Nicht störender Einzelelektronendetektor

Ich entwerfe ein Experiment, bei dem ich die Freisetzung eines Elektrons durch eine radioaktive Quelle (Sr-90) auslösen muss.

Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, einen dünnen Szintillator direkt nach dem Quellenkollimator zu verwenden. Das Problem ist, dass es das Elektronenteilchen stören würde, was eine Mehrfachstreuung verursachen würde.

Kennen Sie einen besseren Weg, um das Vorhandensein eines einzelnen relativistischen (E = 200 KeV Gamma = 0,38) Elektrons zu erkennen, ohne es zu stören?

Wir bauen eine kleine Kammer, um die Drifteigenschaften von Elektronen in verschiedenen Gasgemischen zu messen. Die Kammer ähnelt der in (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900298013886) beschriebenen. Ich möchte den Aufbau verwenden, um die Primärionisationsausbeute eines Elektrons in einem Gemisch zu messen. Die Idee ist, eine kollimierte Sr90-Quelle im Gasvolumen nahe der ersten Platte zu platzieren. Das Beta-Elektron wandert bei c zur Driftröhre und ionisiert das Gas. Das elektrische Feld treibt die ionisierten Elektronen zur Driftröhre, wo sie gesammelt und gezählt werden. Der Trigger wird durch einen Szintillator in der Nähe des Austrittspunkts des Elektrons aus der Kamera (nach der Driftröhre) in Übereinstimmung mit der Röhre bereitgestellt. Die Driftröhre der Röhre ist etwas verrauscht, daher hätte ich gerne ein anderes Triggersignal, vorzugsweise in der Nähe des Quellenkollimators.

Eine mögliche Idee besteht darin, zu versuchen, das flüchtige Magnetfeld zu erfassen, das durch die Bewegung des Elektrons erzeugt wird. Das Magnetfeld stammt von einem sich bewegenden Ladungsteilchen e mit einem Radius r = 1 mm vom Partikel entfernt: B = -mu_0 * e / (4 * pi) * gamma *c / (r^2) = -0.0018 nano TeslaWenn ich eine quadratische Spule mit einer Seitenlänge von l = 1 cm verwenden würde, würde der Fluss des B-Felds in der Spule flux = l*B.integral(r,r_0,r_0+l) fem = flux / dt < 0.55 micro Voltdt = l verwenden /c (was zu klein ist, aber nur um einen oberen Wert zu erhalten). Mit 100 Schleifen und einem Verstärker konnte ich das auf meinem Oszilloskop sehen ...
Wofür möchten Sie das Elektron verwenden, nachdem Sie es entdeckt haben? Mehrfachstreuung kann korrigiert werden . willst du den Impuls messen? Im Vakuum wird ein Elektron, das ein Magnetfeld durchquert, gedreht und sein Impuls durch die Ablenkung gemessen.
Der Endpunkt für diesen Zerfall ist 546  keV , was ziemlich niedrig ist und viele der üblichen Techniken zerstört. @ Annas Frage wird sehr wichtig, da ein Detektorsystem nicht entworfen werden kann, ohne zu wissen, was Sie erreichen möchten.
Vielen Dank für das Feedback, ich habe die Frage mit einer Beschreibung des Experiments aktualisiert. Wie Sie sehen, möchte ich nicht den Elektronenimpuls messen, sondern die spezifische Ionisation im Gas

Antworten (1)

Hast du das Instrument schon gebaut? Wenn nicht, hatte ich einen Geistesblitz, der das Problem lösen könnte.

Überlegungen

Ihre größte Schwierigkeit hier ist, dass sich Elektronen bei diesen Energien in weniger als ausbreiten 10  g/cm 2 (siehe PDB ), was bedeutet, dass das Anbringen eines massiven Frontseitendetektors eine schlechte Sache ist.

  • Cerenkov ist raus, Ihre Elektronen sind zu langsam.
  • Ebenso für die üblichen Übergangsstrahlungsdetektoren (ich kenne mich mit diesen nicht besonders gut aus und kann nicht sagen, ob es Niederenergievarianten gibt, die funktionieren würden).
  • Szintillationszähler sind viel besser als früher und Sie brauchen keinen cm Plastikszintillator mehr: ein paar mm reichen aus. Aber Sie müssen sie lichtdicht machen, damit Sie trotzdem in eine erhebliche Menge an Nachzüglern geraten.
  • Festkörperdetektoren könnten funktionieren, sind aber tendenziell teuer, wenn Sie nicht viel Masse wollen.

Also fing ich an, über Gasdetektoren nachzudenken. Schließlich haben Sie bereits einen Behälter und könnten sich ein etwas längeres Gasvolumen leisten.

Eine Möglichkeit

Sie könnten ein paar einfache Sensordrähte an der Vorderseite (Eingangsseite) des Geräts bauen und darauf auslösen. Natürlich müssen Sie den Testdetektor von dem mit den Auslösedrähten verbundenen Feld abschirmen; eine Ebene aus geerdetem Draht wird das tun. Da Sie diese nur zum Triggern verwenden, können Sie sie klein machen und in voller Sättigung wie einen Geigerzähler laufen lassen, wenn Sie möchten. Verwenden Sie einen kleinen Abstand, um die Verzögerung gering zu halten. Verwenden Sie zwei Ebenen für weniger Fehlauslösungen auf Kosten einer gewissen Effizienz.

Was Sie nicht reparieren können

Wenn Sie keinen Zugang zu einem unterirdischen Labor haben, werden Sie ein Problem mit dem kosmischen Hintergrund haben. Ein Top-and-Side-Array von Hodoskopen als Veto ist die übliche Hardwarelösung. Oder Sie können kosmische Daten in Abwesenheit der Quelle nehmen und auf Kosten einer längeren Laufzeit subtrahieren.

Vielen Dank, wir untersuchen Dünnschichtszintillatoren (400 nm) und die Option einer Mylar-Driftröhre.
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