Detektorové systémy 1) Anticomptonovské spektrometry 2) Párové spektrometry 3) Krystalové koule, stěny, komplexní soustavy polovodičových a scintilačních detektorů 4) PET kamery Pokrok v měření záření gama: Srovnání měření jedním NaI(Tl) v r a zařízením EUROGAM II (1994), převzato z N. Poenaru, N. Greiner: Experimental Techniques in Nuclear Physics PET kamera v „Cyclotron BioMedical de Caen“ WWW stránky tohoto zařízení Fotonový spektrometr TAPS

Anticomptonovský spektrometr HPGe detektor s antikomptonovským BGO stíněním ( N. Poenaru, N. Greiner:Experi- mental Techniques in NuclearPhysics HPGe detektor obklopený scintilačním detektorem (NaI(Tl), BGO) HPGe – vysoké energetické rozlišení Scintilační detektor – vysoká účinnost detekce comptonovsky rozptýlených fotonů Silné potlačení Comptonova pozadí a výletových píků až o řád Fotony po rozptylu → nižší energie → větší pravděpodobnost fotoefektu Výhodná asymetrická poloha HPGe detektoru v NaI(Tl) nebo BGO detektoru Vzdálenost ve které je v BGO pohlcena příslušná frakce rozptýlených fotonů Monte Carlo simulace

Párový spektrometr HPGe obklopený scintilátorem (NaI(Tl), BGO) Koincidence HPGe a 2 × 511 keV v scintilátoru Potlačení všeho, kromě píků dvojného výletu Sumační spektrometr Opět kombinace více detektorů – často HPGe a scintilačního Součet umožňuje zvýšit intenzitu píku úplného pohlcení bez výrazného zhoršení rozlišení Spektrometr z HPGe obklopený scintilačním detektorem může pracovat v anticomptonovském, párovém i sumačním režimu Silné potlačení pozadí, lze použít jen u linek s dostatečně vysokou energií → dostatečně vysoká pravděpodobnost produkce páru Využití vnitřní geometrie umístění vzorku pro určení kaskád Jednoduché, anticomptonovské a párové spektrum anticomptonovského spektrometru ÚJF AVČR

Krystalové koule pro studium jaderné struktury Studium jevů s malou pravděpodobností, vysoké energie buzení jader, vysoké momenty hybnosti, dlouhé kaskády, superdeformované stavy, gigantické rezonance, exotická jádra První generace ( 80. léta) : HPGE detektorů s antikomptonovským stíněním, BGO sestavy, kombinace polovodičových a scintilačních detektorů TESSA3 (UK), Chateau de Cristal (Francie), OSIRIS (SRN), NORDBALL (Dánsko) Objev superdeformovaných pásů I < 0,01, kaskády až 20 přechodů Druhá generace (90. léta): Cesta k modulárním, flexibilním systémům, putujícím mezi urychlovači Detektorový systém EUROGAM II Využití polovodičů (HPGE) s BGO stíněním (účinnost až ε F = 10 %) ( desítky až stovka detektorů) Efektivita ε F, Pík/Compton, rozlišení ΔE/E vliv Dopplerova posuvu – dominuje v ΔE/E

od r GAMMASPHERE HPGe detektorů s BGO stíněním, 4π geometrie od r EUROGAM I, II, EUROBALL III, IV USA –LBNL, ANL, Evropa – Daresbury, Heidelberg, Darmstadt,... Několik záběrů zařízení GAMMASPHERE v reálu i v zobrazeni ve filmu Hulk WWW stranky experimentu Několik záběrů zařízení EUROGAM a EUROBALL WWW stránky experimentů

Scintilační „stěny“ pro fyziku vysokých energií TAPS 384 BaF 2 detektorů CLEO II 8000 CsI(Tl) detektorů – použití křemíkových fotodiod -Cornell Electron-positron Storage Ring (CESR) Heidelberg/Darmstadt – 162 NaI(Tl), SLAC-DESY – 672 NaI(Tl) elmg kalorimetry Detekce elektromagnetických spršek – identifikace vysokoenergetických fotonů Krystaly CsI(Tl) spektrometru CLEO II 1)tenké plastikové detektory – identifikace nabitých částic 2)Doba letu – separace rychlých částic 3)Rozbor tvaru pulsu (BaF 2 má dvě komponenty vysvěcování) Pracoval v GSI Darmstadt, KVI Groningen, GANIL Caen, CERN, MAMI Mainz, Bon Detekce fotonu od stovek keV po desítky GeV přímých nebo z rozpadu částic (π 0, η, ω, φ) Délka krystalů 250 mm, průměr 59 mm Blok BaF2 krystalů spektrometru TAPS

Připravovaný systém pro LHC experiment ALICE: fotonový spektrometr PHOS Fotonový spektrometr TAPS v GSI Darmstadt a v KVI Groningen Krystaly PbWO 4 : 15X 0 → 14 cm, R 0 ~ 2 cm Celková plocha: ~ 8 m 2 Optimalizováno pro E γ ~ 0,5 GeV – 10 GeV rozměry: l = 18 cm S = 2,2×2,2 cm 2 Krystaly PbWO 4 připravované pro PHOS

PET kamery pro lékařskou diagnostiku Detektory zachycující koincidenci dvojice anihilačních kvant 511 keV Pozitronová emisní tomografie umožňuje pořídit 3D obrázky orgánů pacienta Stovky až tisíce párových detektorů Pozitron + elektron – anihilace v klidu → dvě anihilační kvanta 511 keV letící v opačných směrech Anihilace γ 1 (511 keV) γ 2 (511 keV) Dvě souřadnice – poloha dopadu fotonů Třetí souřadnice – určení z rozdílu časů detekce dvojice fotonů Příklad: Standardní kamera HR+Siemens v „Cyclotron BioMedical de Caen: 576 krystalů, rozlišení 4,5 a 3,6 mm