Войти
Электронное антисовпадение - это метод (и связанное с ним оборудование), широко используемый для подавления нежелательных «фоновых» событий в физика высоких энергий, экспериментальная физика элементарных частиц, гамма-спектроскопия, гамма-астрономия, экспериментальная ядерная физика, и связанные области. В типичном случае высокоэнергетическое взаимодействие или событие, которое желательно изучить, происходит и обнаруживается каким-либо электронным детектором, создавая быстрый электронный импульс в связанной ядерной электронике. Но желаемые события смешиваются со значительным количеством других событий, вызванных другими частицами или другими процессами, которые создают неразличимые события в детекторе. Очень часто можно организовать другие физические детекторы фотонов или частиц, чтобы перехватывать нежелательные фоновые события, создавая по существу одновременные импульсы, которые можно использовать с быстрой электроникой для отклонения или запрета нежелательного фона.
Первые экспериментаторы в астрономии рентгеновских и гамма-лучей обнаружили, что их детекторы, летавшие на воздушных шарах или зондирующих ракетах, были искажены большими потоками фотонов высокой энергии и заряженных частиц космических лучей. Гамма-лучи, в частности, можно было коллимировать, окружив детекторы тяжелыми экранирующими материалами из свинца или других подобных элементов, но быстро было обнаружено, что высокие потоки проникающего излучения высокой энергии, присутствующего в ближнем космосе, создают ливни вторичных частиц, которые невозможно остановить разумными экранирующими массами. Для решения этой проблемы детекторы, работающие выше 10 или 100 кэВ, часто были окружены активным экраном от антисовпадений, сделанным из какого-либо другого детектора, который можно было использовать для подавления нежелательных фоновых событий.
Рисунок активного антисовпадательного коллимированного сцинтилляционного спектрометра, предназначенного для гамма-астрономия в диапазоне энергий от 0,1 до 3 МэВ. Ранний пример такой системы, впервые предложенный Кеннетом Джоном Фростом в 1962 году, показан на рисунке. Он имеет активный сцинтилляционный экран CsI (Tl) вокруг детектора рентгеновского / гамма-излучения, также из CsI (Tl), с двумя соединенными электронным антисовпадением, чтобы отклонять нежелательные события заряженных частиц и обеспечивать требуемую угловую коллимацию. 30>
Пластиковые сцинтилляторы часто используются для отражения заряженных частиц, в то время как более толстый CsI, германат висмута («BGO») или другие активные экранирующие материалы используются для обнаружения и блокирования событий гамма-излучения некосмического происхождения. Типичная конфигурация может иметь сцинтиллятор NaI, почти полностью окруженный толстой защитой от совпадений из CsI, с отверстием или отверстиями, позволяющими желаемым гамма-излучениям проходить от исследуемого космического источника. Пластиковый сцинтиллятор может быть использован поперек фронта, который достаточно прозрачен для гамма-лучей, но эффективно отклоняет высокие потоки протонов космических лучей, присутствующих в космосе.
В гамма-спектроскопии, Комптоновское подавление - это метод, который улучшает сигнал, предотвращая данные, которые были повреждены падающий гамма-луч, направленный на Комптона, рассеивается из цели, прежде чем отдать всю свою энергию. В результате минимизируется характеристика Комптоновского края в данных.
Твердотельные германиевые детекторы с высоким разрешением, используемые в гамма-спектроскопии, очень малы, обычно всего несколько сантиметров в диаметре и имеют толщину от нескольких сантиметров до нескольких миллиметров. Поскольку детекторы настолько малы, вполне вероятно, что гамма-лучи будут рассеиваться Комптоном за пределы детектора, прежде чем отдать всю свою энергию. В этом случае считывание энергии системой сбора данных будет неполным: детектор регистрирует энергию, которая составляет лишь часть энергии падающего гамма-излучения.
Чтобы противодействовать этому, дорогой и маленький детектор с высоким разрешением окружен более крупными и дешевыми детекторами с низким разрешением, обычно сцинтилляторами иодида натрия. Главный детектор и детектор подавления работают в режиме анти-совпадения, что означает, что если они оба обнаруживают гамма-излучение, то гамма-излучение рассеивается из основного детектора, прежде чем отдать всю свою энергию, и данные игнорируются. Гораздо более крупный детектор подавления имеет гораздо большую тормозную способность, чем основной детектор, и маловероятно, что гамма-излучение рассеется так, чтобы ускользнуть от обоих устройств.
Современные эксперименты в области ядерной физики и физики элементарных частиц высоких энергий почти всегда используют быстрые схемы антисовпадений, чтобы наложить запрет на нежелательные события. Желаемые события обычно сопровождаются нежелательными фоновыми процессами, которые должны подавляться огромными факторами, от тысяч до многих миллиардов, чтобы разрешить обнаружение и изучение полезных сигналов. Экстремальные примеры такого рода экспериментов можно найти на Большом адронном коллайдере, где огромные детекторы Atlas и CMS должны с очень высокой скоростью отбрасывать огромное количество фоновых событий, чтобы изолировать очень редкие искомые события.
