Particle detector

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粒子検出器

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/07/10 02:57 UTC 版)

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粒子検出器の要旨

実験及び応用素粒子物理学、原子核物理学、原子力工学において、粒子検出器（りゅうしけんしゅつき、particle detector）、または一般に放射線検出器（ほうしゃせんけんしゅつき、radiation detector）とは、原子核壊変によって生じる放射線、宇宙線、または加速器の反応によって生じるさまざまな放射線・高エネルギー粒子を検出・追跡、特定するための装置である。現代の検出器はカロリーメータにより放射線のエネルギーを測定する。これらはまた、運動量、スピン、電荷などの素粒子の属性を測定することもある。

概要

検出器はサイズ・コストともに巨大な現代の加速器のために設計された。「カウンター」はよく検出器の意味として使われるが、たんにカウンターといった場合はあくまで粒子を数えるだけであって、粒子のエネルギーや電荷などはわからない。粒子検出器は電離放射線（高エネルギー光子あるいは可視光）を検出することもよくある。

もし放射線測定の主要な目的が、（質量のある）放射線を検出することであれば、光子は質量がゼロの粒子である。しかしそれでも粒子検出器の呼称は正しい。

粒子検出器の例と種類

電離式検出器（気体電離式検出器と半導体検出器は最も典型的である）とシンチレーション検出器は多くの検出器として開発され、用いられてきた。しかし他には、チェレンコフ光や遷移放射 (transition radiation) といった完全に異なる原理を応用したものもある。

霧箱による電離放射線の可視化。短くて密集した線がアルファ線で、長くてぼんやりとした線がベータ線である。

過去に用いられた粒子検出器

• 泡箱
• ウィルソン霧箱（膨張霧箱）
• 写真乾板

放射線防護のための検出器

• 線量計
• 検電器（小型の検電器は、線量計として用いられる）

素粒子および原子核物理学でよく用いられる検出器

• 気体電離式検出器（英語版）
  • 電離箱
  • 比例計数管
    • 多線式比例計数管（英語版）
    • ドリフトチェンバー
    • タイムプロジェクションチェンバー（英語版）
  • ガイガーミュラー管（英語版）(ガイガー＝ミュラー計数管)
• 固体検出器
  • 半導体検出器およびそれとは異なるCCD
  • 固体飛跡検出器（英語版）
  • チェレンコフ検出器（英語版）
    • リングイメージングチェレンコフ検出器（英語版）
  • シンチレーション検出器（シンチレータに光電子増倍管、フォトダイオードあるいはアバランシェフォトダイオードを組み合わせて用いる）
    • ルーカスセル（英語版）
    • 飛跡時間検出器（英語版）
  • 半導体検出器
    • シリコンバーテックス検出器（英語版）
  • 遷移放射線検出器（英語版）
• カロリーメーター (素粒子物理学)（英語版）
• マイクロチャンネルプレート
• 中性子検出器（英語版）

現代の検出器

詳細は「en:Hermetic detector」を参照

素粒子物理学において用いられる現代の検出器は、上記の検出器をたまねぎのように多層状に複数、組み合わせて用いられる。

実際に使われている粒子検出器

加速器

• CERN
  • 大型ハドロン衝突型加速器(LHC)
    • CMS（英語版）
    • ATLAS検出器
    • ALICE検出器
    • LHCb
  • LEP（英語版）
    • Aleph[1]
    • Delphi[2]
    • L3
    • Opal[3]
  • スーパー陽子シンクロトロン（英語版）
    • COMPASS実験（英語版）
    • Gargamelle
    • NA49
• フェルミ国立加速器研究所
  • テバトロン
    • CDF
    • D0
• ドイツ電子シンクロトロン
  • HERA
    • H1（英語版）
    • HERA-B（英語版）
    • HERMES実験（英語版）
    • ZEUS（英語版）
• ブルックヘブン国立研究所
  • 相対論的重イオンコライダー（英語版）
    • PHENIX
    • Phobos
    • STAR
• SLAC国立加速器研究所
  • PeP-II
    • BaBar実験（英語版）
  • SLC
    • SLD
• コーネル大学
  • CESR（英語版）
    • CLEO（英語版）
    • CUSB（英語版）
• BINP（英語版）
  • VEPP-2MおよびVEPP-2000
    • ND実験（英語版）
    • SND実験（英語版）
    • CMD
  • VEPP-4
    • KEDR
• その他
  • カリフォルニア大学アーバイン校のMECO from UC Irvine

建設中

• 国際リニアコライダー
  • CALICE

加速器以外

• スーパーカミオカンデ
• AMANDA（英語版）
• CMDS（英語版）

関連項目

• 物理学における粒子の一覧

出典

外部リンク

映画スライド

• "Radiation detectors". H. M. Stone Productions, Schloat. Tarrytown, N.Y., Prentice-Hall Media, 1972.

一般的情報

• The Particle Detector BriefBook
• How to Build a Cloud Chamber
• Grupen, C. (1999). "Physics of Particle Detection". AIP Conference Proceedings, Instrumentation in Elementary Particle Physics, VIII. 536. Istanbul: Dordrecht, D. Reidel Publishing Co. pp. 3–34. doi:10.1063/1.1361756。

表 話 編 歴 放射線（物理学と健康）
単位	放射線量の単位 放射能の単位
測定	放射線・放射能計測機器
放射線の種類	電磁放射線 X線 ガンマ線 粒子放射線 アルファ線 ベータ線 中性子線 陽子線 非電離放射線
物質との相互作用	各放射線と物質との相互作用
放射線と健康	基本概念 放射線生物学 放射線医学 放射線被曝 保健物理学 放射線の利用 放射線源 放射線療法 単純X線撮影（レントゲン） コンピュータ断層撮影（CTスキャン） ポジトロン断層法 (PET) 後方散乱X線検査装置 食品照射 原子力電池 放射線と健康影響 放射線障害 放射線の健康影響 放射能被害 放射能汚染 核実験 一覧 原子力事故 一覧
法律・資格	放射線管理区域 放射線管理手帳 放射線業務従事者 診療放射線技師 放射線取扱主任者 技術士原子力・放射線部門 原子炉主任技術者 核燃料取扱主任者 エックス線作業主任者 ガンマ線透過写真撮影作業主任者 日本の原子力関連法規
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カテゴリ コモンズ

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