Moderni spektrometri elektrona i pozitrona

Moderni spektrometri elektrona i pozitrona

I Uvod

Elektroni se mogu sresti u hemiji i atomskoj fizici na energijama od do i kao Ože elektroni sa energijama od do . Onise dobijaju i proučavaju u sudarima jona ili atoma sa energijama do nekoliko . Pri nuklearnim prelazima elektroni se emituju sa energijama od reda veličine -a, do reda veličine -a, usled interne konverzije, elektronskog ili pozitronskog beta raspada i kreacije elektronsko-pozitronskog para. Na energijama od do dolazi do Dalitz-ovog i dileptonskog raspada, i na još većim energijama elektronsko pozitronski parovi se emituju u Drell-Yan procesima anihilacije kvarka i antikvarka.Instrumentalne tehnike za detekciju elektrona i pozitrona moraju biti veoma raznovrsne.
Elektroni i pozitroni predstavljaju najbolje poznati sistem čestice i antičestice: stabilan, jednostruko naelektrisan, spina , sistem leptona male mase koji interaguje elektro-slabim interakcijama.Dominantna interakcija sistema elektron-pozitron je elektromagnetna interakcija. Ovo je odlično iskorišćeno u nuklearnoj i atomskoj spektroskopiji.
Spektroskopijski uređaji koje imamo u vidu su uvek dizajnirani sa osvrtom na male intenzitete. Detektori uređaja zahtevaju zaštitu od pozadinskog zračenja koje je često dominantno. Ova zaštita je efektivno prevaziđena upotrebom magnetnih „transportnih polja“. Ova polja usmeravaju elektrone ili pozitrone od intenzivno ozračene mete do okoline sa zračenjem niskog intenziteta zbog analize visine pulsa.. Solenoidna transportna polja mogu iskoristiti simetriju kako bi se napravila razlika između elektrona i pozitrona. Slična svojstva se mogu dobiti upošljavanjem disperzivnih spektrometara sa Si detektorima u fokusnoj ravni. Kao dodatna klasa fleksibilnih spektrometrijskih modula malih dimenzija, kombinacija mini magnetnih filtera sa Si(Li) detektorima, takođe može naći elegantne aplikacije. Na kraju kao perspektiva buduće instrumentacije upoznaćemo se sa spektrometrom rekonstrukcije dileptonske putanje koji je u izgradnji i pretenduje u primeni kod relativističkih sudara teških jona.

II Aspekti elektronske i pozitronske spektroskopije

Kretanje elektrona i pozitrona unutar makroskopskog transportnog polja se dešava u suštini bez gubitka energije . Njihov prolaz kroz materiju ima kao posledicu kontinualno usporavanje usled sudara sa elektronima, zakočnog zračenja. Kako se suočavamo veoma često sa emiterima elektrona i pozitrona koji se brzo kreću, mora se uzeti u obzir i energetski pomak usled Doplerovog efekta. Elektonsko/pozitronska spektroskopija gotovo uvek zahteva poznavanje izvora pozadinskog zračenja – background koji mogu biti različitih energetskih opsega i vrsta u zavisnosti od sistema koji se sudaraju.

A. Interakcija sa materijom

Kada elektroniili pozitroniprolaze kroz materiju sa energijama ispod , dolazi do gubitka energije usled sudara elektrona sa atomskim elektronima i proporcionalan je , što sledi iz Bethe-Bloch-ove (Bete-Blohove) formule, gde su i naelektrisanje atoma i atomski broj sloja apsorbujućeg materijala debljine i gustine . Za kinetičke energije od oko i više, elektroni i pozitroni se ponašaju kao minimalno jonizujuće čestice.