حساس عکاسی زیر دانه خاص ردی باقی می ماند که هر گاه پس از ظهور و ثبوت از زیر میکروسکوپ نگاه شود به صورت زنجیری با دانه های سیاه دیده می شود. نوع ذره را می توان از روی شکل رد باقی مانده از آن در صفحه حساس عکاسی معین نمود.