Camera a Bolle
• Eʼ costituita da un recipiente
metallico contenente un liquido
surriscaldato e compresso.
• Una particella carica ionizza il
liquido e lungo il percorso si formano
bollicine che possono essere
fotografate ottenendo una
ricostruzione delle tracce.
Tracce fotografate in
Camera a Bolle
Rivelatori a Scintillazione
Questi rivelatori usano come elemento
attivo dei materiali che hanno la
proprietà di emettere luce visibile
quando sono attraversati da particelle
cariche
Il fenomeno di Scintillazione è causato
dalla eccitazione e successiva
diseccitazione degli atomi dei materiali
scintillanti
Esistono vari tipi di materiali
scintillanti:
• cristalli
• materiali plastici
La scintillazione eʼ utilizzata
principalmente nei calorimetri
La luce di
scintillazione prodotta
dalla particella si
propaga allʼinterno
dello scintillatore e
viene raccolta da
Fotomoltiplicatori
Nei laboratori di fisica
delle particelle si fa un
larghissimo uso di
scintillatori plastici per
rivelazione di raggi
cosmici
Fotomoltiplicatori
• I fotomoltiplicatori sono rivelatori di luce.
Sono costituiti da un tubo di vetro sotto vuoto in cui sono presenti un
fotocatodo, un anodo e diversi dinodi. I fotoni colpiscono il fotocatodo che,
per effetto fotoelettrico, emette elettroni che sono poi moltiplicati sui
dinodi e raccolti sullʼanodo.
• Sono rivelatori molto sensibili. Riescono a produrre un segnale elettrico
anche se vengono colpiti da un solo fotone. Vengono spesso usati in
combinazione con scintillatori
Fotomoltiplicatori
Rivelatori a Radiazione Cherenkov
Lʼeffetto Cherenkov consiste
nell'emissione di radiazione
elettromagnetica (luce) da parte di una
particella in moto ad una velocità
superiore alla velocità della luce nel
mezzo attraversato.
Misurando lʼangolo del cono di
luce si ricava la
velocità della particella
Analogia con un
aereo che supera la
barriera del suono
(1238 km/h)
Rivelatori a Gas
• Questi rivelatori usano un gas come elemento attivo.
• Il gas viene ionizzato dalle particelle cariche, che creano
coppie elettrone (e–) Ione (X+) (Ionizzazione primaria).
• Gli e– emessi (_-rays) vengono accelerati applicando un
campo elettrico e possono produrre a loro volta Ionizzazione
Secondaria innescando una Moltiplicazione a Valanga
Un tipico rivelatore a
ionizzazione è costiruito da
un cilindro riempito di gas
con al centro un filo
metallico posto ad alta
tensione (HV ≈ 3000V)
La ionizzazione eʼ utilizzata
principalmente
nei rivelatori traccianti
Rivelatori a Ionizzazione a
geometria cilindrica
Il campo elettrico radiale E = k/r
crea la valanga nelle immediate
vicinanze del filo.
La carica finale può arrivare fino a
108
volte la carica iniziale. Tale valore
si chiama Guadagno de Rivelatore
Qf
áx
G=
=e
qi
x è il cammino dellʼelettrone
_ è il Coefficiente di
Townsend
Rivelatori a Ionizzazione
• In presenza di campo
elettrico gli elettroni viaggiano
verso lʼanodo (gli ioni verso il
catodo), producendo un
segnale elettrico
• Cambiando la tensione
applicata si hanno diversi
modi di funzionamento:
• Camera a Ionizzazione
• Contatore Proporzionale
• Contatore Geiger
Camere Proporzionali a Multifilo (MWPC)
• Il principio è quello dei rivelatori
a gas a geometria cilindrica.
• Il rivelatore è formato da molti fili
paralleli posti tra 2 catodi ad una
distanza di ~ 2 mm.
George Charpak,
1968
Premio Nobel 1992
Camere Proporzionali a Multifilo (MWPC)
• Ogni filo si comporta come un
rivelatore indipendente.
• Il segnale elettrico si forma sul filo
più vicino alla particella dando una
informazione sulla sua posizione.
KLOE
Rivelatori al Silicio
• Questi rivelatori usano un
sottile strato di Silicio come
elemento attivo.
• Il Silicio viene ionizzato dalle
particelle cariche, che creano
coppie elettrone (e) lacuna (h)
(Ionizzazione primaria).
• In presenza di campo elettrico
gli elettroni viaggiano verso
lʼanodo e le lacune verso il
catodo, producendo un segnale
elettrico.
A differenza dei rivelatori a gas
non cʼè né Ionizzazione
Secondaria né Moltiplicazione a
Valanga.
Rivelatori al
Silicio
Sono rivelatori ad altissima
risoluzione spaziale (50µm)
usa ti spesso come
rivelatori di vertice, in zone
molto vicine al punto di
collisione dei fasci di
particelle
LHCb
BaBar
ATLA
S
CLEO
III
Rivelatori a GEM
• I rivelatori a GEM sono rivelatori a gas inventati
da Fabio Sauli nel 1997.
• Una GEM (Gas Electron Multiplier) è costituita
da un sottile foglio di materiale plastico (kapton)
ricoperto di Rame su entrambi i lati. Il foglio
contiene tanti piccolissimi fori (diametro 70 µm,
passo 140 µm).
Rivelatori a GEM
Applicando una differenza di
potenziale (400 V) tra le facce della
GEM si crea un campo elettrico
molto alto allʼinterno dei fori, che
innesca la moltiplicazione a valanga
degli elettroni.
Un guadagno di 106 si può ottenere
con una Tripla-GEM
Cathode
Conversion & Drift
3 mm
Transfer 1
2 mm
Transfer 2
2 mm
Induction
2 mm
GEM 1
Un rivelatore a Tripla-GEM è
composto da un Catodo, 3 GEM
e un Anodo dove si forma il
segnale.
GEM 2
GEM 3
Anode
Read-out
Rivelatori di vertice a GEM Cilindrica
Le GEM si possono adattare a diverse
geometrie. Uno sviluppo interessante è
la realizzazione di rivelatori a GEM
Cilindrica.
Un Tracciatore Interno fatto da
rivelatori a GEM Cilindrica verrà
installato nel 2009 nel nuovo
KLOE
Read-out
Anode
2 mm
GEM 3
2 mm
GEM 2
2 mm
3 mm
GEM 1
Cathode
PET (Positron Emission
Tomography)
Tomografo di
rivelatori
Si inietta un
radiofarmaco nel corpo
del paziente e si
rivelano i fotoni emessi
PET (Positron Emission
Tomography)
Si ottengono immagini sulla
funzionalità dellʼorganismo
PET (Positron Emission
Tomography)
Zone diverse
del cervello
mostrano
attività quando
si legge o si
ascolta
Lo sviluppo sui
rivelatori ha
contribuito a
migliorare la
risoluzione delle
immagini
