Partikkelmålere

Partikkelmålere, eller partikkeldetektorer, er instrumenter som oppdager og måler egenskaper ved subatomære partikler. De konverterer partikkel-interaksjoner til elektriske signaler som kan analyseres videre. Hensikten er å bestemme partikkeltype, energi, bane, tidspunkt for ankomst og andre fysiske størrelser som hjelper forskere å forstå fundamentale prosesser i naturen.

Detektorer deles ofte etter detekteringsprinsipp og materiale. Gassfylte detektorer som ionisasjonskamre og Geiger-Müller rør registrerer ionisering i gass; faste stoffdetektorer som silisium- og germaniumdetektorer registrerer ladningsbærende partikler i fast materiale; scintillasjonsdetektorer utnytter scintillasjon av krystaller eller flytende væsker og konverterer lyset til elektriske signaler. I tillegg finnes kalorimetre som måler partikkelens energi ved fullstendig eller delvis absorpsjon, samt Cherenkov-detektorer som oppdager lysets hastighet over terskler i medium. Tidsmålerutstyr som Time-of-Flight-systemer og sporingsdetektorer som drift- og tidsprosesseringskamre hjelper til å rekonstruere partikkelbaner.

Partikkelmålere brukes i en rekke felt. I høyenergifysikk studerer de partikkel-interaksjoner i kollisjonsseksjoner som LHC og andre laboratorier. Innen medisinsk bildebehandling brukes scintillatorbaserte detektorer i PET- og SPECT-systemer. Miljømonitorering, industriell radiografiteknologi og romfartslaboratorier bruker også partikkeldetektorer til å måle stråling og partikkelstrømmer.

Et kritisk aspekt ved partikkeldetektorer er kalibrering og forståelse av detector-responser, støy og bakgrunn. Signalbehandling og dataanalyse omfatter forsterkning, shaping og seleksjon av relevante hendelser. Ny teknologi, som avanserte halvledermaterialer, tidsoppløsning og digitale dataarkitekturer, gjør det mulig å observere stadig svakere signaler i større og mer komplekse systemer.