माइक्रोमेगास डिटेक्टर
माइक्रोमेगास संसूचक (सूक्ष्म-मेश गैसीय संरचना) एक गैसीय कण संसूचक है जो तार कक्ष के विकास से आता है। 1992 में [1] जॉर्जेस चारपाक और इयोनिस गियोमाटारिस द्वारा, आविष्कृत माइक्रोमेगास संसूचक मुख्य रूप से प्रायोगिक भौतिकी में उपयोग किए जाते हैं, विशेष रूप से कण भौतिकी, परमाणु भौतिकी और खगोल भौतिकी में आयनीकरण कणों का पता लगाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
माइक्रोमेगास प्रकाश संसूचक हैं जिससे टकराने वाले कण पर व्याकुलता को कम किया जा सकता है। उनके छोटे प्रवर्धन अंतराल से, उनके पास 100 नैनोसेकंड के क्रम में तेज़ संकेत होते हैं। वे एक प्रकार के सूक्ष्म प्रतिरूप गैसीय संसूचक हैं जिनका स्थानिक विभेदन एक सौ माइक्रोमीटर से कम होता है।[2] आजकल, प्रयोगात्मक भौतिकी के विभिन्न क्षेत्रों में माइक्रोमेगास प्रौद्योगिकी का उपयोग बढ़ रहा है।
कार्य सिद्धांत
एक कण संसूचक का उपयोग एक गुजरते हुए कण का पता लगाने और उसकी स्थिति (वेक्टर), आगमन समय और संवेग जैसी जानकारी प्राप्त करने के लिए किया जाता है। प्रायोगिक भौतिकी में, कण सामान्यतः एक कण त्वरक से आ रहा है, किंतु यह अंतरिक्ष (ब्रह्मांडीय किरण), परमाणु प्रतिक्रिया या रेडियोधर्मी आइसोटोप से भी आ सकता है।
माइक्रोमेगास संसूचक गैस की मात्रा में आयनीकरण द्वारा बनाए गए विद्युत आवेशों को बढ़ाकर कणों का पता लगाता है। एक माइक्रोमेगास संसूचक में, इस गैस की मात्रा को 25 माइक्रोमीटर और रीडआउट इलेक्ट्रोड के 150 माइक्रोन (योजनाबद्ध पर स्ट्रिप्स) के बीच रखे गए एक धातु सूक्ष्म -जाल ("योजनाबद्ध पर माइक्रोमेश") द्वारा दो में विभाजित किया जाता है। सूक्ष्म -मेश प्रमुख तत्व है क्योंकि यह एक ही समय में 104 का उच्च 100 एनएस के तेज संकेत की अनुमति देता है।
आयननी करण और चार्ज प्रवर्धन
संसूचक से गुजरते समय, एक कण इलेक्ट्रॉन/आयन जोड़ी (1) बनाने वाले इलेक्ट्रॉन को ऊपर खींचकर गैस परमाणुओं को आयनित करेगा। जब कोई विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त नहीं होता है, तो आयन/इलेक्ट्रॉन जोड़ी पुन: संयोजित हो जाती है और कुछ नहीं होता है। किंतु यहां, 400 वी/सेमी के क्रम में एक विद्युत क्षेत्र के अंदर इलेक्ट्रॉन (2) प्रवर्धन इलेक्ट्रोड (जाल) और आयन कैथोड की तरफ बहाव करेगा। जब इलेक्ट्रॉन जाल (3) के समीप आता है, तो यह एक तीव्र विद्युत क्षेत्र में प्रवेश करता है (सामान्यतः प्रवर्धन अंतराल में 40 केवी/सेमी के क्रम में)। इस क्षेत्र द्वारा त्वरित, इलेक्ट्रॉन आयन/इलेक्ट्रॉन जोड़े बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करता है जो गैस बनाने वाले जोड़े को भी आयनित करता है| यह इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन (4) है। इस माध्यम से, सैकड़ों प्राथमिक आवेशों से कई हज़ार जोड़े बनाए जाते हैं, जो कि टकराने वाले कण के साथ परस्पर क्रियाओं से उत्पन्न होते हैं। एक महत्वपूर्ण संकेत बनाने के लिए प्राथमिक शुल्कों को गुणा करने की आवश्यकता है। और अंत में, हम चार्ज एम्पलीफायर द्वारा रीडआउट इलेक्ट्रोड (5) पर इलेक्ट्रॉनिक संकेत पढ़ते हैं। संसूचक में इंपिंगिंग कण की स्थिति प्राप्त करने के लिए रीडआउट इलेक्ट्रोड को सामान्यतः स्ट्रिप्स और/या पिक्सेल में विभाजित किया जाता है। रीडआउट इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रॉनिक के माध्यम से पढ़ा जाने वाला आयाम और संकेत का आकार, कण के समय और ऊर्जा के बारे में जानकारी देता है।
एक माइक्रोमेगास का एनालॉग संकेत
संकेत (इलेक्ट्रॉनिक्स) सूक्ष्म -जाल और रीडआउट इलेक्ट्रोड के बीच आवेशों की गति द्वारा विद्युत चुम्बकीय प्रेरण है (इस मात्रा को प्रवर्धन अंतराल कहा जाता है)। 100 नैनोसेकंड संकेत (इलेक्ट्रॉनिक्स) में एक इलेक्ट्रॉन शिखर (नीला) और एक आयन पूंछ (लाल) होता है। चूँकि इलेक्ट्रॉन गैस में इलेक्ट्रॉन गतिशीलता गतिशीलता आयन की गतिशीलता से 1000 गुना अधिक है, इलेक्ट्रॉनिक संकेत (इलेक्ट्रॉनिक्स) आयनिक की तुलना में बहुत कम (3ns से नीचे) है। इसीलिए इसका उपयोग समय को ठीक से मापने के लिए किया जाता है। आयनिक संकेत में आधे से अधिक संकेत होते हैं और इसका उपयोग कण की गति को फिर से बनाने के लिए किया जाता है।
इतिहास
हैड्रान ब्लाइंड संसूचक पर पहली अवधारणा
1991 में, हैड्रोन ब्लाइंड संसूचक प्रयोग में हैड्रोन का पता लगाने में सुधार करने के लिए,[3] I. जिओमाटारिस और जॉर्जेस चारपाक जी. संकेत को गति देने के लिए चारपाक ने समानांतर प्लेट संसूचक (एक प्रकार का स्पार्क कक्ष) के प्रवर्धन अंतराल को कम कर दिया गया है । एचडीबी प्रयोग के लिए 1 मिमी प्रवर्धन गैप प्रोटोटाइप बनाया गया था किंतु गेन (इलेक्ट्रॉनिक्स) प्रयोग में उपयोग किए जाने के लिए पर्याप्त समान नहीं था। मिलीमीटर गैप को पर्याप्त रूप से नियंत्रित नहीं किया गया और बड़े लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स) में उतार-चढ़ाव उत्पन्न किया जाता है। फिर भी, एक कम प्रवर्धन अंतर के लाभों का प्रदर्शन किया गया था और सूक्ष्म-मेश गैसीय संरचना या माइक्रोमेगास अवधारणा का जन्म अक्टूबर 1992 में हुआ था, तार कक्ष के आविष्कार के लिए जॉर्जेस चारपैक को नोबेल पुरस्कार देने की घोषणा से कुछ समय पहले जार्ज चारपाक कहा करते थे कि यह संसूचक और सूक्ष्म-प्रतिरूप गैसीय संसूचक (एमपीजीडी) के परिवार से संबंधित कुछ अन्य नई अवधारणाएं उनके संसूचक की तरह ही परमाणु और कण भौतिकी में क्रांति लाएंगी।[4]
माइक्रोमेगास प्रौद्योगिकी अनुसंधान और विकास
1992 में सीईए सैक्ले और सीईआरएन में प्रारंभ करते हुए, अधिक स्थिर, विश्वसनीय, स्पष्ट और तेज़ संसूचक प्रदान करने के लिए माइक्रो मेगास विधि विकसित की गई है। 2001 में, 40 x 40 सेमी2 के बारह बड़े माइक्रोमेगास संसूचक का पहली बार सीईआरएन में सुपर प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन त्वरक पर स्थित कम्पास प्रयोग में बड़े मापदंड पर प्रयोग किया गया था। 2002 से वे प्रति सेकंड लाखों अलग-अलग कणों का पता लगा रहे हैं और आज भी जारी हैं।
माइक्रोमेगास संसूचक के विकास का एक और उदाहरण "बल्क" विधि का आविष्कार है। "बल्क" विधि में एकल क्रिस्टल संसूचक बनाने के लिए प्रिंटेड परिपथ बोर्ड (जो रीडआउट इलेक्ट्रोड को वहन करता है) के साथ सूक्ष्म -मेश का एकीकरण होता है। ऐसा संसूचक बहुत शक्तिशाली है और एक औद्योगिक प्रक्रिया के माध्यम से उत्पादित किया जा सकता है (2006 में 3M द्वारा एक सफल कार्यान्वयन का प्रदर्शन किया गया था)[5] सार्वजनिक अनुप्रयोगों की अनुमति देना। उदाहरण के लिए, सूक्ष्म -मेश को संशोधित करके इसे पराबैंगनी प्रकाश के प्रति संवेदनशील बनाने के लिए माइक्रोमेगास का उपयोग जंगल की आग का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।[6] तेजी समय के अनुप्रयोगों के लिए एक फोटो-संवेदी माइक्रोमेगास का भी उपयोग किया जाता है। पिकोसेक-माइक्रोमेगास एक चेरेंकोव विकिरण और गैसीय आयतन के सामने एक फोटोकैथोड का उपयोग करता है और 24 ps के समय प्रस्ताव को अवरोधन_शक्ति_ (कण_विकरण) या न्यूनतम_आयनीकरण_कण (एमआईपी) से मापा जाता है।[7]
प्रायोगिक भौतिकी में माइक्रोमेगास संसूचक
माइक्रोमेगास संसूचक का उपयोग अब कई प्रयोगों में किया जाता है:
- हैड्रोनिक भौतिकी: थॉमस जेफरसन राष्ट्रीय त्वरक सुविधा में कम्पास, एनए48, और आईएलसी-समय प्रक्षेपण कक्ष और कक्ष12 के लिए परियोजनाएं। जे-प्रयोगशाला सक्रिय अध्ययन के अधीन हैं
- कण भौतिकी: टी2के,सीईआरएन एक्सिओन सोलर टेलीस्कोप, हेलाज़
- न्यूट्रॉन परिवहन: एनटीओएफ, यूरोपीय स्पेलेशन स्रोत एनबीएलएम[8]
माइक्रोमेगास संसूचक का उपयोग एटलस प्रयोग में किया जाएगा, इसके भविष्य के म्यूऑन स्पेक्ट्रोमीटर के उन्नयन के भाग के रूप में है।[9]
यह भी देखें
- गैसीय आयनीकरण संसूचक
- माइक्रोप्रतिरूप गैसीय संसूचक
- गैस इलेक्ट्रॉन गुणक
नोट्स और संदर्भ
- ↑ Giomataris, Y.; Rebourgeard, Ph.; Robert, J.P.; Charpak, G. (1996). "MICROMEGAS: a high-granularity position-sensitive gaseous detector for high particle-flux environments". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 376 (1): 29–35. Bibcode:1996NIMPA.376...29G. doi:10.1016/0168-9002(96)00175-1.
- ↑ J.P. Cussonneau et al./Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 419 (1998) 452—459
- ↑ Hadron Blind Detector(HBD): created by : ref: I. Giomataris,G. Charpak, NIM A310(1991)589
- ↑ "Georges Charpak – a true man of science – CERN Courier". 30 November 2010.
- ↑ "परड्यू यूनिवर्सिटी में माइक्रो पैटर्न्ड गैस डिटेक्टर डेवलपमेंट ग्रुप". Archived from the original on 2011-09-27. Retrieved 2011-06-13.
- ↑ "FORFIRE : Micromegas in the fight against forest fires". Retrieved October 5, 2020.
- ↑ Bortfeldt, J.; et al. (2018). "PICOSEC: Charged particle timing at sub-25 picosecond precision with a Micromegas based detector". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A903: 317–325. arXiv:1712.05256. Bibcode:2018NIMPA.903..317B. doi:10.1016/j.nima.2018.04.033.
- ↑ Papaevangelou, Thomas; et al. (2018). "ESS nBLM: Beam Loss Monitors based on Fast Neutron Detection". Proceedings of the 61st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams. HB2018. doi:10.18429/JACoW-HB2018-THA1WE04.
- ↑ the ATLAS Collaboration (2013). न्यू स्मॉल व्हील टेक्निकल डिज़ाइन रिपोर्ट. Technical Design Report ATLAS.
श्रेणी:कण संसूचक
